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第39卷第3期
铁道技术监督
计量工作
Vo1.39 No.3
RAIWAY OLALITY CONTROI
MFASUREMFNTW(RK
质量量值传递过程测量结果不确定度分析
李莎
(郑州铁路局质量技术监督所,河南郑州450052)
摘要:通过对高准确度砝码检定过程中各种影响閃素的分析,建立数学模型,着重分析测量过程中空
气浮力和配套天平所引入的不确定度,探讨如何评定与表示质量量值传递过程测量结果不确定度。
关键词:砝码;量值传递;空气浮力;天平;不确定度
中图分类号:TB932文献标识码:B文章编号:1006-9178(2011)03-0011-03
天平的规格是:最大秤量为205g,实际分度值d
为001mg
在高准确度砝码檢定过程中,空气浮力的影响2.1衡量过程的标准不确定度分量a(△m)
不可忽视。空气浮力的大小与当地的空气密度密切
对标称偵200g的砝码进行10次测量,取10
相关,而空气密度的计算较为复杂,除了检定室的次测量结果的算术平均值作为最终测量结果,测量
环境条件如混度、湿度、大气压力等,还要考虑空结果见表1。
气成分含量。为此,结合实际工作情况和经验,着
表1对标称值200g砝码的測量结果
重分析标称值200g的E2等级砝码量传给标称值
200g的F1等级砝码过程中空气浮力和配套天平所传递砝码测量次数砝码修正值平均值标准偏差s(Am)
引入的不确定度,探讨如何评定与表示质量量值传
-0.25
递过程测量结果不确定度。
0.23
数学模型
-0.23
200
0.238
0.0063
采用双次替代衡量法或双次交换衡量法,建立
如下在空气中比较时的数学模型:
-0.24
m=m,+(VーV)X9土m。+AXxテ
10
0,235
式(1)中,m为被检砝码真空中质量值,kg;m
为标准砝码真空中质量值,kg;V为被检砝码体
对于200g砝码
积,m;Vr为标准砝码体积,m;pn为空气密度的
实测值,kg/m2;mo为添加小砝码的真空中质量值,
(△m)hS(△m)_0.0063-0.002(mg)o(2)
V10
mg;△为从天平上读取的质量差值(不同的衡量2.2标准砝码的不确定度分量a-(m-)
方法,△I的含义不同),mg;m,为测量天平灵敏
标准砝码为标称值200g的E2等级砝码。由
度时所添加小砝码的折算质量值,mg;△.为由于上级部门检定证书中査到该砝码的真空质量值为
添加灵敏度小砝码而引起的天平示值变化,m
99986g,由JG992006《砝码》中查得
2标称值200g被检砝码不确定度评定
该等级砝码的允许误差为0.3mg,则标准砝码的扩
展不确定度为003mg。
进行标称值200g的砝码測量时所用配套电子
故对于200g砝码,
收稿日期:2010-09-17
ua(m)=0.03/V3=0.017(mg),
作者简介:李莎,工程师
则200g砝码的(m)为
2011年3月(总第293期)
计量工作
质量量值传递过程测量结果不确定度分析
0.34848p-0.009(rh)xexp(0.062x
..(m
0.017=
273.15+t
0.037(mg
式(4)中,p为大气压力,hPa;rh为相对湿
度,%;t为温度,℃。
2.3空气浮力修正引入的标准不确定度分量b
将环境条件因数大气压力1025.0hPa、相对
由JIG99-200得到空气密度的计算公式为混度40.8%、温度2041℃代入式(5)得
p=034843×102309,0040.8X0p(06×x041)1=121( (mg/cm)
空气密度测量不确定度a(p2)的计算公式为
+(=以)+(2ルn)+(
dp
X
式(5)中,=10Papa121xo5(mgcm2,Pa2),
0K1?p,=-3.4x103K+1.21(mg/em3)=4.1x
3?K
Orh
=-10p=-1.21×x102(mg/cm3)
则有
21x10×80=9.68×104(mg/cm3),
=0.4P,=0.4x1.21=0.484( mg/cm3)。
4=4.11x103×0.06=2.47x10(mg/cm3),
从温度计、湿度计、大气压表等的检定证书中
查得,其不确定度分别为
-1.21×102x0.5%?6.0x103(mg(em
L=80Pa,L=-0.06K,n=0.5%
空气中二氧化碳的含量不可忽略,从资料中査
1、=0.484x2.5x10=1.21x104
(mg/cm o
X
得,2-2.5x10' mg/cm,u=10°p,-1.2lx10mg/cm',
将以上各值代入到u(p。)的计算公式中,得
u(P)=V(1.21x10~)+(9.68x10~)+(2.47x10)+(-6.0x10)+(1.21x10)=10.1x10-( mg /cm')。
从上级检定部门可知,标称值200g标准砝码是7850kg/m3。从JG99-2006表15中査倒标
y=25.000cm,检定标准砝码的上级砝码Vッ=称值200g的F2等级砝码Lug为0.0033cm2(k=
25.01cm3,被检砝码V=25.01cm3。
2),标称值200g的被检砝码u为0.007cm3
所用的标称值200g的标准砝码的材料密度则
dm, dp
u(mP)=2(v-Va(rg)1-2x(25.000501)x(25.01-25.00010.1×10-=
0.2x106(mg2),
(6)
ap。umuu)=-2=-2x1210000
由以上数据可以计算出空气浮力修正引入的标准不确定度分量为
Om t 0 u(m, )2 u(m V m)=
dm, dp
V(25.00025.01)x(10.1x10)+121x(0.00+-0.033)-0.2x10-0.0000=
V10.1x10-+0.0017-0.2x10~-0.0003=0.041(mg)。
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2.4与天平有关的标准不确定度分量如
度测量所用小砝码m为E2等级1mg砝码,从检
(1)灵敏度引人的不确定度分量。进行灵敏测记录中可以计算出标准砝码与被检砝码的差值
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