孫艷國

中國石油遼河油田分公司質(zhì)量節(jié)能管理部 （遼寧 盤錦 124010）

在砝碼量值傳遞中，衡量儀器作為主要配套設(shè)備使用，JJG 2053-2006《質(zhì)量計量器具檢定系統(tǒng)框圖》對衡量儀器的要求只是泛泛地給出“在相應精度的標準天平上用直接比較法或組合比較法比較”[1]。已廢止的JJG 99-90《砝碼試行檢定規(guī)程》中，對衡量儀器的要求也不是很嚴格，但隨著JJG 99-2006《砝碼》檢定規(guī)程的發(fā)布實施，新規(guī)程對砝碼檢定時的各項要求與OIML國際建議R111保持一致，在國際建議R111中，要求質(zhì)量傳遞過程中的衡量儀器要已知分辨力、靈敏度、重復性、偏載等計量特性，并滿足不確定度的要求。根據(jù)我國國情，JJG 99-2006《砝碼》檢定規(guī)程在計量器具控制中對衡量儀器的選擇提出了具體要求：衡量儀器的計量特性在進行測量之前要已知。如果被檢砝碼進行空氣浮力修正，則其合成標準不確定度（即重復性、靈敏度、分辨力、偏載等的合成）應不得超過被檢砝碼質(zhì)量最大允許誤差絕對值的六分之一；如果被檢砝碼不進行空氣浮力修正，則合成標準不確定度不得超過被檢砝碼質(zhì)量最大允許誤差絕對值的九分之一。

質(zhì)量量值傳遞工作是一項基礎(chǔ)性工作，是保證后續(xù)工作的前提，各級計量檢定機構(gòu)承擔著保障國家計量單位的統(tǒng)一和量值準確可靠的重任，在砝碼量值傳遞過程中選擇符合檢定規(guī)程要求的衡量儀器尤為重要。

1 衡量儀器選擇實例

以檢定F2等級100g砝碼為例，根據(jù)JJG 99-2006《砝碼》的規(guī)定，F(xiàn)2等級砝碼無需進行空氣浮力修正[2]。該100g砝碼的最大允許誤差絕對值1.6mg，其九分之一值為0.17mg，即選擇的衡量儀器的合成標準不確定度應不大于0.17mg。根據(jù)多次試驗表明，在衡量儀器合成標準不確定度的各標準不確定度分量中，占比重最大的是測量重復性所引入的標準不確定度分量[3]，因此在選擇衡量儀器時，大致可以確定應選擇重復性不大于0.17mg的衡量儀器。關(guān)于所選衡量儀器的各項性能指標可從該儀器技術(shù)說明書、廠家提供的產(chǎn)品宣傳樣本以及相關(guān)的現(xiàn)行計量檢定規(guī)程中獲取。

目前常用機械天平或電子天平作為衡量儀器來開展砝碼檢定工作，下面分別分析這兩種天平的合成標準不確定度，以確定是否符合開展檢定工作的要求。

1.1 采用機械天平作為衡量儀器時合成標準不確定度的評定

實驗中所采用的機械天平的技術(shù)參數(shù)為:最大秤量200g;實際標尺分度值d=0.1mg；檢定標尺分度值e=0.1mg。

1.1.1 測量重復性引入的標準不確定度分量uA

機械天平的測量重復性一般用級差法來表達，JJG 98-2006《機械天平》檢定規(guī)程中的示值重復性要求是不大于1分度[4]，實驗中采用的機械天平的分度值為0.1mg，即經(jīng)檢定合格的同種機械天平的示值重復性都不會超過0.1mg，由于機械天平示值重復性是采用極差法計算得到的，由JJF 1057.1-2012《測量不確定度評定與表示》中查得C=2.53[5]，且由于F2等級砝碼測量循環(huán)次數(shù)可為1次，故

式中：R為極差,mg；C為極差系數(shù)。

1.1.2 由天平靈敏度引起的標準不確定度分量us

用E2等級折算質(zhì)量值為10.003mg的砝碼測量天平分度值，測得天平指針走過的分度數(shù)為103個分度，并使用該砝碼連續(xù)測量10次，測量結(jié)果xi分別為：10.32、10.32、10.34、10.30、10.32、10.34、10.30、10.32、10.32、10.32mg。根據(jù) JJG 99-2006《砝碼》檢定規(guī)程附錄C.4.2所給公式計算：

1.1.3由顯示分辨力引起的標準不確定度分量ud

機械天平屬于模擬式衡量儀器，對于實際標尺分度值d等于檢定標尺分度值e的模擬式衡量儀器，由分辨力引起的不確定度分量是：

1.1.4 由偏載引起的標準不確定度分量uE

在大部分情況下，標準不確定度分量uE通常被測量過程的標準不確定度uA所覆蓋，因而由偏載引起的標準不確定度分量uE可以忽略。

1.1.5 機械天平的合成標準不確定度uba

由于F2等級100g砝碼的最大允許誤差絕對值的九分之一值為0.17mg，該機械天平的合成標準不確定度為0.044mg，符合 JJG 99-2006《砝碼》檢定規(guī)程中對衡量儀器合成標準不確定度不得超過被檢砝碼質(zhì)量最大允許誤差絕對值的九分之一的要求，所以該機械天平適用于開展100gF2等級砝碼的檢定。

1.2 采用電子天平作為衡量儀器時合成標準不確定度的評定

實驗中所采用的電子天平的技術(shù)參數(shù)為:最大秤量220g;實際分度值d=0.1mg;檢定分度值e=10d;重復性≤0.1mg。

1.2.1 測量重復性引入的標準不確定度分量uA

1.2.2 由天平靈敏度引起的標準不確定度分量us

對于檢定合格的電子天平，其技術(shù)參數(shù)符合JJG 1036-2008《電子天平》檢定規(guī)程中最大允許誤差的要求，因此可以忽略必須通過實際測量才能得到的靈敏度分量，故由天平靈敏度引起的標準不確定度分量us忽略不計。

1.2.3 由顯示分辨力引起的標準不確定度分量ud

由于電子天平屬于數(shù)字式衡量儀器，實驗中所采用的電子天平的實際分度值d=0.1mg,由分辨力引起的不確定度分量是：

1.2.4 由偏載引起的標準不確定度分量uE

JJG 1036-2008《電子天平》檢定規(guī)程中對于偏載誤差的規(guī)定是：同一載荷下不同位置的示值誤差，均勻符合相應載荷最大允許誤差的要求[6]。根據(jù)JJG 1036-2008《電子天平》檢定規(guī)程中最大允許誤差計算表，可以計算出相應的測量偏載誤差所加載荷點處的最大允許誤差。則由偏載引起的標準不確定度分量uE：

式中：d1為估計的秤盤中心到砝碼中心的距離,mg；d2為秤盤中心到一個角的距離,mg；D為對天平進行偏載測量時最大值和最小值之間的差,mg。

1.2.5電子天平的合成標準不確定度uba

由于F2等級100g砝碼的最大允許誤差絕對值的九分之一值為0.17mg，該電子天平的合成標準不確定度為 0.144mg，符合 JJG 99-2006《砝碼》檢定規(guī)程中對衡量儀器合成標準不確定度不得超過被檢砝碼質(zhì)量最大允許誤差絕對值的九分之一的要求，所以該電子天平適用于開展100gF2等級砝碼的檢定。

2 結(jié)束語

目前檢定機構(gòu)常用機械天平或電子天平作為質(zhì)量量值傳遞過程中的衡量儀器，分別對這兩種天平的標準不確定度進行了分析，并最終得到所選用的天平是否符合JJG 99-2006《砝碼》檢定規(guī)程對衡量儀器的要求。由于砝碼在量值傳遞過程中多以砝碼組的形式出現(xiàn)，如克組砝碼、毫克組砝碼等，實例中只針對單個砝碼進行了分析，砝碼組其他砝碼選擇衡量儀器時，可參照上述方法，根據(jù)各單位的實際情況，進行分析后，選擇適合質(zhì)量傳遞的衡量儀器。

[1]JJG 2053-2006質(zhì)量計量器具檢定系統(tǒng)框圖[S].

[2]JJG 99-2006砝碼[S].

[3]姚弘.砝碼[M].北京:中國計量出版社,2007.

[4]JJG 98-2006機械天平[S].

[5]JJF 1059.1-2012測量不確定度評定與表示[S].

[6]JJG 1036-2008電子天平[S].