500kg-2000kgF1等级砝码标准装置的研究分析介绍：

1 概述

*轨道衡计量*是*质量*检验检疫总*授权的*法定计量检定机构，承担全国自动轨道衡、静态称量轨道衡的检定以及新产品型式评价。为了保证全国轨道衡的量值*统*，需要建立500kg～2000kgF1等级砝码标准装置（以下简称“标准装置”），满足检定500kg～2000kgF2等级砝码的要求。因此标准装置的扩展不确定度要小于等于500kg～2000kgF2等级相同标称质量砝码*大允许误差*值的1/3。标准装置的计量标准器由4块500kgF1等级砝码组成，该砝码可溯源到25块20kgE2等级砝码，20kgE2等级砝码可溯源到*计量**的E1等级砝码。

2 标准装置的组成及测量条件

2.1 计量标准器标准装置的计量标准器由4块500kgF1等级砝码组成，每块砝码*大允许误差为±2.5g，砝码材料是不锈钢。计量标准器可分别组合成500kg，1000kg和2000kg不同的标称质量来使用，每块砝码有各自的修正值，组合使用砝码时就要将它们各自的修正值进行累加，以得到组合后的修正值。

2.2 天平检定砝码使用的天平为500kg～3000kgI4级电磁天平，其计量性能指标见表1。

2.3 测量对象测量对象为500kg，1000kg和2000kgF2等级砝码，砝码*大允许误差分别为±8g，±16g和±30g，砝码材料为不锈钢。

2.4 测量依据测量依据是JJG99—2006《砝码》。

2.5 测量方法砝码的测量方法为替代衡量法，采用ABA循环，A表示标准砝码，B表示被检砝码。

2.6 环境条件

1. 砝码的检定应在稳定的环境状况下，砝码的温度接近室温。
2. 检定时，温度变化为每4h*大变化3.5℃。
3. 相对湿度范围为30%～70%。
4. 相对湿度变化每4h*大变化15%。

3数学模型

500kg～2000kgF1等级砝码标准装置测量的模型为mmtr=+Dm。（1）式（1）中，mt为F2等级被测砝码的折算质量值，kg；mr为F1等级标准砝码的折算质量值，kg；Dm为被测砝码与标准砝码的平均质量差值，kg。

4不确定度评定

500kg～2000kgF1等级砝码标准装置测量的标准不确定度来源为Dm的标准不确定度、标准砝码的标准不确定度以及与天平有关的标准不确定度。现以检定500kgF2等级砝码为例，进行不确定度分量的评定。

4.1Dm的标准不确定度

4.1.1衡量过程中的标准不确定度uw（Dm）衡量过程中的不确定度来自天平的重复性误差，这类不确定度可通过天平的示值重复性得到。因为天平的检定分度值为0.5g，取示值重复性为0.5g，则uw（Dm）=1/3×0.5≈0.167（g）。

4.1.2空气浮力修正引入的标准不确定度因标准砝码与被检砝码的材料都为不锈钢，材料密度相同，因此在对其测量的不确定度内不考虑因空气浮力修正引入的标准不确定度。

4.2标准砝码引入的标准不确定度u（mr）

4.2.1标准砝码检定时的标准不确定度分量u0（mr）500kgF1等级标准砝码的质量允差δ（mr）为±2.5g，依据JJG99—2006《砝码》，覆盖因子取2，扩展不确定度可取为│δ（mr）│/3。*以标准不确定度u0（mr）为│δ（mr）│/6。

4.2.2标准砝码质量不稳定性引起的标准不确定度分量uinst（mr）依据《砝码》检定规程的要求，砝码质量的不稳定性，可参考砝码相邻2个检定周期的检定结果之差不得超过该砝码*大允许误差的1/3来确定。砝码质量不稳定性引入的不确定度为()(max)(min)./ummm2323253instrrr=-=≈0.241（g）。

4.2.3标准砝码引入的标准不确定度u（mr）标准砝码引入的标准不确定度为()()()()()()umumummum6instinstrrrrr022d22=+=+≈0.481（g）。

4.3与天平有关的标准不确定度uba（mt）

4.3.1由天平分辨力引起的标准不确定度分量ud（mt）检定使用的天平是数字显示电磁天平，实际分度值d为0.05g，估读d/2，按均匀分布，由分辨力带来的标准不确定度为ud（mt）=(/)d32#2≈0.020（g），因子2来自2次读数，*次为标准砝码，另*次为被检砝码。

4.3.2衡量仪器（天平）灵敏度引起的标准不确定度分量us（mt）衡量仪器在检定时采用灵敏度砝码ms，其标准不确定度为u（ms），则由衡量仪器灵敏度引起的不确定度为()()()()()umm[]mumIuIm3mssssss22222t$TTT.Td=+天平。（2）式（2）中，Dm为被测砝码与标准砝码的平均质量差，*般不超过±2.6g；△Is为由灵敏度砝码引起的天平示值的变化；u（△Is）为△Is的不确定度，其大小可根据天平的重复性的1/3来计算；δ天平为天平的检定分度值，0.5g。灵敏度砝码ms为2gF1等级砝码，*以灵敏度引起的标准不确定度约为()..um263205st##==0.217（g）。

4.3.3天平偏载引起的标准不确定度分量由于天平盘具有重心检测装置，每次砝码放置位置*致，此项分量可忽略不计。

5结语

进行了上述计算和分析，证明该标准装置达到了检定500kgF2等级砝码的要求。同理可证明该标准装置同样达到检定1000kg和2000kgF2等级砝码的要求。*轨道衡计量*拥有500kg，1000kg和2000kgF2等级砝码共100余吨，用来检定百吨标准轨道衡、M12等级砝码以及其他的仪器设备，这样就可以保证全国轨道衡计量量值传递系统的量值*统*。

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