JJF1847—20201電子天平校準(zhǔn)規(guī)范1范圍本規(guī)范適用于各類電子天平的校準(zhǔn)。2引用文件本規(guī)范引用了下列文件:JJG99砝碼JJG1036電子天平JJF1001通用計(jì)量術(shù)語及定義JJF1059.1測量不確定度評定與表示JJF1181衡器計(jì)量名詞術(shù)語及定義JJF1229質(zhì)量密度計(jì)量名詞術(shù)語及定義GB/T23111非自動(dòng)衡器GB/T27418測量不確定度評定與表示OIMLR76-1非自動(dòng)衡器第1部分:計(jì)量和技術(shù)要求測試(Non-automaticweighinginstrumentsPart1:Metrologicalandtechnicalrequirements—Tests)OIMLR76-2非自動(dòng)衡器第2部分:測試報(bào)告格式(Non-automaticweighinginstrumentsPart2:Testreportformat)OIMLR111-1E1,E2,F1,F2,M1-2,M2,M2-3和M3等級砝碼第1部分:計(jì)量技術(shù)要求(WeightsofclassesE1,E2,F1,F2,M1-2,M2,M2-3andM3Part1:Metrologicalandtechnicalrequirements)OIMLR111-2E1,E2,F1,F2,M1-2,M2,M2-3和M3等級砝碼第2部分:測量報(bào)告表格(WeightsofclassesE1,E2,F1,F2,M1-2,M2,M2-3andM3Part2:Testreportformat)歐盟校準(zhǔn)指南第18號(hào)非自動(dòng)衡器校準(zhǔn)指南(GuidelinesontheCalibrationofNon-AutomaticWeighingInstruments)凡是注日期的引用文件,僅注日期的版本適用于本規(guī)范,凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改單)適用于本規(guī)范。3術(shù)語和計(jì)量單位3.1術(shù)語相關(guān)術(shù)語參照J(rèn)JF1001《通用計(jì)量術(shù)語及定義》、JJF1181《衡器計(jì)量名詞術(shù)語及定義》、JJF1229《質(zhì)量密度計(jì)量名詞術(shù)語及定義》。3.2符號(hào)表表1列出的符號(hào)適用于本規(guī)范。表2給出了符號(hào)下標(biāo)說明。JJF1847—20202表1符號(hào)說明符號(hào)說明符號(hào)說明D漂移,數(shù)值隨時(shí)間變化m物體質(zhì)量E示值誤差mN砝碼的標(biāo)稱質(zhì)量I天平示值mref試驗(yàn)載荷的參考質(zhì)量Iref天平示值的參考值MPE砝碼、天平的最大允許誤差L載荷n重復(fù)性測量次數(shù)Max最大秤量s標(biāo)準(zhǔn)偏差Max1最小實(shí)際分度值對應(yīng)的局部稱量范圍的上限t溫度(單位:℃)T溫度(單位:K)u標(biāo)準(zhǔn)不確定度U擴(kuò)展不確定度ν自由度uc合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度νeff合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的有效自由度mc砝碼的折算質(zhì)量ρ密度d實(shí)際分度值ρ0空氣的參考密度,ρ0=1.2kg/m3d1最小實(shí)際分度值ρref砝碼的約定密度,ρref=8000kg/m3k包含因子δ偏差表2符號(hào)下標(biāo)說明下標(biāo)說明下標(biāo)說明B空氣浮力(校準(zhǔn)時(shí))i,j編號(hào)D漂移max最大值N標(biāo)稱值min最小值St標(biāo)準(zhǔn)(質(zhì)量)ref參考T試驗(yàn)rep重復(fù)性adj調(diào)整sub替代載荷cal校準(zhǔn)0空載ecc載荷在不同位置dig數(shù)字化3.3計(jì)量單位使用的計(jì)量單位:微克(μg)、毫克(mg)、克(g)、千克(kg)、噸(t)。4概述4.1原理電子天平(以下簡稱“天平”)是通過作用于物體上的重力來確定該物體質(zhì)量,并JJF1847—20203采用數(shù)字指示輸出結(jié)果的計(jì)量器具。4.2用途天平用于砝碼質(zhì)量量值傳遞、物體質(zhì)量測量、體積測量及磁性測量等。也可以用于確定與質(zhì)量相關(guān)的其他量值、數(shù)量、參數(shù)或特性。5計(jì)量特性5.1示值誤差:天平任何單次測量的示值與對應(yīng)輸入的砝碼參考量值之差。5.2重復(fù)性:同一載荷多次測量結(jié)果之間的差值,用標(biāo)準(zhǔn)偏差來表示。5.3同一載荷在不同位置的示值誤差:用各點(diǎn)示值與中間點(diǎn)示值之差絕對值中的最大值表示。6校準(zhǔn)條件6.1標(biāo)準(zhǔn)砝碼6.1.1標(biāo)準(zhǔn)砝碼溯源性經(jīng)校準(zhǔn)且具有包含不確定度的校準(zhǔn)證書的砝碼,其不確定度計(jì)算見附錄A中A.。經(jīng)檢定合格且具有檢定證書的砝碼。a)對于檢定證書中只給出標(biāo)稱質(zhì)量值的砝碼,其不確定度計(jì)算見附錄中A.;b)對于檢定證書中給出折算質(zhì)量值中A.。6.1.2砝碼的選擇校準(zhǔn)過程中砝碼的選擇見表3。表3校準(zhǔn)過程中砝碼的選擇Max/d砝碼的選擇1000000<Max/d選擇E2等級砝碼,或不低于E2等級不確定度的砝碼150000<Max/d≤1000000對于證書中只給出標(biāo)稱質(zhì)量值的砝碼,選擇F1等級及以上砝碼;對于證書中給出折算質(zhì)量值的砝碼,選擇F2等級及以上砝碼15000<Max/d≤150000對于證書中只給出標(biāo)稱質(zhì)量值的砝碼,選擇F2等級及以上砝碼;對于證書中給出折算質(zhì)量值的砝碼,選擇M1等級及以上砝碼Max/d≤15000對于證書中只給出標(biāo)稱質(zhì)量值的砝碼,選擇M1等級及以上砝碼;對于證書中給出折算質(zhì)量值的砝碼,選擇M2等級及以上砝碼6.1.3砝碼的其他要求砝碼的其他要求需符合JJG99。JJF1847—202046.2替代載荷當(dāng)校準(zhǔn)最大秤量為1000kg(含1000kg)以上的天平時(shí),若標(biāo)準(zhǔn)砝碼不足以覆蓋天平正常的校準(zhǔn)范圍,可以使用其他試驗(yàn)載荷作為替代載荷,詳見附錄B。6.3其他有關(guān)測量用計(jì)量器具其他有關(guān)測量用計(jì)量器具包括:a)分度值不大于0.2℃的溫度計(jì);b)準(zhǔn)確度不低于5%RH的濕度計(jì)。6.4校準(zhǔn)環(huán)境條件6.4.1校準(zhǔn)應(yīng)在穩(wěn)定的環(huán)境條件下進(jìn)行,除特殊情況外,校準(zhǔn)工作應(yīng)在天平的工作溫度范圍內(nèi)進(jìn)行。6.4.2對于Max/d≥5×105以上的天平,校準(zhǔn)期間的溫度最大變化不應(yīng)超過1℃;相對濕度最大變化不應(yīng)超過10%。6.4.3其他天平,校準(zhǔn)期間的溫度最大變化不應(yīng)超過2℃;相對濕度最大變化不應(yīng)超過15%。6.4.4其他影響量振動(dòng)、大氣中水汽凝結(jié)、氣流、磁場等其他影響量不得對測量結(jié)果產(chǎn)生影響。6.5示值對于任何試驗(yàn)載荷(包括無載荷),只有在天平示值穩(wěn)定的情況下才能讀取和記錄天平示值。7校準(zhǔn)項(xiàng)目和校準(zhǔn)方法7.1校準(zhǔn)項(xiàng)目示值誤差。7.2校準(zhǔn)方法7.2.1校準(zhǔn)范圍校準(zhǔn)范圍通常為天平的零點(diǎn)到最大秤量,或依據(jù)客戶要求。7.2.2校準(zhǔn)地點(diǎn)校準(zhǔn)通常在天平使用地點(diǎn)進(jìn)行。如果在校準(zhǔn)后將天平移動(dòng)至另一個(gè)地方,可能會(huì)因?yàn)橐韵虑闆r導(dǎo)致天平需要重新校準(zhǔn):a)當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊牟町?b)環(huán)境條件的變化;c)運(yùn)輸期間所產(chǎn)生的影響。注:以上均可能會(huì)導(dǎo)致天平的性能發(fā)生改變,因此應(yīng)盡量避免在校準(zhǔn)后移動(dòng)天平。建議天平移動(dòng)后重新校準(zhǔn)。7.2.3校準(zhǔn)前準(zhǔn)備工作檢查天平的銘牌或產(chǎn)品標(biāo)識(shí),應(yīng)有型號(hào)、實(shí)際分度值、最大秤量、編號(hào)、制造廠商等信息;檢查型式批準(zhǔn)標(biāo)志信息。JJF1847—20205天平在校準(zhǔn)之前應(yīng)經(jīng)過適當(dāng)時(shí)間的通電,如天平說明書規(guī)定的預(yù)熱時(shí)間,或用戶設(shè)定的時(shí)間。若無以上規(guī)定,則天平預(yù)熱時(shí)間應(yīng)不少于30min。天平應(yīng)保持水平狀態(tài)。7.2.4示值誤差的測量應(yīng)在需校準(zhǔn)的稱量范圍內(nèi)均勻選取測量點(diǎn),至少需有6個(gè)不同的試驗(yàn)載荷點(diǎn),其中需包括零點(diǎn)、最大秤量點(diǎn)或接近最大秤量點(diǎn)。根據(jù)客戶的需求可增加測量點(diǎn)。在測量之前,應(yīng)將示值設(shè)置為零,測量可以按照以下不同的方法選擇進(jìn)行:方法一:從零載荷順序增加至最大秤量,在測量過程中的每一步都可以卸載載荷,卸載后需檢查零點(diǎn),如果零點(diǎn)示值不為零,應(yīng)將示值設(shè)置為零。方法二:從零載荷順序增加至最大秤量,在測量過程中不需要卸載載荷。注:1方法二可能會(huì)在結(jié)果中產(chǎn)生蠕變效應(yīng)。2若客戶要求,也可采用從最大秤量順序減小至零載荷。3盡量采用單個(gè)砝碼。7.2.5重復(fù)性的測量在重復(fù)性條件下,以實(shí)際一致的方法將同一載荷多次地放置在天平承載器上。重復(fù)性用標(biāo)準(zhǔn)偏差表示。注:重復(fù)性條件包括:●相同測量程序;●相同操作者;●相同測量系統(tǒng);●相同操作條件和相同地點(diǎn);●并在短時(shí)間內(nèi)對同一或相類似被測對象重復(fù)測量的一組測量條件。試驗(yàn)載荷必須由適當(dāng)?shù)臉?biāo)準(zhǔn)砝碼或附錄B要求的替代載荷組成。試驗(yàn)載荷應(yīng)盡可能由單個(gè)砝碼或單個(gè)替代載荷組成。選擇載荷時(shí),應(yīng)合理考慮天平的最大秤量和實(shí)際分度值。對于單分度天平,通常試驗(yàn)載荷在接近50%最大秤量到接近100%最大秤量之間選取。如客戶有特殊測量點(diǎn)需求,可調(diào)整測量點(diǎn)。對于多分度/多范圍的天平,試驗(yàn)載荷通常在最小實(shí)際分度值對應(yīng)的接近50%最大局部秤量到接近100%最大局部秤量之間選取。如客戶有特殊測量點(diǎn)需求,可調(diào)整測量點(diǎn)。在每次測量之前,應(yīng)將天平示值置零,在天平稱量盤中間加載試驗(yàn)載荷,穩(wěn)定后記錄天平的示值。照此方法至少重復(fù)測量6次。7.2.6同載荷在不同位置的示值誤差的測量同一載荷在不同位置的示值誤差,用不同位置的示值與中間位置示值的最大差值表示。測量包括將試驗(yàn)載荷放在承載器的不同位置,放置方式需確保施加的載荷的重心在圖1中的位置1(中心點(diǎn)),或盡可能接近的同等位置。根據(jù)承載器形狀的不同,測量點(diǎn)數(shù)量及位置可以發(fā)生變化,如圖1的(a)、(b)、(c)所示。除中心點(diǎn)外的其他JJF1847—20206測量點(diǎn)的位置按照圖1所示,為中心點(diǎn)到秤盤邊緣距離的1/2處。(a)(b)(c)圖1載荷位置多分度/多范圍天平或單分度天平,試驗(yàn)載荷均優(yōu)選約為最大秤量的三分之一的單個(gè)砝碼。測量可以按照以下不同的方法選擇進(jìn)行:方法一:(用于單分度天平)a)不易產(chǎn)生漂移的單分度天平:在測量之前,將示值置零。然后先將試驗(yàn)載荷放在位置1處,再按順序移動(dòng)至其他位置。記錄每個(gè)位置的示值。b)易產(chǎn)生漂移的單分度天平:在測量之前,將示值置零。首先將試驗(yàn)載荷放在位置1,移除,然后放在下一個(gè)位置,又移除,依此類推,直至從最后一個(gè)位置移除,每次去除載荷后均需置零。記錄每個(gè)位置的示值。方法二:(用于多分度/多范圍天平)a)不易產(chǎn)生漂移的多分度/多范圍天平:首先將試驗(yàn)載荷放在位置1,對天平進(jìn)行除皮操作。然后將試驗(yàn)載荷按順序移動(dòng)至其他位置。記錄每個(gè)位置的示值。b)易產(chǎn)生漂移的多分度/多范圍天平:首先將試驗(yàn)載荷放在位置1,對天平進(jìn)行除皮操作。接著將試驗(yàn)載荷移至下一個(gè)位置,然后移回位置1,如顯示不為零,則需置零。依此類推直至從最后一個(gè)位置移除。記錄每個(gè)位置的示值。8校準(zhǔn)結(jié)果8.1示值誤差測量結(jié)果對于每一個(gè)試驗(yàn)載荷,用公式(1)計(jì)算示值誤差(E)。E=I-mref(1)參考質(zhì)量值mref可以是試驗(yàn)載荷的標(biāo)稱質(zhì)量mN:mref=mN(2)mref也可以是試驗(yàn)載荷的折算質(zhì)量mc:mref=mc=mN+δmc(3)8.2重復(fù)性測量結(jié)果根據(jù)測量點(diǎn)試驗(yàn)載荷的重復(fù)性示值計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差(s)。s=(Ii-I)2(4)其中:I=Ii(5)7式中:s—標(biāo)準(zhǔn)偏差;Ii—施加第i個(gè)載荷時(shí)的顯示值;I—n個(gè)顯示值的平均值。8.3載荷在不同位置測量結(jié)果根據(jù)不同載荷位置中獲得的示值來計(jì)算載荷在不同位置的誤差ΔIecci。ΔIecci=ILi-IL1(6)式中:ILi—第i個(gè)位置顯示值(i=2,3,4,5);IL1—中心位置示值。8.4校準(zhǔn)證書經(jīng)校準(zhǔn)的天平發(fā)給校準(zhǔn)證書。校準(zhǔn)證書應(yīng)至少包括以下信息:a)標(biāo)題:“校準(zhǔn)證書”;b)實(shí)驗(yàn)室名稱和地址;c)進(jìn)行校準(zhǔn)的地點(diǎn)(如果與實(shí)驗(yàn)室的地址不同);d)證書的唯一性標(biāo)識(shí)(如編號(hào)),每頁及總頁數(shù)的標(biāo)識(shí);e)客戶的名稱和地址;f)被校對象的描述和明確標(biāo)識(shí);g)校準(zhǔn)所依據(jù)的技術(shù)規(guī)范的標(biāo)識(shí),包括名稱及代號(hào);h)本次校準(zhǔn)所用試驗(yàn)載荷的溯源性及有效性說明;i)校準(zhǔn)環(huán)境的描述;j)校準(zhǔn)結(jié)果及其測量不確定度的說明;k)校準(zhǔn)證書簽發(fā)人的簽名或等效標(biāo)識(shí);l)校準(zhǔn)結(jié)果僅對被校對象有效的聲明。9復(fù)校時(shí)間間隔客戶應(yīng)根據(jù)校準(zhǔn)結(jié)果、使用頻次、使用條件等情況自行確定復(fù)校時(shí)間間隔。8附錄A電子天平測量結(jié)果的不確定度評定A.1示值誤差的標(biāo)準(zhǔn)不確定度被校天平的測量模型為:E=I-mref(A.1)合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的計(jì)算公式:u2(E)=u2(I)+u2(mref)(A.2)公式(A.2)只有在公式(A.17)中各不確定度分量均不相關(guān)后才成立。如果采用替代載荷,試驗(yàn)載荷的參考質(zhì)量不確定度評定見附錄B。A.1.1標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定A.1.1.1空載示值的化整誤差引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(δI0)δI0表示空載示值的化整誤差。其區(qū)間半寬度為d0/2,服從矩形分布,其標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:u(δI0)=d0/23(A.3)A.1.1.2加載示值的化整誤差引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(δIdigL)δIdigL表示加載示值的化整誤差。其區(qū)間半寬度為dL/2,服從矩形分布,其標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:u(δIdigL)=dL/23(A.4)注:在多分度/多范圍天平上,dL隨示值發(fā)生變化。A.1.1.3重復(fù)性引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(δIrep)δIrep表示天平重復(fù)性,用標(biāo)準(zhǔn)偏差來表示,其標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:u(δIrep)=s(I)(A.5)如果只進(jìn)行一組重復(fù)性測量,則該測量的重復(fù)性引入的不確定度分量可代表天平整個(gè)量程的重復(fù)性不確定度。對于多分度/多范圍天平,如果在各局部稱量范圍分別進(jìn)行重復(fù)性測量,則各范圍測量確定的重復(fù)性不確定度代表天平相應(yīng)范圍的重復(fù)性不確定度。A.1.1.4同一載荷在不同位置的重心的偏離引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(δIecc)δIecc表示由于試驗(yàn)載荷重心的偏離引起的誤差。由多個(gè)砝碼組成試驗(yàn)載荷時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)這一影響。如果無法忽略這一影響,則可以基于以下假設(shè):值成比例。公式ΔIecci=ILi-IL1確定的差值與載荷重心到承載器中心的距離成比例值成比例。按照8.3確定的最大差值,服從矩形分布,其標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:u(δIecc)=IΔIeccimax/(2Lecc3)(A.6)A.1.1.5示值誤差的標(biāo)準(zhǔn)不確定度示值誤差的標(biāo)準(zhǔn)不確定度可以通過以下公式獲得:9u2(I)=u2(δI0)+u2(δIdigL)+u2(δIrep)+u2(δIecc)(A.7)A.1.2參考質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度參考質(zhì)量測量模型為:mref=mN+δmc+δmB+δmD(A.8)A.1.2.1標(biāo)準(zhǔn)砝碼的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(δmc)A.如果標(biāo)準(zhǔn)砝碼校準(zhǔn)證書中給出了砝碼的折算質(zhì)量、擴(kuò)展不確定度U及包含因子k,其標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:u(δmc)=U/k(A.9)A.如果標(biāo)準(zhǔn)砝碼有檢定證書,且在校準(zhǔn)過程中僅使用砝碼標(biāo)稱值,其誤差服從矩形分布,其標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:u(δmc)=MPE/3(A.10)A.如果標(biāo)準(zhǔn)砝碼有檢定證書,且在校準(zhǔn)過程中僅使用折算質(zhì)量值,其標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:u(δmc)=MPE/6(A.11)A.如果試驗(yàn)載荷由多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)砝碼組成,其標(biāo)準(zhǔn)不確定度為各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)砝碼的標(biāo)準(zhǔn)不確定度的算術(shù)和。A.1.2.2空氣浮力引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(δmB)A.如果在校準(zhǔn)之前對天平進(jìn)行調(diào)整,空氣浮力的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:u(δmB)≈MPE/43(A.12)A.如果在校準(zhǔn)之前不對天平進(jìn)行調(diào)整,空氣浮力的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:u(δmB)≈(0.1mNρ0/ρref+MPE/4)/3(A.13)A.如果可以獲得天平校準(zhǔn)場地溫度變化的信息,則公式(A.14)可以替換為:u(δmB)≈1.07×10-4+1.33×10-6K-2ΔT2·mN·ρ0/ρref+MPE/43(A.14)式中,ΔT為對該地點(diǎn)假設(shè)的環(huán)境溫度的最大變化。A.1.2.3砝碼不穩(wěn)定性引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(δmD)A.砝碼的不穩(wěn)定性引入的不確定度可以從對標(biāo)準(zhǔn)砝碼近期連續(xù)多次檢定/校準(zhǔn)之后的質(zhì)量變化中估計(jì)出來。可采用最近兩個(gè)檢定/校準(zhǔn)周期中砝碼折算質(zhì)量值的差值或近期連續(xù)多次檢定/校準(zhǔn)周期中砝碼折算質(zhì)量值的差值的平均值。A.在沒有標(biāo)準(zhǔn)砝碼不穩(wěn)定性信息的情況下,砝碼的不穩(wěn)定性的值將根據(jù)JJG99選擇標(biāo)準(zhǔn)砝碼相應(yīng)的最大允許誤差的三分之一。A.砝碼不穩(wěn)定性標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:u(δmD)=MPE/33(A.15)A.1.2.4參考質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度參考質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度可以通過以下公式獲得:u2(mref)=u2(δmc)+u2(δmB)+u2(δmD)(A.16)JJF1847—202010如果試驗(yàn)載荷由附錄B中的替代載荷組成,請參照附錄B。A.1.3合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度全部不確定度分量均不相關(guān),合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度按公式(A.17)計(jì)算:uc2(E)=u2(I)+u2(mref)=u2(δI0)+u2(δIdigL)+u2(δIrep)+u2(δIecc)+u2(δmc)+u2(δmB)+u2(δmD)(A.17)A.2示值誤差的擴(kuò)展不確定度A.2.1示值誤差的擴(kuò)展不確定度為:Up(E)=kpuc(E)(A.18)A.2.2包含因子k的選取,,A.1選取相應(yīng)的k值。A.自由度計(jì)算公式:νeff(A.19)∑ui(E)i=1νi式中:νeff—有效自由度;uc(E)—合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度;νi—標(biāo)準(zhǔn)不確定度ui(E)的自由度。A.計(jì)算出的有效自由度值應(yīng)依據(jù)表A.1按向下舍入原則選擇k值。例如:經(jīng)計(jì)算νeff=9.75,由此選中eff效k包含因子kνeff12345678102050∞k13.974.533.312.872.652.522.432.372.282.132.052.00A.2.2.3在所有情況下包含因子k的選擇,應(yīng)保證擴(kuò)展的不確定度的包含概率至少JJF1847—202011附錄B替代載荷B.1替代載荷B.1.1當(dāng)校準(zhǔn)最大秤量為1000kg(含1000kg)以上的天平時(shí),若標(biāo)準(zhǔn)砝碼不足以覆蓋天平正常的校準(zhǔn)范圍,可以使用其他質(zhì)量穩(wěn)定的試驗(yàn)載荷作為替代載荷。B.1.2替代載荷質(zhì)量在校準(zhǔn)期間應(yīng)保持恒定,并便于處理。同時(shí)替代載荷密度、重心位置應(yīng)易于確定。B.1.3標(biāo)準(zhǔn)砝碼不得少于最大秤量的1/5。由于替代載荷的不確定度會(huì)隨著替代次數(shù)的增加而增大,因此為提高校準(zhǔn)準(zhǔn)確度,應(yīng)盡量使用標(biāo)準(zhǔn)砝碼,減少替代次數(shù)。B.1.4替代載荷要求每次替代時(shí),替代載荷應(yīng)盡量接近所替代的標(biāo)準(zhǔn)砝碼,與相應(yīng)試驗(yàn)載荷的差值應(yīng)不大于±20d。B.2替代載荷的使用當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)砝碼不足以覆蓋校準(zhǔn)天平的正常范圍,或客戶同意的范圍,則可以使用滿足B.1要求的其他試驗(yàn)載荷作為替代載荷。B.2.1替代載荷的產(chǎn)生B.2.1.1試驗(yàn)載荷由單個(gè)標(biāo)準(zhǔn)砝碼組成1)第一試驗(yàn)載荷由標(biāo)準(zhǔn)砝碼組成:LT1=mref(B.1)在去除LT1后,載入替代載荷,并進(jìn)行調(diào)整,給出大約相同的示值:I(Lsub1)≈I(LT1)(B.2)則:Lsub1=mref+I(Lsub1)-I(mref)=mref+ΔI1(B.3)2)第二個(gè)試驗(yàn)載荷LT2為Lsub1與mref之和LT2=Lsub1+mref=2mref+ΔI1(B.4)3)采用替代載荷Lsub2替換mref,使得兩個(gè)替代載荷之和與試驗(yàn)載荷LT2大致相等。I(Lsub1+Lsub2)≈I(LT2)(B.5)則:Lsub1+Lsub2≈LT2+I(Lsub1+Lsub2)-I(LT2)=LT2+ΔI2=2mref+ΔI1+ΔI2(B.6)同理:LT3=Lsub1+Lsub2+mref=3mref+ΔI1+ΔI2(B.7)4)以上程序可以重復(fù),產(chǎn)生試驗(yàn)載荷LT4,…,LTnLTn=nmref+ΔI1+ΔI2+…+ΔIn-1(B.8)但是,由于重復(fù)性和天平分辨力的影響,在每次替換后,總的試驗(yàn)載荷的不確定度會(huì)比僅由標(biāo)準(zhǔn)砝碼組成的不確定度有顯著增加。JJF1847—202012B.2.1.2試驗(yàn)載荷由多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)砝碼組成如果試驗(yàn)載荷由多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)砝碼組成,則可以首先使用標(biāo)準(zhǔn)砝碼創(chuàng)建N個(gè)試驗(yàn)載荷mref,k(k=1,…,N),m,2:<…<mref,N=mref=LT1(B.9)之后,采用替代載荷Lsub1來替代LT1,然后可以再次連續(xù)加上試驗(yàn)載荷mref,k。試驗(yàn)載荷被稱為LTn,k,其中:LTn,k=(n-1)mref+mref,k+ΔI1+ΔI2+…+ΔIn-1(B.10)B.2.2替代載荷擴(kuò)展示例13JJF1847—202013JJF1847—2020表B.1替代載荷擴(kuò)展示例步驟測量載荷LTj顯示值Ij顯示值偏差Ej替代載荷和測量硅碼的顯示差值ΔIj計(jì)算出的替代載荷值圖形表述00kg0kg0kg測量載荷1LT1—mref—200kg200.5kg0.5kg替代載荷1199.6kgLSub1—mref十ΔI1—200kg—0.9kg—199.1kg測量載荷2LT2—LSub1十mref—199.1kg十200kg—399.1kg399.9kg0.8kg替代載荷2401.3kg1.4kgLSub1十LSub2—2mref十ΔI1十ΔI2—400kg—0.9kg十1.4kg—400.5kg測量載荷3LT3—LSub1十LSub2十mref—400.5kg十200kg—600.5kg600.3kg替代載荷3599.3kgLSub1十LSub2十LSub3—3mref十ΔI1十ΔI2十ΔI3—600kg—599.5kg測量載荷4LT4—LSub1十LSub2十LSub3十mref—599.5kg十200kg—799.5kg798.8kg14JJF1847—202014JJF1847—2020步驟測量載荷LTj顯示值Ij顯示值偏差Ej替代載荷和測量硅碼的顯示差值ΔIj計(jì)算出的替代載荷值圖形表述替代載荷4—799.2kg—0.4kgLSub1十LSub2十LSub3十LSub4—4mref十ΔI1十ΔI2十ΔI3十ΔI4—800kg—0.9kg十1.4kg—1.0kg十0.4kg—799.9kg測量載荷5LT5—LSub1十LSub2十LSub3十LSub4十mref—799.9kg十200kg—999.9kg998.2kg——JJF1847—202015B.3不確定度的計(jì)算B.3.1如果試驗(yàn)載荷由B.2中的替代載荷組成,并且試驗(yàn)載荷按照公式(B.8)規(guī)定,uc2(LTn)=n2u2(mref)+2[u2(I1)uc2(LTn)=n2u2(mref)+2[u2(I1)+u2(I2)+…+u2(In-1)](B.11)B.3.2如果試驗(yàn)載荷由B.2中的替代載荷組成,并且試驗(yàn)載荷按照公式(B.10)規(guī)式(B.12)給出LTn,k=(n-1)mref+mref,k+ΔI1+ΔI2+…+ΔIn-1的標(biāo)準(zhǔn)uc2(LTn,k)=[(n-1)u(mref)+u(mref,k)]2+2[u2(I1)+u2(I2)+…+u2(In-1)](B.12)JJF1847—202016附錄C電子天平測量結(jié)果不確定度評定示例C.1校準(zhǔn)的具體條件校準(zhǔn)的具體條件見表C.1。表C.1校準(zhǔn)的具體條件項(xiàng)目說明最大秤量(Max)220g實(shí)際分度值(d)0.0001g校準(zhǔn)員進(jìn)行的調(diào)整校準(zhǔn)前進(jìn)行調(diào)整(內(nèi)置砝碼)校準(zhǔn)期間的溫度在校準(zhǔn)開始時(shí)測量為21℃,校準(zhǔn)過程中溫度變化不大于1℃;相對濕度為55%,校準(zhǔn)過程中相對濕度變化不大于10%試驗(yàn)載荷有校準(zhǔn)證書的E2級標(biāo)準(zhǔn)砝碼,與室內(nèi)等溫在進(jìn)行不確定度的計(jì)算過程中應(yīng)采用不舍入的精確值,最終的計(jì)算結(jié)果所產(chǎn)生的數(shù)值末位需與天平的分辨力保持一致。C.2試驗(yàn)載荷為200g的示值誤差標(biāo)準(zhǔn)不確定度測量模型為:E=I-mref合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度:uc2(E)=u2(I)+u2(mref)C.2.1標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定C.2.1.1空載示值的化整誤差引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(δI0)δI0表示空載示值的化整誤差。其區(qū)間半寬度為d0/2;服從矩形分布,其標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:u(δI0)=d0/23=0.1×10-3g/23=0.000029gC.2.1.2加載示值的化整誤差引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(δIdigL)δIdigL表示加載時(shí)的示值誤差。其區(qū)間半寬度為dL/2,服從矩形分布,其標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:u(δIdigL)=dL/23=0.1×10-3g/23=0.000029gC.2.1.3重復(fù)性引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(δIrep)δIrep表示天平的重復(fù)性誤差。測量值見表C.2。表C.2重復(fù)性測量值次數(shù)123456測量值/g200.0002200.0002200.0003200.0001200.0002200.0001JJF1847—202017u(δIrep)=s(Ij)=0.000075gC.2.1.4同一載荷在不同位置的重心偏離引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(δIecc)δIecc表示由于試驗(yàn)載荷重心的偏離引起的誤差,見表C.3。表C.3載荷在不同位置的測量值載荷在不同位置的測量按方法一a)進(jìn)行載荷的位置試驗(yàn)載荷100g中間100.0001g左下方100.0002g左上方100.0003g右上方100.0001g右下方100.0001g最大偏差ecciΔIeccimax0.0002g按照8.3確定的最大差值,其標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:u(δIecc)=IΔIeccimax/(2Lecc3)=200.0003g×0.0002g/(2×100g×3)=0.000115gC.2.1.5示值的標(biāo)準(zhǔn)不確定度示值的標(biāo)準(zhǔn)不確定度通過以下公式獲得:u2(I)=u2(δI0)+u2(δIdigL)+u2(δIrep)+u2(δIecc)=d/12+d/12+u2(δIrep)+u2(δIecc)=(0.000029g)2+(0.000029g)2+(0.000075g)2+(0.000115g)2=0.000000021g2u(I)=u2(I)=0.00000021g2=0.000144gC.2.2參考質(zhì)量的不確定度評定C.2.2.1標(biāo)準(zhǔn)砝碼的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(δmc)標(biāo)準(zhǔn)砝碼校準(zhǔn)證書中給出了砝碼的折算質(zhì)量、擴(kuò)展不確定度U及包含因子k,其標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:u(δmc)=U/k=0.040g×10-3/2=0.000020gC.2.2.2空氣浮力引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(δmB)因在校準(zhǔn)之前已對天平進(jìn)行了內(nèi)部調(diào)整,查JJG99表1得最大允許誤差為0.3mg,其標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:u(δmB)≈MPE/43=0.3g×10-3/43=0.000043gC.2.2.3砝碼不穩(wěn)定性引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(δmD)砝碼的不穩(wěn)定性根據(jù)JJG99選擇最大允許誤差0.3mg的三分之一,服從矩形分布,其標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:u(δmD)=MPE/33=0.3g×10-3/33=0.000058gC.2.2.4參考質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為JJF1847—202018u2(mref)=u2(δmc)+u2(δmB)+u2(δmD)=(0.000020g)2+(0.000043g)2+(0.000058g)2=0.0000000056g2u(mref)=u2(mref)=0.0000000056g2=0.000075gC.2.3示值誤差的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc(E)誤差的標(biāo)準(zhǔn)不確定度根據(jù)下式計(jì)算:uc2(E)=u2(I)+u2(mref)=0.000000021g2+0.0000000056g2=0.0000000263g2uc(E)=uc2(E)=0.0000000263g2=0.000162gC.2.4擴(kuò)展不確定度因重復(fù)性測量次數(shù)為6次,因此需通過計(jì)算有效自由度確認(rèn)kp值。除重復(fù)性不確定度分量屬于A類評定外,其余的不確定度分量評定均屬于B類評定并作為準(zhǔn)確已知的來處理,因此其自由度均趨向∞。則:νeff=uc4(E)=uc4(E)ui4(E)i=1νiu4(δIrep)νrep根據(jù)向下舍入原則選擇有效自由度為50,確定度為:=(0.000162g)4=107(0.000075g)46-1查表A.1得包含因子k=2.05,擴(kuò)展不U95=k95uc(E)=2.05×0.000162g=0.000332g由于天平實(shí)際分度值為0.0001g,因此:U95=0.0003gC.3校準(zhǔn)范圍內(nèi)不同載荷點(diǎn)的測量不確定度根據(jù)上述的方法,對校準(zhǔn)范圍內(nèi)的其他5個(gè)載荷點(diǎn)的測量不確定度進(jìn)行評定,如表C.4所示。19JJF1847—202019JJF1847—2020表C.4不確定度計(jì)算匯總表不確定度影響分量分布/自由度公式編號(hào)計(jì)算公式試驗(yàn)載荷標(biāo)稱值mN/g050100150200220———載荷mref/g0.000050.0000100.0001150.0001200.0001220.0001———示值I0.000050.0002100.0003150.0002200.0003220.0004———示值誤差E/g0.00000.00020.00020.00010.00020.0003—A.1E—Imref重復(fù)性u(δIrep）/g0.000075—A.5I）空載示值誤差u(δI0）/g0.000029矩形分布/…A.3u(δI0）—d0/2(加載時(shí)示