中華人民共和國國家計量技術規范

JJFXXXX—202X

電子固體密度天平校準規范

CalibrationSpecificationforElectronicSolidDensityBalances

（征求意見稿）

XXXX-XX-XX發布XXXX-XX-XX實施

國家質量監督檢驗檢疫總局發布

電子固體密度天平校準規范

1范圍

本校準規范適用于電子固體密度天平（以下簡稱天平）的校準。

2引用文件

本校準規范引用下列技術條件

JJG99砝碼

JJG1847電子天平

JJF1059.1測量不確定度評定與表示

JJF1229質量密度計量名詞術語及定義

歐盟校準指南第18號非自動衡器校準指南（GuidelinesontheCalibrationof

Non-AutomaticWeighingInstruments）

凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本校準規范；凡是不注日期的引用

文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本校準規范。

3術語和計量單位

3.1術語

相關術語參照JJF1001《通用計量術語及定義》、JJF1229《質量密度計量名詞術

語及定義》。

3.2計量單位

使用的單位：毫克（mg）、克（g）、公斤（kg）和克每立方厘米（g/cm3）、公斤每

立方米（kg/m3）。

4概述

電子固體密度天平的測量原理是依據阿基米德定律，先通過電子天平測量固體在空

氣中的質量示值，再將該固體放置在已知密度值的液體介質（如：純水）中進行示值測

量，即可在其顯示屏上直接得到此固體的密度值。

電子固體密度天平主要由電子天平、托盤、水槽、密度架、吊籃、支架和掛鉤等幾

部分組成，有上置式和下掛式兩種情況，如圖1和圖2所示。

1-密度架，2-水槽，3-安裝孔，4-托盤，5-銜接套，6-電子天平

圖1上置式電子固體密度天平示意圖

1

JJFXXXX-202X

圖2下掛式電子固體密度天平示意圖

5計量特性

5.1稱量示值誤差

質量測量示值與加載砝碼的質量參考值之差。

5.2稱量重復性

質量重復測量所得示值間的一致程度。

5.3稱量偏載誤差

偏離中心點的質量示值與中心點質量示值之差。

5.4密度示值誤差

密度測量示值與密度標準的參考值之差。

5.5密度重復性

密度重復測量所得示值間的一致程度。

6校準條件

6.1環境條件

校準應在穩定的環境下進行，須滿足如下要求：

a）環境溫度：(205)℃，變化不大于2℃；

b）相對濕度：85%，變化不大于15%

c）液溫與室溫之差不大于2℃；

d）其它條件：校準時不得有影響校準結果的干擾源。

6.2校準標準及其它設備

6.2.1砝碼

采用砝碼進行天平質量稱量示值誤差校準，砝碼應符合JJG99的計量要求，其準確

度等級為E2等級或以上等級。

6.2.2密度標準

采用密度值已知的固體密度標準,如E2等級及以上等級砝碼,進行密度示值誤差校準。

2

密度標準的質量值應包括：1/4最大秤量、1/2最大秤量及最大秤量等附近的三個點，選

擇單只密度標準。

6.2.3校準用液體

采用純水作為介質。

6.2.4其它有關測量用計量器具

a）分度值不大于0.2℃的溫度計；

b）相對準確度不低于5%RH濕度計。

7校準項目和校準方法

7.1校準項目

a）稱量示值誤差；

b）密度示值誤差。

7.2校準方法

7.2.1校準范圍

a）質量：校準范圍為天平的空載至最大秤量，或依據客戶要求；

b）密度：校準范圍選擇密度標準提供的校準點。

7.2.2校準前的準備

a）調整天平水平；

b）天平通電、開機、預熱；

c）校正天平。

7.2.3稱量示值誤差

應在稱量范圍內均勻地選擇測量點，測量點不少于6點。測量時，應從零載荷開始

直至天平的最大秤量，每次加載完成后記錄天平示值，稱量示值誤差用公式（1）計算。

E=I-L（1）

式中：

E－示值誤差；

I－天平的示值；

L－載荷質量值。

7.2.4稱量示值重復性

7.2.4.1重復性測量步驟如下：

a）選擇50％～100％最大秤量的單個砝碼，測量次數不少于10次；

b）測量中每次加載前可以置零；

c）具有自動置零或零點跟蹤裝置，應處于運行狀態；

d）加載所選砝碼放至天平秤盤上，待顯示穩定后讀取示值并記錄。

7.2.4.2重復性以標準偏差表示，按照公式（2）計算。

n2

IIi

si1（2）

n1

3

JJFXXXX-202X

式中：

s－標準偏差；

Ii－第i次稱量示值；

I－n次稱量示值的平均值；

n－重復測量次數。

7.2.5稱量偏載誤差

a)進行偏載誤差測量時,按照秤盤的形狀，將載荷加放在距離秤盤邊緣1/2處，

位置如下圖所示；

1.中心2.左下3.左上4.右上5.右下

圖3載荷位置示意圖

b)選擇試驗載荷不小于1/3最大秤量的單個砝碼；

c)偏載誤差按照公式（3）計算。

δecci=ILi-IL1（3）

式中：

δecci－稱量偏載誤差；

ILi－位置的稱量示值；

IL1－—中心位置的稱量示值。

7.2.6密度示值誤差

a）每個載荷點測量3次密度值，密度示值誤差為密度示值與密度標準參考值之差

的平均值，按照公式（4）和公式（5）計算。

Eiir（4）

n

1E

i（）

En5

ni1

式中：

Eρ－密度示值誤差；

Eρi－第i次測量密度示值誤差；

ρi－第i次測量密度示值；

ρr－密度標準參考值；

n－測量次數。

4

純水溫度不在20℃時，應對密度標準參考值進行修正。如果體膨脹系數γ不確

定，不銹鋼采用γ=50×10-6/℃，JF1不銹鋼采用γ=35×10-6/℃。溫度修正按照公式（6）

計算。

()tref

r（6）

1(ttmeasref)

式中：

ρ(tref）－參考溫度20℃的標準密度；

γ－密度標準的體膨脹系數；

tmeas－純水的溫度；

tref－參考溫度20℃。

7.2.7密度重復性

密度重復性為密度測量點示值誤差絕對值的最大值與最小值之差，按照公式（7）

計算。

EE（7）

repiimaximin

式中：

δρrepi－密度測量重復性。

8校準結果表達

校準結果應在校準證書或校準報告上反映。校準證書或報告應至少包括如下信息：

a)標題，“校準證書”；

b)實驗室名稱和地址；

c)進行校準的地點（如果與實驗室的地址不同）；

d)證書或報告的唯一性標識（如編號），每頁及總頁數的標識；

e)送校單位的名稱和地址；

f)被校對象的描述和明確標識；

g)進行校準的日期，若與校準結果的有效性及應用有關時，應說明被校對象的接收

日期；

h)如果與校準結果的有效性及應用有關時，應對被校樣品的抽樣程序進行說明；

i)校準所依據的技術規范的標識，包括名稱及代號；

j)本次校準所用測量標準的溯源性及有效性說明；

k)校準環境的描述；

l)校準結果及其測量不確定度的說明；

m)校準證書或校準報告簽發人的簽名、職務或等效標識，以及簽發日期；

n)校準結果僅是對被校對象有效的聲明；

o)未經實驗室書面批準，不得部分復制證書或報告的聲明。

經校準的電子固體密度天平，發給校準證書或校準報告，加蓋校準印章。

5

JJFXXXX-202X

9復校時間間隔

客戶根據校準結果、使用頻次和使用條件等情況確定復校時間間隔。

6

附錄A

電子固體密度天平校準記錄

委托單位：證書編號：

委托單位地址：校準地點：

型號/規格：編號：最大秤量(Max)實際分度值(d)

制造廠商：溫度：℃相對濕度：%

校準員：核驗員：受理日期：校準日期：批準日期：

校準依據：JJFXXXX-20XX《電子固體天平校準規范》

校準所用主要測量設備

不確定度/準確度等

名稱測量范圍溯源機構證書編號有效期至

級/最大允許誤差

A.1稱量示值誤差

試驗載荷L示值I示值誤差E擴展不確定度U（k=2）

A.2稱量示值重復性

試驗載荷L序號12345

示值I

序號678910

示值I

標準偏差s：

A.3稱量偏載誤差

試驗載荷L位置12345

示值I

偏載誤差δecci：

7

JJFXXXX-202X

A.4密度示值誤差及重復性

密度標準密度天平

載荷L測量次數不確定度

參考值修正值示值示值誤差重復性

U（k=2）

1

2

3

1

2

3

1

2

3

8

附錄B

電子固體密度天平校準證書內頁格式

B.1稱量示值誤差校準結果

表B.1稱量示值誤差校準結果

實際分度值（d）=最大秤量（Max）=

載荷示值示值誤差不確定度U（k=2）

B.2密度示值誤差校準結果

表B.2密度示值誤差校準結果

載荷標準值顯示值示值誤差不確定度U（k=2）

9

JJFXXXX-202X

附錄C

電子固體密度天平校準結果不確定度評定方法及實例

C.1概述

C.1.1測量標準：E2等級標準砝碼、固體密度標準。

C.1.2校準依據：JJFXXXX-20XX《電子固體密度天平校準規范》。

C.1.3環境條件：溫度：(205)℃，變化不大于2℃；

相對濕度：85%，變化不大于15%。

C.1.4測量對象：電子固體密度天平

C.1.5測量過程：按照校準規范要求，用質量標準測量天平的稱量示值誤差，用固體密度

標準測量天平的密度測量示值誤差。

C.2稱量示值誤差測量結果的不確定度評定

C.2.1數學模型

測量模型按公式（1）。

E=I-mref（1）

式中：

E—質量示值誤差；

I—天平質量示值；

mref—質量標準的參考質量值。

C.2.2不確定度來源分析

a)標準砝碼引入的標準不確定度u(mref)；

b)天平示值引入的標準不確定度u(I)。

C.2.3測量不確定度評定

C.2.3.1mref標準不確定度u(mref)

C.2.3.1.1標準砝碼參考值的標準不確定度u(mc)

標準砝碼參考值的標準不確定度為其擴展不確定度U與覆蓋因子(k=2)的商，按照公

式（2）計算。

U

um()（2）

c2

10

C.2.3.1.2空氣浮力引起的標準不確定度u(mB)

天平已進行了校正，空氣浮力引起的標準不確定度按照公式（3）計算。

u()MPE43（3）

C.2.3.1.3標準砝碼的穩定性引起的標準不確定度u(mD)

標準砝碼的穩定性取其最大允許誤差的三分之一，且服從矩形分布，按照公式（4）

計算。

u()=MPE33（4）

C.2.3.1.4標準砝碼mref的標準不確定度u(mref)

標準砝碼參考質量的標準不確定度按照公式（5）計算。

222

u(mref)u(mc)u(mB)u(mD)（5）

C.2.3.2天平示值I的標準不確定度u(I)評定

C.2.3.2.1由分辨力引入的標準不確定度u(I)

分辨力引入的標準不確定度按照公式（6）計算。

d/2

u(I)=()2（6）

3

C.2.3.2.2重復性引起的標準不確定度u(Irep)

重復性的標準不確定度用標準偏差s(I)來表示，對天平進行10次重復性測量，按照

公式（7）和公式（8）計算。

1n

（）

IIi7

ni1

n

2

()IIi

si1（8）

n1

故其標準不確定度為：u()=s(I)

C.2.3.2.3偏載誤差引起的標準不確定度u(Iecc)

11

JJFXXXX-202X

載荷在不同位置的誤差Iecci=ILi-IL1，其值與載荷重心到承載器中心的距離成比例，

與載荷值成比例，服從矩形分布，其標準不確定度按照公式（9）計算。

u(I)=II/(2L3)（9）

ecceccimaxecc

C.2.3.2.4電子天平示值的標準不確定度u(I)

示值的標準不確定度按照公式（10）計算。

u(I)u(I)2u(I)2u(I)2（10）

repecc

C.2.3.4稱量示值誤差的合成標準不確定度uc(E）評定

重復性不確定度分量評定屬于A類評定，其余的不確定度分量評定均屬于B類

評定。不確定度分量互不相關，合成標準不確定度按照公式（11）計算

22

uc(E)u(I)u(mref)（11）

C.2.3.5稱量示值誤差的擴展不確定度U(E）評定

取包含因子k=2，則稱量示值誤差的擴展不確定度按式（12）計算。

Ukuc2uc（12）

C.3密度示值誤差測量結果的不確定度評定

C.3.1數學模型

密度示值誤差按照公式（13）計算；

Etr（13）

式中：

Eρ－密度測量示值誤差；

Ρt－密度測量示值；

ρr－密度標準參考值。

C.3.2不確定度來源分析

a)密度天平重復性測量引入的標準不確定度u1；

b)密度標準引入的標準不確定度u2；

c)密度顯示分辨力引入的標準不確定度u3；

d)溫度變化引入的標準不確定度u4。

12

C.3.3測量不確定度評定

C.3.3.1密度重復性測量引入的標準不確定度u1按式（14）計算。

umaxmin（14）

11.69n

式中：

n—試驗次數；

ρmax—某載荷下密度測量最大值；

ρmin—某載荷下密度測量最小值。

C.3.3.2密度標準參考值的標準不確定度為其擴展不確定度U與覆蓋因子(k=2)的商，按照

公式（15）計算。

U

u（15）

22

C.3.3.3密度顯示分辨力引入的標準不確定度u3按式（16）計算。

d

u（16）

323

式中：

d—密度示值分辨力。

C.3.3.4溫度變化引入的標準不確定度u4某按式（17）計算。

t

u（17）

423

式中：

t—溫度變化值；

—密度的溫度變化系數。

C.3.4合成不確定度評定

合成不確定度按式（18）計算。

2222

ucu1u2u3u4（18）

C.3.5擴展不確定度評定

13

JJFXXXX-202X

取包含因子k=2，則密度示值誤差的擴展不確定度按式（19）計算。

Ukuc2uc（19）

C.4質量稱量示值誤差測量不確定度評定實例

C.4.1采用砝碼標準對一臺電子固體密度天平進行測量，得到的試驗數據如表C.1所示。

電子固體密度天平、砝碼標準信息如下：

a）固體密度天平質量測量范圍：（0~210）g；

b）固體密度天平質量測量分辨力：1mg；

c）砝碼標準的質量范圍：（1~500）g；

d）砝碼標準的準確度等級：E2等級。

表C.1稱量示值誤差不確定評定實例數據

試驗載荷L（g）示值I（g）示值誤差E（mg）

0.0000.0000

50.00050.0011

100.000100.0033

150.000150.0000

200.000199.998-2

210.000209.998-2

試驗載荷L（g）序號12345

示值（g）199.999200.003200.003200.005200.004

序號678910

200

示值（g）200.003200.007200.005200.004200.002

標準偏差s：2.1mg

試驗載荷L（g）位置12345

示值（g）100.005100.004100.002100.006100.009

100

偏載誤差δecci：4mg

C.4.2試驗載荷為200g的不確定分量的計算

C.4.2.1參考質量的標準不確定度u(mref)

（1）標準砝碼參考值的標準不確定度u(mc)

標準砝碼參考值的標準不確定度為其擴展不確定度U與覆蓋因子(k=2)的商，其不確

14

定度為：

U0.10

um()=0.05mg

c22

（2）標準砝碼的穩定性引起的標準不確定度u(mD)

標準砝碼的穩定性取其最大允許誤差的三分之一，且服從矩形分布，其不確定度為：

u()=MPE330.333=0.06mg

（3）空氣浮力引起的標準不確定度u(mB)

天平已進行了校正，空氣浮力引起的標準不確定度為：

u()MPE430.343=0.04mg

（4）標準砝碼mref的標準不確定度u(mref)

標準砝碼mref的標準不確定度為：

222

u(mref)u(mc)u(mB)u(mD)

0.052220.060.040.1mg

C.4.2.2天平示值I的標準不確定度u(I)評定

（1）由分辨力引入的標準不確定度u(I)

分辨力引入的標準不確定度為：

d/21/2

u(I)=()2()20.4mg

33

（2）重復性引起的標準不確定度u(Irep)

重復性的標準不確定度用標準偏差s(I)來表示，對電子天平進行10次重復性測量，

其標準不確定度為：

n

2

()IIi

u()=sIi12.1mg

n1

（3）偏載誤差引起的標準不確定度u(Iecc)

載荷在不同位置的誤差Iecci=ILi-IL1，其值與載荷重心到承載器中心的距離成比例，

15

JJFXXXX-202X

與載荷值成比例，服從矩形分布，其標準不確定度為：

u(I)=II/(2L3)199.9980.004/(2100.0053)

ecceccimaxecc

=2.3mg

（4）電子天平示值的標準不確定度u(I)

示值的標準不確定度為：

222

u(I)u(I)u(I)u(I)222

repecc0.42.12.3=3.1mg

C.4.2.3示值誤差的合成標準不確定度uc(E）評定

示值誤差合成標準不確定度為：

2222

uc(E)u(I)u(mref)3.10.13.1mg

C.4.2.4稱量示值誤差的擴展不確定度U(E）評定

取包含因子k=2，則載荷為200g稱量示值誤差的擴展不確定度為：

Ukucc2u23.2=6mg

采用上述方法，對測量范圍內的其他載荷下的示值誤差測量結果的擴展不確定度

進行評定如表C.2。

表C.2稱量示值誤差不確定度分量、合成不確定度和擴展不確定度匯總表

載荷(g)u(mref)u(I)c(E）U（k=2）

00.0mg2.1mg2.1mg4mg

500.0mg2.2mg2.2mg4mg

1000.0mg2.4mg2.4mg5mg

1500.1mg2.8mg2.8mg6mg

2000.1mg3.1mg3.1mg6mg

2100.1mg3.2mg3.2mg6mg

C.5密度測量不確定度評定實例

C.5.1采用固體密度標準對一臺電子固體密度天平進行測量，得到的試驗數據如表C.3所

示。固體密度天平、密度標準信息如下：

a）固體密度天平質量測量范圍：（0~210）g；

b）固體密度天平密度測量分辨力：0.001g/cm3；

16

c）固體密度標準的質量值：50g、100g、200g；

d）固體密度標準的密度值及擴展不確定度：7.9576g/cm3（U=0.0025g/cm3、k=2）,

7.9571g/cm3（U=0.0017g/cm3、k=2）、7.9664g/cm3（U=0.0014g/cm3、k=2）。

表C.3密度測量示值誤差不確定評定實例數據

密度標準(g/cm3)密度天平(g/cm3)

載荷L測量次數

參考值修正值示值示值誤差重復性

17.973

50g27.95767.95767.9770.0200.012

37.985

17.984

100g27.95717.95717.9800.0250.004

3