砝碼磁化率量值比對及不確定度分析
摘要] 砝碼是種能復現給定質量值的實物量具，具有定的物理特性和計量特 性，本文詳細介紹了砝碼物理特性磁化率的測量及測量數據不確定度分析
砝碼作為質量量值傳遞系統中的實物量具，隨著JJG99-2006《砝碼》檢定規程的頒布實施，對各個等級砝碼的磁化率提出了要求，我對于砝碼的各項性能指標要求與OIML建議R111保持致。由于砝碼的磁性性能成為影響稱量準確度的重要因素，對砝碼磁性的控制顯得尤其重要。
本文通過對砝碼磁性參數磁化率的測量與不確定度分析，研究影響磁性測量結果的因素，提出如何選取磁化率測量設備。目前我約有近二十家省級計量機構已經擁有不同的測量砝碼磁性裝置并開展測量工作。由于砝碼磁性測量在內屬于剛剛開展的項目，家對磁性測量裝置的認識以及對磁性測量方法、不確定度分析的理解還有待深入認識，為確保磁化率等指標的測量準確致，在全范圍內開展砝碼磁性測量量值比對工作，具有十分重要的意義。
、參比實驗室 中計量科學研究院為本次比對的主導實驗室。該實驗室保存著我的質量基準，即：1kg質量基準砝碼，并多次代表我參加了自1996年起CIPM多次組織質量基準砝碼和倍量、分量砝碼的關鍵性比對，比對結果令人滿意，表明中計量科學研究院有能力承擔此次比對的主導實驗室工作。鑒于擁有砝碼磁性測量裝置的實驗室才能夠參加比對工作，共有18個參比實驗室。我所力學實驗室是參比實驗室之。
二、比對測量方法、不確定度評定依據比對測量方法依據JJG99-2006《砝碼》檢定規程，不確定度評定依據JJF1059-1999《測量不確定度評定與表示》。
三、比對所用測量設備 砝碼磁性測量設備采用梅特勒公司生產的MX型磁化率計。
四、比對環境條件 溫度20℃±0.5℃，相對濕度55%±10%。
五、砝碼磁性測量原理及測量步驟簡述 1.測量裝置 砝碼磁性測量裝置如圖1所示。其中： h=砝碼的高度； 砝碼磁化率量值比對及不確定度分析
U2———標準實驗室參考值的測量不確定度 當En≤1時，其比對結果為滿意，當En＞1時，其比對結果為不滿意。
我所砝碼磁化率測量結果與主導實驗室的參考值接近且En＜1，測量不確定度評定合理，比對結果滿意。
六、總結
目前我約有近二十家省級計量機構已經擁有不同的測量砝碼磁性裝置并開展測量工作。由于砝碼磁性測量在內屬于剛剛開展的項目，家對磁性測量裝置的認識以及對磁性測量方法、測量結果不確定度的分析還有待深入認識，通過比對有以下幾點體會。
1.隨著JJG99-2006《砝碼》檢定規程的頒布實施，越來越多的檢測機構和砝碼生產企業購買磁化率計用于測量砝碼的磁性。目前磁化率計配備的基本上都是分度值為1ug，測量范圍5g左右的電子天平，對于如何校準磁化率計還沒有個統的標準，基本是檢定磁化率計配備的電子天平，認為電子天平，磁化率計就符合使用要求，其實通過檢定電子天平，并不能表明磁化率計，因為電子天平只是磁化率計的部分，磁化率計的性能除與電子天平有關外，還與*磁鐵磁矩、磁場梯度、砝碼幾何尺寸、磁化率計計算軟件等有關。利用標定好的具有磁性數值的標準模塊檢驗磁化率計的性能更為合理，通過在不同高度測量標準模塊磁化率值與標定值比較的方法，判斷磁化率計的測量準確度。我所在比對數據測量前，使用梅特勒公司的磁性標準模塊對磁化率計行了標定。
2.全計量檢測機構配備了量的磁化率計，磁化率計可配備分度值1ug和0.1ug二種電子天平，經實驗證明，砝碼磁化率變化0.01，電子天平示值變化100mg左右。由于砝碼磁性指標數值，二種配置的磁化率計對砝碼磁性行測量時，測量結果差別極小，不影響判定結果。由于分度值0.1ug的電子天平比分度值1ug電子天平格貴很多，從經濟實惠考慮，磁化率計配備分度值1ug電子天平就足夠了。
3.測量數據前，砝碼磁化率計應加電預熱足夠長時間，電子天平顯示數值穩定后再行測量。
否則測量結果變動性，影響比對結論。
4.砝碼磁性測量過程中，將樣品繞著軸心對稱旋轉120°，測下3個數據，避免因砝碼不均勻磁化，導致磁化率測量數據誤差。
5.磁化率計的*磁鐵中心到被測砝碼底部的垂直距離與砝碼磁化率測量結果基本無關。距離增時，磁化率測量值略微變小。對磁化率計的*磁鐵中心到被測砝碼底部的垂直距離行限制的目的是為了在測量過程中確保高準確度等級砝碼在定的磁場度范圍內，以避免發生砝碼被磁化的現象。在測量E1等級砝碼時，磁場度不得過2000A/m；測量E2等級砝碼時，磁場度不得過800A/m；測量其它等級砝碼時，磁場度不得過200A/m。在砝碼磁化率太小，對于磁化率計產生的信號太弱時，可減小距離來增磁場度。
6.在分析測量不確定度時，所有不確定度分量都要考慮到，不要遺漏也不能重復。在取其數值小時，如果沒有把握，寧可取不可取小。測量不確定度U太小，可能導致En＞1。
7.由于比對計數公式多，處理數據量，可用Excel編程輔助計算，計算結果準確又快。
8.砝碼磁性對量值傳遞、電子天平檢定的影響隨著質量比較儀和電子天平在內量值傳遞中廣泛應用，使用磁性不的砝碼行量值傳遞時，由于質量比較儀和電子天平衡量裝置的結構采用電磁力平衡補償原理實現平衡，由補償線圈泄漏的磁場，與砝碼的磁性不可避免的會產生力的相互作用，這樣的力與砝碼受到的重力無法區分，影響稱量結果的準確度。若使用磁性不的砝碼檢定高準確度級微量天平，可能導致微量天平的稱量部件被磁化，產生較示值誤差。
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