JJF 1326-2011 质量比较仪校准规范

郭境:解析JJF1326-2011质量比较仪校准规范

画

解析JJF1326-2011质量比较仪校准规范

TheAnalysisoftheCalibrationSpecificationforMassComparators

郭境

(福建省计量科学研究院，福建福州35则'3)

摘要:本文以阳ITLER-TOLEDXP56质量比较仪(最大秤量M皿:5龟，实际分度值d:1ug)的校准为例，详细分析了JJF1326-2011(质量比较仪校准规

范}的适用范围、计量特征和校准方法，希望有助于人们正确理解该"校准规范..正确进行质量比较仪的校准。

关键词:校准规范;质量比较仪;校准

{JJF1326-2011质量比较仪校准规范)(以下简称5{阳则的比较仪，采用El等级的暗码校准，实际分度数

"规范")2011年11月30日经国家质量监督检验检疫总

在刚刚刀至5(脱脱范围内的比较仪，采用E2等级的硅

局批准，于2012年3月1日起施行。该"规范"引用了EA

码校准，实际分度数在1α削以下的比较仪用Fl等级

-1O/8{欧盟非自动衡器校准细则》和DKD-R-7-1{非

的硅码校准"。实际分度数在1阳则以下的比较仪较少，所

自动电子衡量仪器的校准}(1998年发布)，解决了我国

以Fl等级的标准黯码在质量比较仪校准时基本用不上。

质量比较仪长期以来无法正确溯源的问题。

以刃而质量比较仪为例，其实际分度数守=造=5.6x

l适用范围

7

10，大于到政刀，校准用标准硅码为El等级。

"规范"适用于各类质量比较仪(以下简称比较仪)的

"规范"对标准硅码准确度等级的要求几乎要比同类

校准，但未给出比较仪的定义。"规范"第4章节概述中对

的计量检定规程高一个数量的级。如一台最大秤量M皿

比较仪的原理和用途作了描述，比较仪应同时具有三个特

=2∞g，实际分度值d=lmg的衡量仪器，作比较仪使用

征:1.用于硅码量值衔蕴;2.能基于ABA或ABBA循环方法

时，其实际分度数(Maxνdi)=2∞g/lmg=2α以泊，按"规

测量质量差值;3.具有高分辨率的电子衡量设备。

范"要求应采用E2等级的硅码进行校准。作为电子天平

硅码量传中常用的机械标准天平，虽然也用于硅码

使用时，通检定分度值e=lOd=IOn宅，秤量在Og至50g

传递，也能基于ABA或ABBA循环方法测量质量差值，

范围内IMPEI=5鸣、秤量大于50g至2∞g范围内IMPEI

也具有高分辨率的特征，但其不是电子衡量设备，因而不

=10吨。根据JJG1036-2∞8(电子天平》检定规程"检

属于本"规范"所适用的比较仪的范畴。此类量传用的标

准天平检定或校准可依据JJG98-2伽《机械天平》检定定用标准硅码其扩展不确定度u(k=2)不得大于被检

天平在该载荷下最大允许误差绝对值1/3"的规定，检

0

规程进行，不适用本"规范"。电子天平能基于ABA或

定时则只需采用Fl等级的标准硅码即可。

ABBA循环方法测量质量差值，具有高分辨率的特征，若

3校准环境

用于硅码量传，则适用于本"规范"进行校准;若为一般称

量使用，则依据刀G1036-2∞8{电子天平》检定规程进"规范"规定"实际分度数大于5xlOS的比较仪，校

准室的温度应在(18-23)'t，校准时温度变化不大于

行检定或校准。

2校准用计量标准1'{:/4h，相对湿度在30%-70%，校准时湿度变化不大于

2.1标准暗码的标称质量1O%/4h;其它比较仪则只在恒温下校准，校准时温度变

化不大于2't/4h，相对湿度在30%-70%，校准时湿度

比较仪校准采用标称质量约等于被校比较仪最大秤

变化不大于15%/4h"。如此环境要求，相当于JJG99-

量和1/2最大秤量的二组标准硅码，以及等于被校比较

仪实际分度值dlω倍至5侧倍的单个标准黯码。以2悦《砖码》检定规程中应等级砖码和Fl等级硅码的环

XP56比较仪为例，校准用标准硅码的标称质量分别为境条件。刀G1036-2∞8{电子天平》检定规程中，特种

20g，50g和5mg。

准确度级电子天平检定环境条件的要求"检定应在稳定

2.2标准硅码的准确度等级

的环境温度下进行，除特殊情况下，一般为室内温度。稳

比较仪的相对准确度较高，若按微小误差原则，无法

定的环境条件是指:在检定期间所记录的最大温差，不超

过天平温度范围的1ν/5，且不大于1'{:o"川，

选择到合适的硅码进行校准。"规范"依据被校比较仪的

实际分度数进行规定"实际分度数(M缸νdi)大于

境条件的严格要求，增加了比较仪校准实际操作的难度，

{诗量与测试拉术泣。13年第40卷第2期

国

适合比较仪工作的场所不一定适合于比较仪校准，大部进行

ABBAA衡量循环时:

或B

B2A2

，

，

份的比较仪都要同主标准器一起送上一级计量标准检定2

与(ð.Ji-ð.1)

';1

或校准机构校准，增加了由于运输带来仪器损坏的风险。s=-.Jn-l(3)

4温度变化的影晌

进行

ABABAAA衡量循环，单次测量结果的

或

A2

，

3

比较仪称量部件计量性能会随周围环境温度的变化

标准偏差:

而变化。比较仪称量部件计量性能随温度变化的特性称

为比较仪的温度影响平均特性，用TK表示，是比较仪非~(ð.Ji-ð.J)2

3n-1i";;í

6s='\jTXHln-1(4)

常重要的一项技术指标。X自6比较仪TK=1X10-丁

当测量次数10

n小于次时，为使测量结果更接近于

K-1

20g称量时，期间若温度变化1<C，比较仪产生

，进行

6

的示值漂移量为x1X10-温度变化的影正态分布，则在单次测量标准偏差之前乘以一个安全因

20g20ug

=o

子

所示:

h。测量次数与系数之间的安全因子表1

响，同样存在于比较仪和黯码之间的温度差、比较仪、硅

襄

1

码与校准环境的温度差、比较仪在预热期间从通电到达

测量次数23456789

n

到热平衡的温度差对校准结果的影响。"规范"中由温度安全因子h7.02.31.71.41.31.31.21.2

波动引人的不确定度分量通过温度影响的不确定度分量

此时，比较仪校准结果由重复性引人的标准不确定

pt

-XR)2

αT=i(AT

的变化量的乘积表

与标准硅码

度分量U

112=hs。

5.2重复性校准不确定度

1.

3给出了标准硅码与被校比较仪恒温时间表，同

示。表

重复性校准的不确定度主要来源于校准实验室温度

时规定:如果比较仪一直放在室内，应通电停放24h

之

波动和显示分辨力的影响。

后，再开机半小时以上方可进行正式校准才日果比较仪经

校准实验室内部的温度波动对标准硅码和被校比较

之后，再开机半小时以上方可进

过搬动，应通电停放48h

仪的影响带来的不确定度为温度影响的不确定度分量的

行正式校准，以减少温差对校准结果的影响。

5计量特性校准

x

T

TK与标准硅码刊乘积。以

(ð..)2

变化量岛生

比较仪计量特性的校准指重复性、偏载和局部示值-6K-1

自

X6比较仪为例，TK1X1O20g秤量点重复性

=，

的校准。比较仪是基于ABAABBA循环方法测量质

或

校准时若期间温度变化量为0.2

吧，则

量差值的电子衡量仪器，因而，在计量特性校准的每一步

6

旷俨-斗叩

以川

(ω0.2μ川×川川

1x

α1ωO

户=

即俨

T

骤都必然采用

ABAABBA循环方法确定测量值。比

或

古

较仪测量的质量差值可能很小甚至接近于零，所以，比较

对

显酥示分辨力引人的不确定度分量

ud

阳川

d产=一毛ι，

2-/3

仪在工作时其零点跟踪装置须处于关闭状态，防止零点

时

X6

比较仪则

=0.29ug

。

Ud

跟踪装置对测量结果的影响。

重复性校准结果的扩展不确定度

UR:

当进行

ABBA

衡量循环时，若读取的读

或

AIB

，

~A2

10-1514

数分别为1妃，则其最终的衡量结果.6.U2xXx们10

lAI.I，1由以=2xJarP}13.3+

，

B1R而=

B2

下公式确定:8.4x10-2|i=24(ug)

IB1-I

B2

~气柑

ð.1=(1)5.2偏载

5.2.1偏载校准

当进行ABABAAA衡量循环时，若读取的读

或

，A2

3

"规范"规定比较仪偏载校准是将同一标准硅码分别

.6.

数分别为由以下

妃，则其最终的衡量结果1

IA1.I

•

B1

放在秤盘前、后、左、右的位置进行测试，所得结果与其在

公式确定:

中心点测试的结果进行比较，获得偏载校准结果。与

ð.1=lBl鸟鱼(2)1

8(

刀G1036-2电子天平》检定规程和539-19归《数

JJG

∞

-

字指示秤》检定规程中"同一载荷在不同位置的示值误差

比较仪计量特性的校准在最大秤量和112最大秤量

均不超过相应载荷的最大允许误差"的规定有所不同。

点进行。

5.1重复性"规范"偏载校准的操作步骤的描述与不同形状秤盘

的偏载示意图(图1)

不相符。按校准步骤描述，对应的

5.1.1重复性校准

图示应为:

在重复性条件下通过标准砖码对被校比较仪连续测

和

、分别代表标准硅码通过ABA

试，用贝赛尔公式计算单次测量结果的标准偏差或

S101、

，并以、今、Iω

ιhL

此表示最终校准结果。

ABBA

衡量循环，在秤盘中、前、后、左、右和中的示值，与

郭珑:解析JJF1326-2011质量比较仪校准统范固

值误差的校准替代常规衡量仪器的称量误差测试。校准

中间示值比较结果为各偏载误差为L::::.l:

i

时添加小质量的标准硅码，通过ABA或ABBA循环，按

In.牛1m(5)

111i=1i-~γ山，(i=J,b•l.r位置)

公式(1)或公式(2)计算添加小硅码前后的质量差。当局

部示值误差为多次测量结果时，取其算术平均值作为显

C才ili1示值的变化量。

5.3.2局部示值误差校准不确定度

局部示值误差校准的不确定度主要来源于质量比较

平J

仪的重复性、校准实验室温度波动、显示分辨力的影响和

b

标准小硅码的影响。以XP56质量比较仪为例:

图1

局部示值误差校准用El等级的5mg标准硅码。依

5.2.2偏载校准不确定度

据刀G99-2峭《硅码》检定规程，5鸣砖码的IMPEI=

偏载校准的不确定度主要来源于质量比较仪的重复

O.∞3吨，扩展不确定度U=lug(k=2)。于是由标准小

性、校准实验室温度波动和显示分辨力的影响。以X自6

硅码引人的标准不确定度vf=05鸣，中以=

质量比较仪为例:

若在重复性条件下对20g秤量点进行10次重复测0.25ug

15

量，通过公式(3)计算得到标准偏差s=0.3鸣;温度影响根据5.2.2，s=0.3吨，αT=3.3X10-,Ud=0.29吨。

的不确定度分量的变化量αT=3.3x10-15;显示分辨力局部示值误差校准的扩展不确定度U.:

引人的不确定度分量Ud=0.29uh。2

U=2x-js2+αT~+asm~=2X.}0.3+l.~+0.252

s

由于在贝赛尔公式进行的重复观测中的每一个示=2.8ug

值，都无例外地已受到分辨力影响导致测量值的分散，重6结束语

复性引人的不确定度分量中已包含显示分辨力的影响效。JF1326-2011质量比较仪校准规范》为质量比较

应导致的结果，因而，不必再将两个不确定分量进行合

仪的校准提供了技术依据，但对校准结果在质量量传系

成。考虑到显示分辨力引人的不确定度对偏载校准不确

统中的应用没有作具体的规定，这是我们今后仍需继续

定度的贡献小于重复性引入的不确定度，于是偏载校准

探讨的问题。

不确定度的扩展不确定度的:

参考文献

22[1J国家质量技术监督局.JJFI059-1朔{测量不确定度评定与表示)

UE=2x乒写aTP~=2x.}0.3+1.32=2.7ug

中国计量出版社.1999.4.

"规范"中将Ud加人合成，于是U=2x

E

[2]国家质量监督检验检疫，总局.JJG1伽-2棚《电子天平).中国计

-js2+α川+u3，量出版社.2础.6.

[3]国家质量监督检验检疫总局.JJG99-2(届《砖码).中国计量出版

这与JJF1059-1999{测量不确定度评定与表示》规

4士.2α汤.9.

定有所不一致。

5.3局部示值误差

作者简介:郭境，男，高级工程师。工作单位:福建省计量科学研究院。通讯

5.3.1局部示值误差校准

地址:35αm福建省福州市屏东路9号。

硅码量传时，相同标称值的标准硅码与被检硅码之

收稿日期:2012-ω-28

间的质量差只在一定的范围内，因而"规范"采用局部示

量仪表在线检定校准装置及研究出在线检定方法。

(上接第68页)

6结束语

节能监测和能源计量仪器仪表的监督管理，对不能满足

技术要求的能源计量仪表及设备要坚决淘汰，净化能摞

作为一个发展中的泱泱大国，更应该增强节能意识，

计量仪表市场。计量技术机构要加强能源计量仪器仪表

加强能源计量管理，提高能源利用效率，对保障经济发展

的科研开发，为企业提供现场计量检测服务。计量技术

后续能力，建立资源节约型社会和节能型工业都具有十

机构要扩大能源计量仪表的检定校准覆盖范围，保证能

分重要的意义。

源计量仪表有计量溯源的依据和途径，尽快建立新型能

作者简介:左钢，男，高级工程师。工作单位:武汉市计量测试检定(研究)

源计量仪表的计量标准、校准装置和技术规范。要针对

所。通讯地址:4:筑削武汉市汉阳大道119号。

能源计量仪表的综合性、难以拆卸性，引进、研制能源计

收稿日期:2012-仍-08