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【摘 要】 本文对砝码量值传递时如何选择机械式衡量仪器进行举例分析，以确保检定实验室能够科学合理、完整齐全配置机械式衡量仪器，保证砝码量值传递的准确可靠。
【关键词】 砝码 机械式衡量仪器
按照JJG99-2006《砝码检定规程》的规定，在对砝码进行量值传递时，衡量仪器的计量特性在进行测量之前要已知。如果被检砝码进行空气浮力修正，则衡量仪器合成标准不确定度（即重复性、灵敏度、分辨力、偏载等的合成）应不超过被检砝码质量最大允许误差绝对值的六分之一；如果被检砝码不进行空气浮力修正，则衡量仪器合成标准不确定度不得超过被检砝码质量最大允许误差绝对值的九分之一。我们在日常量值传递工作中，针对不同准确度等级和量程的砝码，如何配置衡量仪器才能科学合理，完整齐全，并能满足计量检定规程的要求，就显的非常重要。
下面是检定200g～1mg、F2等级砝码时，对机械式衡量仪器选择的分析。
1 分度值0.1mg机械衡量仪合成标准不确定度
1.1机械衡量仪器重复性引入的标准不确定度[uΔp]
按照JJG98-2006《机械天平检定规程》要求，机械天平重复性[Δp]最大为1个分度值。则有：[uΔp=e3]=0.0578mg
1.2衡量仪器灵敏度引起的不确定度
如果衡量仪器在检定时采用灵敏度砝码[ms]，标准不确定度[u（ms）]，则由于灵敏度引起的不确定度贡献为：
[us2][=（Δmc）（u2（ms）ms2+u2（ΔIs2）ΔIs2）]
其中：[ΔIs]为由于灵敏度砝码引起的衡量仪器指示值的改变；[u（ΔIs）]为[ΔIs]不确定度；[Δmc]为被检砝码和标准砝码之间的平均质量差。
以200g砝码为例，检砝码和标准砝码之间的平均质量差的最大值[Δmc]为：
[Δmc]=4mg
[us2][=42×（0.025/3）2102+（0.2/3）2ΔIs2]=5.47×10-5mg
1.3由于衡量仪器的显示分辨力引起的不确定度
对于标尺分度值d=e的模拟式衡量仪器，由于分辨力引起的不确定度是[ud=（d/53）×2]。
因子[2]来自两个读数，一个是标准砝码的读数，一个是被检砝码的读数。
[ud=（0.1/53）×2]=0.0164mg
1.4由于偏载引起的不确定度
如果这项分量已知，这需要对它进行评估，并且如果有必要，要把此分量加入到不确定度的评估中。
（1）对于偏载引起的不确定度的可接受的方案
[uE][=d1d2×D2×3]
其中：[D]为天平按照相应的检定规程进行偏载测量时最大值和最小值之间的差，[d1]为估计的称盘中心到砝码中心的距离，[d2]为称盘中心到一个角的距离。在大部分情况下，不确定度分量[uE]通常被检定过程中的不确定度[uW]所覆盖，可以忽略。
（2）在使用砝码自动交换装置的衡量仪器时，在位置交换时，两个砝码的显示差值[ΔI]可以是不同的：[ΔI1≠ΔI2]。这有可能被作为偏载误差，并且相应的不确定度的评估用公式进行计算。如果在当前的交换测量中采用相同标称值的砝码，得到这个差值，则可接受这部分的不确定度的分量。如果在检定过程中采用交换装置，两个显示差值的平均值可以作为测量结果，并且[uE]可忽略。
[uE][=ΔI1-ΔI22]
1.5磁性引起的不确定度，[uma]
如果砝码带有很高的磁化率和/或被磁化，则在砝码和称盘之间放上一个无磁的盘可减少它们之间的磁性作用。如果砝码满足本规程的要求，磁性引起的不确定度[uma]可假设为零。
1.6衡量仪器的合成标准不确定度，[uba]
由以上误差分析可知，衡量仪器的误差主要是由重复性和分辨力组成，因此
分度值为0.1mg衡量仪器的合成标准不确定度如下：
[uba=uΔd2+us2+ud2+uE2+uma2=0.05782+（5.7×10-5）2+0.01642]=0.061mg
2 分度值0.01mg机械衡量仪合成标准不确定度
按上述方法计算可得分度值为0.01mg机械衡量仪器合成标准不确定度为[uba]=0.0061mg。
检定200g～1mg、F2等级砝码对机械式衡量仪器选择见表1。
由表1可以看出，在检定F2等级量程为200g～1mg砝码时，被测砝码的标称质量>1g时，可采用分度值为0.1mg的机械衡量仪器作为比较仪，当被测砝码的标称质量≤1g时不能用分度值为0.1mg的机械天平作为衡量仪器，可采用分度值0.01mg机械衡量仪器作为比较仪。
【关键词】 砝码 机械式衡量仪器
按照JJG99-2006《砝码检定规程》的规定，在对砝码进行量值传递时，衡量仪器的计量特性在进行测量之前要已知。如果被检砝码进行空气浮力修正，则衡量仪器合成标准不确定度（即重复性、灵敏度、分辨力、偏载等的合成）应不超过被检砝码质量最大允许误差绝对值的六分之一；如果被检砝码不进行空气浮力修正，则衡量仪器合成标准不确定度不得超过被检砝码质量最大允许误差绝对值的九分之一。我们在日常量值传递工作中，针对不同准确度等级和量程的砝码，如何配置衡量仪器才能科学合理，完整齐全，并能满足计量检定规程的要求，就显的非常重要。
下面是检定200g～1mg、F2等级砝码时，对机械式衡量仪器选择的分析。
1 分度值0.1mg机械衡量仪合成标准不确定度
1.1机械衡量仪器重复性引入的标准不确定度[uΔp]
按照JJG98-2006《机械天平检定规程》要求，机械天平重复性[Δp]最大为1个分度值。则有：[uΔp=e3]=0.0578mg
1.2衡量仪器灵敏度引起的不确定度
如果衡量仪器在检定时采用灵敏度砝码[ms]，标准不确定度[u（ms）]，则由于灵敏度引起的不确定度贡献为：
[us2][=（Δmc）（u2（ms）ms2+u2（ΔIs2）ΔIs2）]
其中：[ΔIs]为由于灵敏度砝码引起的衡量仪器指示值的改变；[u（ΔIs）]为[ΔIs]不确定度；[Δmc]为被检砝码和标准砝码之间的平均质量差。
以200g砝码为例，检砝码和标准砝码之间的平均质量差的最大值[Δmc]为：
[Δmc]=4mg
[us2][=42×（0.025/3）2102+（0.2/3）2ΔIs2]=5.47×10-5mg
1.3由于衡量仪器的显示分辨力引起的不确定度
对于标尺分度值d=e的模拟式衡量仪器，由于分辨力引起的不确定度是[ud=（d/53）×2]。
因子[2]来自两个读数，一个是标准砝码的读数，一个是被检砝码的读数。
[ud=（0.1/53）×2]=0.0164mg
1.4由于偏载引起的不确定度
如果这项分量已知，这需要对它进行评估，并且如果有必要，要把此分量加入到不确定度的评估中。
（1）对于偏载引起的不确定度的可接受的方案
[uE][=d1d2×D2×3]
其中：[D]为天平按照相应的检定规程进行偏载测量时最大值和最小值之间的差，[d1]为估计的称盘中心到砝码中心的距离，[d2]为称盘中心到一个角的距离。在大部分情况下，不确定度分量[uE]通常被检定过程中的不确定度[uW]所覆盖，可以忽略。
（2）在使用砝码自动交换装置的衡量仪器时，在位置交换时，两个砝码的显示差值[ΔI]可以是不同的：[ΔI1≠ΔI2]。这有可能被作为偏载误差，并且相应的不确定度的评估用公式进行计算。如果在当前的交换测量中采用相同标称值的砝码，得到这个差值，则可接受这部分的不确定度的分量。如果在检定过程中采用交换装置，两个显示差值的平均值可以作为测量结果，并且[uE]可忽略。
[uE][=ΔI1-ΔI22]
1.5磁性引起的不确定度，[uma]
如果砝码带有很高的磁化率和/或被磁化，则在砝码和称盘之间放上一个无磁的盘可减少它们之间的磁性作用。如果砝码满足本规程的要求，磁性引起的不确定度[uma]可假设为零。
1.6衡量仪器的合成标准不确定度，[uba]
由以上误差分析可知，衡量仪器的误差主要是由重复性和分辨力组成，因此
分度值为0.1mg衡量仪器的合成标准不确定度如下：
[uba=uΔd2+us2+ud2+uE2+uma2=0.05782+（5.7×10-5）2+0.01642]=0.061mg
2 分度值0.01mg机械衡量仪合成标准不确定度
按上述方法计算可得分度值为0.01mg机械衡量仪器合成标准不确定度为[uba]=0.0061mg。
检定200g～1mg、F2等级砝码对机械式衡量仪器选择见表1。
由表1可以看出，在检定F2等级量程为200g～1mg砝码时，被测砝码的标称质量>1g时，可采用分度值为0.1mg的机械衡量仪器作为比较仪，当被测砝码的标称质量≤1g时不能用分度值为0.1mg的机械天平作为衡量仪器，可采用分度值0.01mg机械衡量仪器作为比较仪。