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标准砝码示值误差评定的研究概述
时间:2019/11/9 13:14:44 点击次数:166

标准砝码示值误差评定的研究概述:

      实物量具在历史上,在国内外实践上,有紧限”与宽限”之说。比如:有人建议,设计产品时,采用紧限”;在检定时,采用宽限”(为和以后的销售时所采用的宽限2”相区别,记为宽限1);在销售时,对上述宽限1”再放宽到宽限2”。如果对销售的产品再检定,还可以采用宽限”的原理,再依次申请进一步对以前的宽限2”再度放宽到宽限......如此等等。由于各方都认为自己有理,对同一实物量具的合格评定,使大家都满意很困难,往往需经多次协商才能获得解决。

      由于标准砝码是实物量具的一种,所以上述实物量具示值误差评定的不同看法必然反映到标准砝码示值误差的评定中来。历史上,在标准砝码示值误差的评定上,也经历过宽限”到紧限”之不同评定方式。比如中国的标准砝码计量检定规程中,1962年的标准砝码(试行)》检定规程(1-62)1972年的JJG99-1972标准砝码》检定规程就是采用宽限”标准。但在JJG 99-1980标准砝码》中, 1等至3等标准砝码是紧限”标准,4等至5等标准砝码对于最不利的情况,实质上是采用宽限”标准。1990JJG 99-1990标准砝码试行)JF2053-1990质量计量器具》采用紧限”标准。0M L的标准砝码方面的国际建议,除了1994年公布实施的R111 E1E2F1F2M1M2M》是紧限”标准但对E的评定存在困难时,也允许采用宽限”标准)外,其余至2004年年底以前的0ML所有现行有效的正式出版文本,均采用宽限”标准。听说20050 IM L有新公布的R111文本,但作者至今未见到,据我们对0ML标准砝码国际建议技术发展动向的预测,可以推断出,新的R111还是会采用紧限”标准的。由于直到今日,我们所能看到的误差理论、专业技术、计量检定规程或规范等方面的专著、教材,及相关的辅导材料、参考资料,我们只见到过什么是宽限”、什么是紧限”及其例子,但从没有看到相关的理论推导。为此,我们把从原理上(不作任何近似和忽略)所推导出实物量具如标准砝码)的示值误差符合性评定的相关计算式拿出来交流。

      一、计算式1.符号

      A一实物量具如标准砝码);

      A一实物量具如标准砝码)的示值标称值);

      Asc-实际所测算出的实物量具(如标准砝码)的约定真值实际值);

      Ar一实物量具如标准砝码)的真值;

      b--所测算出的实物量具如标准砝码)的修正值;lim一用于脚标,表示极限值;

      MPE一对给定的实物量具(如标准砝码),规范、规程等所允许的误差极限值,即最大允许误差;

      |MPE|一最大允许误差的绝对值;0实 物量具(如标准砝码)的示值误差;

      Ac-评定实物量具(如标准砝码)的示值误差时,实际所测算出的示值误差;

      Ac.n一评定实物量具如标准砝码)的示值误差时,实际测算出的示值误差的极限值;

      (A-AscFU)m-评定实物量具(如标准砝码)的示值误差,且实物量具如标准砝码)是采用其实际值Ase表示时,实际测算出的示值误差的极限值;

(-bFU)m一评定实物量具(如标准砝码)的示值误差,且实物量具如标准砝码)是采用其修正值b表示时,实际测算出的示值误差的极限值;

|4cl--评定实物量具(如标准砝码)的示值误差时,实际测算出的示值误差的绝对值;

|Acl一评定实物量具如标准砝码)的示值误差时,实际测算出的示值误差的极限值的绝对值;

      U一评定实物量具如标准砝码)的示值误差时,测算出的扩展不确定度(含包含因子)

      本文中,以后出现上述符号时,不再赘述该符号的含义。

      2.计算式

      根据JJF1001-1998通用计量术语及定义》的第7.2 条、JF1094-2002侧量仪器特性评定》的第3.13条的规定,实物量具的示值就是其标称值,而所评价的该实物量具的示值误差,就等于该实物量具的示值与对应输入量的真值之差。

      通常,实物量具A的真值A,是不能严格确定的,除非该实物量具是国际公斤原器等。一般只能通过有一定完善度的检定、校准等测量和评估程序,测算出其较接近真值的约定真值As。该实物量具的约定真值Ase,是实物量具的实际值或该实物量具的标称值A加其修正值b),而且其后必须附有相应测算出的全部影响因素所合成的扩展不确定度(含包含因子)U。一般情况下,在进行实物量具的最大允许误差MPE的分析时,多数人常习惯于先忽略了扩展不确定度,然后再对示值误差o做出估算,最后再把不确定度放进去加以分析。但由于本文是专门研讨实物量具的示值误差N与其规范、规程所允许的误差的极限值(最大允许误差)MPE的关系问题,故借助有效数字运算过程中,只在最后一步才进行四舍五入的运算的思路,在分析、建立、推导实物量具的示值误差与其最大允许误差的关系时,我们既没有在开始时就先略去所测算出的全部影响因素所合成的扩展不确定度,也不先行分析该扩展不确定度是最大允许误差的几分之一(1/20.1/10.1/513.1/22/),以免漏掉相关误差因素,影响最终结果的精确评定。

      不忽略所测算出的)扩展不确定度U的情况下的所测算出的)实物量具的示值误差的极限值Ac.m应存在如下关系式:

      Ax:m= A-A_)m .

      = A-Ax))m=(A-AscFU)m=(-bFU)

      实物量具(如标准砝码)示值误差的合格评定(符合性评定):

      根据JF1001-1998的第7.21条、JJF 1094-2002的第3.14条的规定,实物量具A的示值误差0被评定为哈格”时,其所测算出的该实物量具的示值误差Ac的极限值Asc.m,应不超过规范、规程所允许的误差极限值(最大允许误差)MPE;否则,应评定为不合格。为此,导致如下合格评定关系式成立:

      合格时:

      | ApAscFU |m|MPE |  ()!|-bFU|m|MPE|  2)不合格时:

      |A-AscFU |> |MPE |  3)|-bFU | m>|MPE |  (4)二、讨论

      1.在检定、校准期间,直到最终出具检定证书或校准证书程序之前,对该实物量具(如标准砝码)进行测量、分析、评估、计算、综合的过程中,所遇到的技术问题的说明。

      (1)不管该被测的实物量具将来是按等”使用还是按级”使用,都要测算出该被测实物量具(如标准砝码)的实际值,同时,应附有其所测算出的全部影响因素合成的扩展不确定度(含包含因子)。不应随意忽略某- -分量的不确定度的影响。

      (2)对于检定该实物量具(如标准砝码)的上等级标准(参考标准),可以是等”标准量具如等”标准标准砝码),也可以是级”标准量具如级”标准标准砝码)。当上等级标准量具I是级”标准量具(如级”标准标准砝码),其修正值b为零,而其对应的标准不确定度u为该标准量具(如该级”标准标准砝码)的最大允许误差MPE(1N3)

      2.在最终出具证书的程序中,给出按等”使用并作出相应的符合性程度的评定的结论。应给出该实物量具如该等”标准砝码)的实际值或其标称值及其修正值;同时给出测算出的扩展不确定度含包含因子)。使其确保符合式()2)的要求。否则,只能落入式B)(4)的情况,此时应出具相应的不合格通知书。

      3.在最终出具证书的程序中,给出按级”使用并作出相应的符合性程度的评定的结论。应给出该实物量具如级”标准砝码)的标称值;同时给出其对应的所测算出的)示值误差的极限值A.m,数值上等于(-bFU)m。使其确保符合式()2)的要求。否则,只能落入式3)(4)的情况,此时应出具相应的不合格通知书。

      4.对于除国际公斤原器等国际专门定义了实物量具以外的其他实物量具,只要考虑到其永远存在的测不准关系,只要包含因子事先或依法确定,从严格意义.上讲,在理论上、在法理上,实物量具的示值误差的评定,就不存在宽限标准”问题,也不存在无法判定合格与否的特定区”,只存在紧限标准”。因而可以从理论上和实践上,对于两个具有同一标称值的实物量具,其相邻准确度等级之间最大允许误差的分界限,可以科学、有效、快速、明确、透明地区分开。这对公开、公平、公正、高效地依法检定和依法监督管理有利。我们认为本文的评定方法比较科学、合理,且有利于依法行政。

      5.本文推导出的评定方法,曾在中国国家计量检定规程JJG99-1990标准砝码》、 国家计量检定系统JF2053-1990质量计量器具》中使用,已经过一段历史阶段的考验。中国1994年至2002年的标准砝码》规程修订草案也采用了此评定方法。在0ML1994年公布施行的国际建议R111 EE2F1F2MpM2M3 等级标准砝码》中,OML也自行使用了与本文评定方法相同的方式,并且根据其技术发展动向,我们可以预测0ML标准砝码方面的国际建议在其以后的修订文稿中,仍会继续采用此评定方法。因而,我们认为本文的评定方法,对于标准砝码示值误差评定领域,无论在中国还是外国都是可行的、可操作的。

      三、结束语

      通过中国与0ML在标准砝码实物量具的检定、校准的实践,证实本文的评价方法,在中国和OML的标准砝码领域是可行的。本文所推导的实物量具如标准砝码)的示值误差评定公式,是基于以下事实:①在作者所从事的质量计量领域中,对于全世界所有标准砝码,只有唯一的一个国际公斤原器才有真值,其余所有标准砝码只能有接近其真值的约定真值(标准砝码的实际质量值,或标准砝码质量标称值+标准砝码质量修正值)但必须同时给出有规定完善度的扩展不确定度(含包含因子);②在质量计量领域中,按级”使用和评价的标准砝码示值极限误差,其修正值b可以看作为零,而其扩展不确定度U的标准不确定度u为其最大允许误差MPE(V 3 );③在作者所能查阅到的公开出版物及文献资料中,没有见到标准砝码示值误差评定公式及其他实物量具示值误差评定公式的理论推导。由于作者的知识在广度和深度方面存在局限性,所以作者自行推导的实物量具(标准砝码)示值误差评定关系式,可能存在我们尚未认识到的错误或其他问题、缺陷

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