标准砝码配备
校准比较仪时,规范对标准砝码的配备要求,在实际的校准工作中,难以执行。体现在以下3个方面:
(1)JJF1326-2011规定,比较仪实际分度数(Max/d)≥500000,必须配备E1等级的标准砝码。而在砝码量传系统中,只要是F2等级及以上的砝码标准装置所配套的质量比较仪,实际分度数均超过500000,而E1等级的标准砝码只有省级计量院配备。换言之,省级以下的计量检定机构均不具备自校准能力。
(2)省级计量检定机构配备的E1等级标准砝码测量范围一般不大于50kg。那么几乎所有的检定大质量砝码的质量比较仪,例如,省级计量检定机构通常都配备的质量比较仪KCC100(最大测量范围为100kg,实际分度值d=0.1g);质量比较仪KD1500(最大测量范围为1500kg,实际分度值d=1g),均无合适的标准砝码进行量传。
(3)规范对标准砝码的要求不必如此苛刻。因为砝码是实物量具,只要磁性指标符合要求,它的示值是极稳定的。质量比较仪重复性校准和偏载误差校准时,标准砝码的准确度等级对测量结果几乎没有影响。只有在局部示值误差的校准中,砝码的实际值才参与计算。
以METTLERXP2004(Max=2000g,d=0.1mg)为例,测量标准分别采用E1等级砝码和E2等级砝码。
该质量比较仪进行局部示值测量过程中,采用E2等级的200mg小砝码,小砝码实际值ms=200.002mg,Us=0.006mg。
该比较仪进行局部示值测量过程中,采用E1等级的200mg小砝码,小砝码实际值ms=200.0024mg,Us=0.002mg。
此时,用于校准局部示值误差而添加的标准砝码质量值较小,标准砝码的准确度等级对测量结果的不确定度影响也非常小,甚至可以忽略不计。
所以笔者认为,配备比质量比较仪所属的计量标准高一个等级的标准砝码,进行质量比较仪校准较合适。如果校准条件有限,当测量结果不确定度在合理范围内,只要校准局部示值误差的小砝码满足要求即可。
二、校准环境条件
JJF1326-2011对校准环境条件的要求比建立相应砝码计量标准时的环境条件更高。
例如:JJG99-2006《砝码检定规程》规定,E2等级砝码标准装置(用于检定F1等级砝码),实验室的环境条件要求如下:室温应在18℃~23℃,校准时的温度变化每4h最大为2℃;相对湿度应在30%~70%,校准时的相对湿度变化每4h最大为15%。
JJF1326-2011规定,实际分度数为5×105以上的比较仪,室温应在18℃~23℃,校准时的温度变化每4h最大为1℃;相对湿度应在30%~70%,校准时的相对湿度变化每4h最大为10%。
即:E2等级砝码标准装置所配套的质量比较仪(实际分度数均大于5×105)无法在建标单位进行校准,必须送到环境条件高一个等级的实验室进行校准。这对大多数不适合经常搬动的质量比较仪来说,是不可行的。
校准室内温度波动的影响,以METTLERXP2004为例。测量标准采用E2等级砝码,校准室温度在18℃~23℃之间时,该比较仪的温度影响平均特性TK=1×10-6K-1。
假如校准室温度每4h最大变化2℃,即温度变化量Δ=2℃
假如校准室温度每4h最大变化1℃,即温度变化量Δ=1℃,则
由此可见,温度波动对比较仪校准结果不确定度的影响不容忽视。质量比较仪校准数据是砝码不确定度评定的重要参考。校准质量比较仪时的环境条件,应该与使用时的环境条件一致,此时的校准数据才更有参考价值,更为合理。
三、校准结果应用
1.依据JJF1326-2011得出3个校准项目——重复性、偏载误差、局部示值误差的校准数据。这3个校准数据不是独立不相关的。在进行砝码不确定度评定时,如何考虑质量比较仪引入的不确定度分量?
2.依据JJF1326-2011,试验载荷为二分之一最大承载和最大承载,但实际上,质量比较仪的使用量程可能是在低量程或一个小范围。例如:我院一台Max=50g、d=1μg的质量比较仪,实际使用量程为1mg~10g。校准时试验载荷为二分之一最大承载和最大承载得出的校准数据,无法反映这台质量比较仪实际使用量程的真实情况。怎样正确评价质量比较仪是否符合相应标准装置的技术要求?笔者认为,具体的量程还是应该具体分析,才能真实反映被校比较仪的计量性能。
质量比较仪的计量性能,对砝码检定结果影响较大。笔者建议,校准结果可以主要参考以下两组数据:
(1)重复性的校准结果。此项校准结果可以与砝码不确定度评定时的重复性数据进行比较,以检验比较仪的重复性指标是否符合要求。
校准结果如何应用,希望规范给出一个技术标准,或者在相关的JJG99-2006《砝码检定规程》中应注明相应的技术指标。