砝码检定的基本知识

一、砝码的基础知识

1、砝码的概念

砝码是质量量值传递的标准量具。质量量值以保存在法国国际计量局的铂铱合金千克原器实物为唯一基准器。

2、JJG99-2006《砝码》检定规程的适用范围

适用于E1、E2、F1、F2、M1、M12、M2、M23、M3等级的1mg-5000kg的砝码检定或校准。

3、名词术语

折算质量值：一物体在约定温度和约定密度的空气中，与一约定密度的标准器达到平衡，则标准器的质量即为该物体的折算质量。

（约定温度：20℃、约定空气密度1.2kg/m3、砝码约定密度8000kg/m3）

4、砝码或砝码组

砝码或砝码组的标称值应等于1×10nkg、2×10nkg、5×10nkg，n表示一个正的或负的整数或零。专用砝码依据所配套的标准、检定规程、校准规范确定标称值级允许误差或扩展不确定度。(如：活塞式压力计使用的千牛砝码)

5、对非标准规格的砝码，其允许误差根据砝码允许误差表叠加计算。（如：25kg的砝码其最大允许误差为20kg和5kg砝码允许误差的和）

6、砝码折算质量值的扩展不确定度

U=MPE/3

6、砝码的周期稳定性

砝码相邻两个检定周期的检定结果之差不得超过该砝码的最大允许误差的三分之一。

二、各等级砝码的通用要求

1、E1、E2、F1等级砝码

1g-50kg的砝码为圆柱形砝码，不锈钢制造，应为实心整体结构，由整块材料构成，不带调整腔。

注：F1公斤组砝码对同一规格的砝码，最少有一个为实心砝码。

500mg-1mg的砝码

不锈钢制造，片状或丝状。形状为三角形、四边形和五边形。

2、F2等级砝码

1g-50kg的砝码为圆柱形砝码，公斤砝码可以为锁型，一般为不锈钢制造，可以有调整腔。

毫克组砝码一般为四边形，一般为不锈钢制造，机械式水分测定仪配套砝码为铝制。

3、M1、M2砝码

1g-50kg一般为铸铁或金属镀珞，具备调整腔。增砣砝码等级为M1

毫克砝码一般为四边形，其中M2砝码为铝制。

三、砝码的检定

1、砝码检定项目

密度或体积、表面粗糙度、磁化率、折算质量值。

2、砝码检定的环境条件

E1、E2砝码检定环境温度℃18-23℃，其他砝码在室温下检定，砝码温度与室温接近。检定环境温度、湿度的波动性应满足下表要求

等级砝码等级	温度允许变化量温度变化要求
E2	每4小时最大变化1℃
F1	每4小时最大变化2℃
F2	每4小时最大变化3.5℃
M1	每4小时最大变化5℃

等级砝码等级	相对湿度允许变化量空气的相对湿度所在范围
E1	40%-60%，每4小时最大变化5%
E2	30%-70%，每4小时最大变化10%
F	30%-70%，每4小时最大变化15%

3、砝码检定实验室的其他要求

（1）砝码检定实验室应为建筑的绝对一层

（2）天平室内不允许有容易察觉的气流

（3）天平台上方，距离天平台上表面0.3m处，空气交换速率不得大于0.1m/s。

（4）循环风采用上送下回的送风方式。

（5）实验室应朝北，没有向南的窗户，阳光不能直接照射到实验室内部。

4、砝码检定过程中衡量仪器的选择

砝码测量过程中，如果进行空气浮力修正，衡量仪器的不确定度不大于砝码最大允许误差的1/6；如果砝码测量过程中，未进行空气浮力修正，衡量仪器的不确定度不大于砝码最大允许误差的1/9。

衡量仪器的不确定度主要包括：重复性、偏载误差、分辨力引入的不确定度分量。

重复性：为衡量仪器进行ABA或ABBA比较测量时的重复性。即为10次ABA或ABBA测量结果的单次测量结果的标准偏差。

具备砝码自动交换装置、自动定心称量盘、吊挂秤盘的衡量仪器偏载误差可忽略不计。

5、标准砝码的选择

标准砝码的扩展不确定度不应大于被检砝码质量最大允许误差的1/9。

采用组合分量或组合倍量测量方法进行检定时标准砝码为1kg标准砝码。

6、检定前的准备

(1)砝码检定前应清洗，可使用无水乙醇或蒸馏水清洗砝码表面。带调整腔的砝码不得侵入溶液中清洗。清洗后砝码应经过充分稳定后才可检定。

(2)砝码稳定时间：推荐24小时

砝码等级	E1 E1	E2 E2	F1 F1	F2-M3 F2到M3
无水乙醇清洗后	(48-72)h	(24-48)h	(12-24)h	大于1h
蒸馏水清洗后	(24-48)h	(12-24)h	大于12h	大于1h

7、折算质量的检定

（1）测量循环

ABBA、ABA和AB1B2...BnA (仅用于M等级砝码，n不大于5) ；

A代表标准砝码、B代表被检砝码。

采用组合测量法时，只能采用ABBA和ABA测量循环。

（2）被检砝码与标准砝码差值的计算

（3）测量循环次数

砝码等级	E1 E1	E2 E2	F1 F1	F2 F2	M M
ABBA最少次数	3	2	1	1	1
ABA最少次数	5	3	2	1	1

(3)测量模式

a)直接比较法(一对一比较法)

通过被检砝码与标准砝码比较进行的检定、校准。被检砝码的标称值与标准砝码的标称值应相等。

注：每个循环检定过程中，除第一次加载标准砝码外，其他时刻，不可按“置零”键；检定全过程不可对天平“去皮”；天平的零点跟踪装置应处于关闭状态。

（b）分、倍量组合比较

分、倍量组合比较的标准砝码均为1kg的标准砝码，检定过程中需使用标准砝码的折算质量值。克组、毫克组采用分量组合比较法，公斤组采用倍量组合比较法。

1、分量组合比较法(1、2、2、5典型测量模式),其中[1000]为

1000g（标准）砝码或1000mg砝码（通过1000g砝码传递得

到）。[1-]为1g或1mg作证砝码（另一个标准砝码）

[1000]+Δm1	=	[500+200+200.+100]
[500]+Δm2	=	[200+200.+100]
[200]+Δm3	=	[100+50+20+20.+10]
[200.]+Δm4	=	[100+50+20+20.+10]
[100]+Δm5	=	[50+20+20.+10]
[50]+Δm6	=	[20+20.+10]
[20]+Δm7	=	[10+5+2+2.+1]
[20.]+Δm8	=	[10+5+2+2.+1]
[10]+Δm9	=	[5+2+2.+1]
[5]+Δm10	=	[2+2.+1]
[2]+Δm11	=	[1+1-]
[2.]+Δm12	=	[1+1-]
[1]+Δm13	=	[1-]

2、倍量比较法(1、2、2、5典型测量模式)，[1#]为标称质量1000g的标准砝码

[1#]+Δm1	=	[1]
[1#]+[1]+Δm2	=	[2]
[1#]+[1]+Δm3	=	[2.]
[1]+[2]+[2.]+Δm4	=	[5]
[1]+[2]+[2.]+[5]+Δm5	=	[10]
[1]+[2]+[2.]+[5]+[10]+Δm6	=	[20]
[1]+[2]+[2.]+[5]+[10]+Δm7	=	[20.]
[10]+[20]+[20.]+Δm8	=	[50]