電磁天平校準(zhǔn)規(guī)范

JJF1940—20211電磁天平校準(zhǔn)規(guī)范1范圍本規(guī)范適用于電磁天平的校準(zhǔn)。2引用文件本規(guī)范引用了下列文件:JJG98機(jī)械天平JJG99砝碼JJG1036電子天平JJF1001通用計(jì)量術(shù)語及定義JJF1229質(zhì)量密度計(jì)量名詞術(shù)語及定義JJF1326質(zhì)量比較儀校準(zhǔn)規(guī)范OIMLR76:2006(E)非自動衡器(Non-automaticweighinginstruments)凡是注日期的引用文件,僅注日期的版本適用于本規(guī)范;凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改單)適用于本規(guī)范。3術(shù)語和計(jì)量單位3.1術(shù)語JJF1229和JJF1001界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本規(guī)范。3.1.1電磁天平electromagneticbalance利用杠桿平衡原理與電磁力平衡原理相結(jié)合衡量物體質(zhì)量的天平。注:包括雙盤電磁天平和單盤電磁天平。3.1.2電測量范圍electricmeasurementrange在某一試驗(yàn)載荷下,不借助機(jī)械配衡裝置,電子系統(tǒng)能夠達(dá)到連續(xù)稱量的范圍。3.1.3實(shí)際分度值actualscaleintervald電磁天平以質(zhì)量單位表示的兩個相鄰示值之差。注:實(shí)際分度值應(yīng)以1×10k,2×10k或5×10k形式表示,k為正整數(shù)、負(fù)整數(shù)或零。3.2計(jì)量單位質(zhì)量單位:—千克,kg;—毫克,mg;—克,g;—噸,t。24概述電磁天平是采用杠桿平衡原理與電磁力平衡原理相結(jié)合的工作原理,通過作用于物體上的重力來確定物體質(zhì)量的數(shù)字指示稱量儀器。電磁天平具有電磁力平衡機(jī)構(gòu)、杠桿平衡機(jī)構(gòu)、數(shù)顯控制機(jī)構(gòu)和配衡機(jī)構(gòu),包括:機(jī)械杠桿(含刀子、刀承)、稱量盤、配衡系統(tǒng)、電磁力平衡系統(tǒng)、傳動裝置、外罩和數(shù)顯控制儀表等。雙盤電磁天平為兩個秤盤均可用做稱量盤的電磁天平,見圖1;單盤電磁天平為一側(cè)秤盤用作配衡以平衡另一側(cè)秤盤上被稱物體質(zhì)量的電磁天平,且具有固定安裝的配衡機(jī)構(gòu),見圖2。圖1雙盤電磁天平結(jié)構(gòu)示意圖圖2單盤電磁天平結(jié)構(gòu)示意圖電磁天平可用于砝碼質(zhì)量量值傳遞、物(氣、液)體質(zhì)量測量,也可作為輔助測量3工具用于確定與質(zhì)量相關(guān)的其他量值(如扭矩、拉壓力)的參數(shù)或特性。5計(jì)量特性5.1重復(fù)性同一載荷多次衡量結(jié)果之間的差值,用測量列的單次實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差表示。5.2電測量范圍示值誤差在電磁天平秤盤施加一定載荷并達(dá)到平衡后清零;再在電磁天平稱量秤盤上逐漸施表示。5.3不等臂性誤差當(dāng)雙盤等臂電磁天平用于直接衡量時,其最大載荷下由橫梁不等臂引起的誤差。不等臂性誤差不適用于單盤電磁天平或?qū)Ｓ糜陧来a量傳的雙盤電磁天平。5.4多量程電磁天平附加性能5.4.1重復(fù)性每個量程重復(fù)性為該量程最大秤量載荷多次稱量結(jié)果的重復(fù)性。5.4.2電測量范圍稱量誤差每個量程電測量范圍稱量誤差為在施加該量程最大秤量載荷并達(dá)到平衡后,再在一側(cè)秤盤上施加砝碼至電磁天平電測量范圍最大秤量,各載荷點(diǎn)的電磁天平示值與砝碼折算質(zhì)量值之差。6校準(zhǔn)條件6.1環(huán)境條件電磁天平校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境應(yīng)無明顯的振動、氣流和磁場(地磁場除外)。校準(zhǔn)期間溫、濕度條件應(yīng)符合電磁天平使用說明書規(guī)定。電磁天平應(yīng)安裝在遠(yuǎn)離門窗、熱源,避免陽光直射的地基上,并用冷光燈照明;地基應(yīng)平整、堅(jiān)固、具有良好的剛度及防震。電磁天平室內(nèi)應(yīng)避免有侵蝕性氣體。6.2校準(zhǔn)所用設(shè)備6.2.1砝碼校準(zhǔn)所用砝碼應(yīng)符合JJG99規(guī)定。6.2.1.1用于校準(zhǔn)電測量范圍稱量誤差的砝碼,其擴(kuò)展不確定度不得大于被校電磁天平實(shí)際分度值。6.2.1.2用于校準(zhǔn)重復(fù)性的砝碼其標(biāo)稱值應(yīng)等于或接近電磁天平最大秤量,或使用其他與最大秤量量值一致的、質(zhì)量值穩(wěn)定的替代物。6.2.1.3用于校準(zhǔn)不等臂性誤差的砝碼應(yīng)是等于或接近電磁天平最大秤量、標(biāo)稱值相等的一對砝碼,或成對的其他質(zhì)量值穩(wěn)定的替代物(若適用)。6.2.2其他有關(guān)校準(zhǔn)用的器具6.2.2.1最大允許誤差不超過±0.2℃的溫度計(jì)。JJF1940—202146.2.2.2相對濕度最大允許誤差不超過±5%的干濕度計(jì)。7校準(zhǔn)項(xiàng)目和校準(zhǔn)方法7.1校準(zhǔn)項(xiàng)目一覽表電磁天平的校準(zhǔn)項(xiàng)目見表1。表1校準(zhǔn)項(xiàng)目一覽表序號項(xiàng)目名稱計(jì)量特性條目編號1重復(fù)性5.12電測量范圍示值誤差5.23不等臂性誤差a(若適用)5.3a不適用于單盤電磁天平或用于砝碼量傳的雙盤電磁天平。7.2校準(zhǔn)方法7.2.1準(zhǔn)備工作7.2.1.1外觀檢查電磁天平應(yīng)有銘牌,銘牌上應(yīng)標(biāo)明名稱、型號、編號、制造者、最大秤量、實(shí)際分度值、電測量范圍等信息。電磁天平橫梁升降機(jī)構(gòu)等裝置應(yīng)正常靈活地工作,不應(yīng)有卡滯現(xiàn)象。指示裝置采用數(shù)字式顯示,數(shù)字顯示應(yīng)清晰、完整。對于安裝水平泡的電磁天平,可通過調(diào)整支腳使電磁天平達(dá)到水平。7.2.1.2多量程電磁天平的附加檢查7.2.(i=1,2,…)規(guī)定:di,di+1>di。接通電源,數(shù)顯控制器、秤盤等部件功能應(yīng)正常。通電后預(yù)熱時間應(yīng)符合制造廠說明書規(guī)定,通常不少于30min。7.2.1.4預(yù)操作預(yù)熱后開關(guān)操作不少于3次,觀察讀數(shù)變化。確定電磁天平讀數(shù)正常,并處于正確平衡狀態(tài)。7.2.2重復(fù)性采用同一載荷進(jìn)行重復(fù)性校準(zhǔn),校準(zhǔn)過程讀取平衡位置讀數(shù)的時間間隔應(yīng)盡量一致,測量次數(shù)一般不少于6次。注:當(dāng)最大秤量大于100kg時測量次數(shù)允許小于6次。7.2.2.1試驗(yàn)載荷對于單量程電磁天平,試驗(yàn)載荷選取標(biāo)稱值等于(或接近)電磁天平最大秤量的砝碼或其他質(zhì)量值穩(wěn)定的替代物。對于多量程電磁天平,每個量程分別進(jìn)行重復(fù)性校準(zhǔn),試驗(yàn)載荷選取標(biāo)稱值等于(或接近)電磁天平該量程最大秤量的砝碼或其他質(zhì)量值穩(wěn)定的替代物。JJF1940—202157.2.2.2測量方法a)當(dāng)電磁天平做非量傳使用時利用同一載荷重復(fù)加載,以加、卸載一次作為一個測量循環(huán)。如果電磁天平具有自動置零或零點(diǎn)跟蹤裝置,應(yīng)處于工作狀態(tài)。如果重復(fù)加、卸載的示值依次是I01,Ip1,I02,Ip2,…,I0n,Ipn,I0(n+1),利用公式(1)計(jì)算差值。ΔIi=Ipi-(1)式中:ΔIi—第i個循環(huán)的差值;Ipi—第i個循環(huán)時加載后電磁天平的示值;I0i—第i次循環(huán)卸載后電磁天平的示值。b)當(dāng)電磁天平做量傳使用時根據(jù)JJG99,砝碼量傳采用替代衡量法,測量循環(huán)包括ABBA和ABA兩種方式。1)ABBA循環(huán)方式利用同一載荷重復(fù)加載,以四次示值作為一個測量循環(huán)。如果重復(fù)加載電磁天平示值依次為I11,I12,I13,I14,…,In1,In2,In3,In4,利用公式(2)計(jì)算差值。ΔIi=(2)式中:ΔIi—第i個循環(huán)的差值;Ii1,Ii2,Ii3,Ii4—第i次循環(huán)的第1,2,3,4次加載示值;i測量循環(huán)序列號,i=1,2,…,n。2)ABA循環(huán)方式利用同一載荷重復(fù)加載,以三個示值作為一個測量循環(huán)。如果重復(fù)加載電磁天平示值依次為I11,I12,I13,I21,I22,I23,…,In1,In2,In3,利用公式(3)計(jì)算差值。(3)ΔIi=Ii2-(3)式中:ΔIi—第i個循環(huán)的差值;Ii1,Ii2,Ii3—第i次循環(huán)的第1,2,3次加載示值;i測量循環(huán)序列號,i=1,2,…,n。7.2.2.3數(shù)據(jù)處理a)測量次數(shù)n≥6利用貝塞爾公式計(jì)算電磁天平重復(fù)性,見公式(4)。JJF1940—20216 (ΔIi-ΔI(ΔIi-ΔI)式中:s—單次測量的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差;ΔIi—第i個循環(huán)的差值; ΔI—多次差值的平均值;i測量循環(huán)序列號;n—測量循環(huán)次數(shù)。b)測量次數(shù)n<6利用極差法計(jì)算電磁天平重復(fù)性,見公式(5)。s=ΔImax-ΔImins=C式中:s—單次測量的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差;ΔImax—測量差值中的最大值;ΔImin—測量差值中的最小值;C—極差系數(shù)。測量次數(shù)不同,極差系數(shù)也不同,見表2。表2極差系數(shù)(4)(5)測量次數(shù)n2345極差系數(shù)C1.131.642.062.337.2.3電測量范圍示值誤差7.2.3.1試驗(yàn)載荷試驗(yàn)載荷為施加在電磁天平雙側(cè)秤盤或施加到一側(cè)秤盤或另一側(cè)由配重盤平衡的載荷,且施加載荷后電磁天平達(dá)到穩(wěn)定平衡,并清零。試驗(yàn)載荷的選取滿足下列要求:a)單量程電磁天平,試驗(yàn)載荷為最大秤量,或不小于80%最大秤量的常用秤量載荷;b)多量程電磁天平,試驗(yàn)載荷選擇每個量程的最大秤量,或不小于80%最大秤量的常用秤量載荷。7.2.3.2附加砝碼在電磁天平已施加試驗(yàn)載荷后,再在稱量一側(cè)秤盤上施加的砝碼為附加砝碼。7.2.3.3載荷點(diǎn)電測量范圍示值誤差校準(zhǔn)時,測量點(diǎn)不得少于6個,應(yīng)包括以下載荷點(diǎn):a)空載;b)50%電測量范圍最大值;c)電測量范圍最大值。JJF1940—202177.2.3.4校準(zhǔn)程序a)按照7.2.3.1選擇試驗(yàn)載荷,施加到電磁天平秤盤上;b)當(dāng)電磁天平示值穩(wěn)定后,清零,再按照7.2.3.2逐漸施加附加砝碼至電測量范圍最大值;c)對于多量程電磁天平,按照7.2.3.1選擇不同試驗(yàn)載荷施加到電磁天平秤盤上,重復(fù)本條款a)、b)操作。7.2.3.5數(shù)據(jù)處理按照公式(6)計(jì)算電測量范圍不同稱量點(diǎn)的示值誤差。E=I-m(6)式中:E—示值誤差;I—施加附加砝碼后電磁天平的示值;m—附加砝碼的實(shí)際質(zhì)量值。7.2.4不等臂性誤差7.2.4.1試驗(yàn)載荷相當(dāng)于電磁天平最大秤量的一對等量砝碼或質(zhì)量穩(wěn)定的砝碼替代物。7.2.4.2校準(zhǔn)程序a)空載狀態(tài),讀取示值I1;b)將一對試驗(yàn)載荷分別放在稱量盤的中心附近,讀取示值I2;c)將試驗(yàn)載荷交換位置后,讀取示值I3;d)取下試驗(yàn)載荷讀取示值I4。7.2.4.3數(shù)據(jù)處理按照公式(7)計(jì)算電磁天平的不等臂性。Y=-(7)式中:Y—電磁天平不等臂性誤差;I1、I2、I3、I4———電磁天平在各平衡位置時的示值。注:橫梁不等臂性誤差Y為正時,表示電磁天平橫梁稱量盤一側(cè)臂長;為負(fù)數(shù)時,表示電磁天平橫梁稱量盤一側(cè)臂短。8校準(zhǔn)結(jié)果校準(zhǔn)證書或校準(zhǔn)報(bào)告應(yīng)至少包含以下信息:a)標(biāo)題,如“校準(zhǔn)證書”;b)實(shí)驗(yàn)室名稱和地址;c)進(jìn)行校準(zhǔn)的地點(diǎn);d)證書唯一性標(biāo)識(如編號),每頁及總頁數(shù)的標(biāo)識;e)客戶的名稱和地址;JJF1940—20218f)被校電磁天平的描述和明確標(biāo)識;g)進(jìn)行校準(zhǔn)的日期,如果與校準(zhǔn)結(jié)果的有效性或應(yīng)用有關(guān)時,應(yīng)說明被校電磁天平的接收日期;h)對校準(zhǔn)所依據(jù)的技術(shù)規(guī)范的標(biāo)識,包括名稱及代號;i)本次校準(zhǔn)所用測量標(biāo)準(zhǔn)的溯源性及有效性說明;j)校準(zhǔn)環(huán)境的描述;k)校準(zhǔn)結(jié)果及其測量不確定度的說明;l)對校準(zhǔn)規(guī)范的偏離的說明;m)校準(zhǔn)證書或校準(zhǔn)報(bào)告簽發(fā)人的簽名、職務(wù)或等效標(biāo)識;n)校準(zhǔn)結(jié)果僅對被校電磁天平有效的聲明;o)未經(jīng)實(shí)驗(yàn)室書面批準(zhǔn),不得部分復(fù)制證書的聲明。9復(fù)校時間間隔電磁天平的復(fù)校時間間隔一般由用戶根據(jù)電磁天平的計(jì)量特性和使用狀況自行確定,建議最長復(fù)校時間間隔不超過1年。JJF1940—20219附錄A電磁天平校準(zhǔn)記錄格式送校單位證書編號制造單位器具名稱校準(zhǔn)前溫度℃校準(zhǔn)后溫度℃型號規(guī)格出廠編號相對濕度%電測量范圍實(shí)際分度值d最大秤量Max標(biāo)準(zhǔn)器標(biāo)準(zhǔn)器證書號有效期至標(biāo)準(zhǔn)器編號標(biāo)準(zhǔn)器準(zhǔn)確度等級校準(zhǔn)依據(jù)校準(zhǔn)人員核驗(yàn)人員校準(zhǔn)日期1.重復(fù)性1.1當(dāng)電磁天平做非量傳使用時序號試驗(yàn)載荷P=試驗(yàn)載荷P=讀數(shù)I()差值ΔI()讀數(shù)I()差值ΔI()1I01I01PP1PP12I02I02PP2PP23I03I03P31P314I04I04PP4PP45I05I05PP5PP56I06I06PP6PP67I07I07PP7PP78I08I08PP8PP89I09I09PP9PP910I010I010PP10PP10重復(fù)性101.2當(dāng)電磁天平做量傳使用時序號試驗(yàn)載荷P=試驗(yàn)載荷P=讀數(shù)I()差值ΔI()讀數(shù)I()差值ΔI()1I11I11I12I12I13I13I14I142I21I21I22I22I23I23I24I243I31I31I32I32I33I33I34I344I41I41I42I42I43I43I44I445I51I51I52I52I53I53I54I546I61I61I62I62I63I63I64I647I71I71I72I72I73I73I74I7411序號試驗(yàn)載荷P=試驗(yàn)載荷P=讀數(shù)I()差值ΔI()讀數(shù)I()差值ΔI()8I81I81I82I82I83I83I84I849I91I91I92I92I93I93I94I9410I101I101I102I102I103I103I104I104重復(fù)性2.不等臂性誤差序號載荷平衡位置I左盤右盤1002P1P23P2P1400不等臂性擴(kuò)展不確定度U(k=2)注:載荷P1與載荷P2為相當(dāng)于電磁天平最大秤量的一對等量砝碼或質(zhì)量穩(wěn)定的砝碼替代物。3.電測量范圍示值誤差序號附加砝碼m()示值I()誤差E()擴(kuò)展不確定度U(k=2)12345612附錄B校準(zhǔn)證書內(nèi)頁格式校準(zhǔn)所依據(jù)的規(guī)范:JJF1940—2021《電磁天平校準(zhǔn)規(guī)范》校準(zhǔn)所用計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)名稱:不確定度或準(zhǔn)確度等級或最大允許誤差:有效期至:校準(zhǔn)結(jié)果雙盤電磁天平:□是□否砝碼量傳使用:□是□否校準(zhǔn)環(huán)境條件:溫度℃;相對濕度%校準(zhǔn)項(xiàng)目試驗(yàn)載荷校準(zhǔn)結(jié)果校準(zhǔn)結(jié)果的不確定度U(k=2)重復(fù)性 不等臂性誤差*電測量范圍示值誤差最大秤量:電測量范圍:實(shí)際分度值d:校準(zhǔn)說明:注:*不適用于單盤電磁天平或用于砝碼量傳的雙盤電磁天平。(以下空白)JJF1940—202113附錄C電磁天平校準(zhǔn)結(jié)果測量不確定度評定示例C.1概述C.1.1校準(zhǔn)依據(jù)JJF1940—2021《電磁天平校準(zhǔn)規(guī)范》C.1.2環(huán)境條件校準(zhǔn)期間溫度波動不大于1℃/h,相對濕度范圍為30%~75%。C.1.3被測對象D500kg-1電磁天平,最大秤量500kg,實(shí)際分度值0.02g,電測量范圍0~50g。C.2電測量范圍示值誤差校準(zhǔn)結(jié)果的不確定度評定評定電測量范圍50g點(diǎn)時校準(zhǔn)結(jié)果的不確定度。C.2.1測量模型E=I-m式中:m—附加標(biāo)準(zhǔn)砝碼折算質(zhì)量值;I—電磁天平示值;E—示值誤差。C.2.2方差傳遞公式:u(E)=cu2(I)+cu2(m)式中:u(E)—電測量范圍示值誤差的測量不確定度;u(I)—電磁天平示值引入的校準(zhǔn)不確定度;u(m)—由附加砝碼引入的校準(zhǔn)確定度。靈敏系數(shù):cI==1,cm==-1因此,u(E)=u2(I)+u2(m)C.2.3各輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定C.2.3.1由電磁天平示值引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u(I)的評定標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(I)主要源于電磁天平測量重復(fù)性、分辨力和實(shí)驗(yàn)室內(nèi)溫度波動等C.2.3.1.1由測量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量uw的評定重復(fù)性校準(zhǔn)時,在500kg載荷下,采用ABBA循環(huán)方式,測量次數(shù)為10,得到的實(shí)測值為:JJF1940—202114udud==試驗(yàn)載荷P=500kg序號讀數(shù)I/g差值ΔI/g序號讀數(shù)I/g差值ΔI/g1A111.840.086A612.040.00A121.92A622.00A131.92A632.00A141.84A641.962A211.840.047A711.96-0.01A221.90A721.94A231.90A731.94A241.88A741.943A311.880.078A811.94-0.01A321.96A821.90A331.96A831.90A341.90A841.884A411.90-0.029A911.880.01A421.90A921.92A431.90A931.92A441.94A941.945A511.94-0.0910A1011.940.02A521.90A1021.96A531.90A1031.96A542.04A1041.94則單次實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差s為: s=(IiΔI)2=0.048gC.2.范分5,uw=0.048g。d/23(0.02/2)g3=0.0058g電磁天平實(shí)際分度值d為0.02g,以區(qū)間半寬的均勻分布估算,k=3,d/23(0.02/2)g3=0.0058gC.2.3.1.3由實(shí)驗(yàn)室內(nèi)溫度波動引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量uT的評定在進(jìn)行校準(zhǔn)工作期間,實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的溫度如果發(fā)生改變,需考慮由此引起的不確定度分量,采用溫度影響的不確定度分量的變化量來表示:JJF1940—202115uT=該電磁天平溫度影響平均特性,TK=0.003×10-6K-1,測量過程中溫度變化量:ΔT=1℃。uT===4.3×10-4gC.2.3.1.4標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(I)計(jì)算C.2.3.2由附加砝碼誤差引入的不確定度分量u(m)的評定由附加砝碼誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度可由以下方式得到:a)如使用砝碼標(biāo)稱值,則u(m)=|MPE|/3;u(I)=uC.2.3.2由附加砝碼誤差引入的不確定度分量u(m)的評定由附加砝碼誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度可由以下方式得到:a)如使用砝碼標(biāo)稱值,則u(m)=|MPE|/3;5了一個50gF1等級砝碼,使用砝碼標(biāo)稱值。u(m)===1.7×10-4gC.2.4合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度計(jì)算將各