砝碼磁化率量值比對(duì)及不確定度分析

摘 要：砝碼是測(cè)量物體質(zhì)量的一項(xiàng)實(shí)用工具，其主要特點(diǎn)就是物理特性和計(jì)量特性。通過(guò)砝碼可以準(zhǔn)確的得出物體的質(zhì)量以及其它方面的數(shù)據(jù)。但在測(cè)量的過(guò)程中，如果砝碼磁化率量值不準(zhǔn)確，將會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果造成巨大誤差。為了解決相關(guān)的誤差問(wèn)題，提高測(cè)量數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度，在制造砝碼的過(guò)程中，通常會(huì)對(duì)砝碼磁化率量值進(jìn)行比對(duì)，以及對(duì)其不確定度進(jìn)行分析，精準(zhǔn)砝碼的磁化量，進(jìn)而精準(zhǔn)砝碼的測(cè)量結(jié)果，精準(zhǔn)其實(shí)用效能。所以，本文將會(huì)對(duì)砝碼磁化率比對(duì)和不確定度進(jìn)行詳細(xì)的介紹分析，給相關(guān)調(diào)查人員提供一點(diǎn)參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：砝碼磁化率 量值比對(duì) 不確定度 分析研究

在我國(guó)，測(cè)量物體枝量的主要使用工具就是砝碼，通過(guò)砝碼可以較為準(zhǔn)確的得出物體實(shí)際情況，給相關(guān)單位提供使用的材料依據(jù)。所以，砝碼磁化率量值對(duì)砝碼的使用有一定的幫助，可以有效地精確砝碼測(cè)量的誤差，避免出現(xiàn)其他失誤。同時(shí)，對(duì)此砝碼進(jìn)行不確定度分析可以有效的得出影響砝碼磁化率量值的因素，幫助解決砝碼誤差問(wèn)題等施工情況，提高相關(guān)單位測(cè)量的效率，精確砝碼的使用效能。因此，下面本文將對(duì)砝碼磁化率量值比對(duì)及不確定度分析進(jìn)行探測(cè)研究。

一、砝碼磁化率量值比對(duì)

現(xiàn)今，我國(guó)砝碼磁化率測(cè)量的機(jī)構(gòu)已經(jīng)有20多家省級(jí)測(cè)量機(jī)構(gòu)，同時(shí)也掌握了大量的磁化率量值比對(duì)方法。但隨著時(shí)代的發(fā)展，這些方法需要不斷的改進(jìn)，不斷創(chuàng)新，而且有的施工人員技術(shù)不到位，對(duì)磁化率量值比對(duì)的工作掌握不到位。所以，對(duì)于這些機(jī)構(gòu)來(lái)說(shuō)，要想提高相關(guān)工作質(zhì)量，相關(guān)單位工作人員應(yīng)該大量認(rèn)識(shí)磁性測(cè)量裝置以及磁性測(cè)量方法、測(cè)量結(jié)果不確定度的分析，下面本文將提出具體觀點(diǎn)。

1.參比實(shí)驗(yàn)室。中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院為本次比對(duì)的主導(dǎo)實(shí)驗(yàn)室。該實(shí)驗(yàn)室保存著我國(guó)的質(zhì)量基準(zhǔn)，即：1kg 質(zhì)量基準(zhǔn)砝碼，并多次代表我國(guó)參加了自 1996 年起CIPM 多次組織質(zhì)量基準(zhǔn)砝碼和倍量、分量砝碼的國(guó)際關(guān)鍵性比對(duì)，比對(duì)結(jié)果令人滿意，表明中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院有能力承擔(dān)此次比對(duì)的主導(dǎo)實(shí)驗(yàn)室工作。鑒于擁有砝碼磁性測(cè)量裝置的實(shí)驗(yàn)室才能夠參加比對(duì)工作，共有 18 個(gè)參比實(shí)驗(yàn)室。我所力學(xué)實(shí)驗(yàn)室是參比實(shí)驗(yàn)室之一。

2.比對(duì)需求。比對(duì)測(cè)量方法依據(jù) JJG 99- 2006 《砝碼》規(guī)定規(guī)程，不確定度評(píng)定依據(jù) JJF1059- 1999《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》。比對(duì)所用測(cè)量設(shè)備砝碼磁性測(cè)量設(shè)備采用梅特勒公司生產(chǎn)的 MX型磁化率計(jì)。比對(duì)環(huán)境條件溫度 20℃±0.5℃，相對(duì)濕度 55%±10%。

3.比對(duì)過(guò)程。在比對(duì)過(guò)程中需要注意：砝碼磁性測(cè)量裝置；測(cè)量程序；計(jì)算公式；砝碼磁化率測(cè)量結(jié)果及測(cè)量不確定度評(píng)定；合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定；擴(kuò)展不確定度的評(píng)定。在這些過(guò)程中，相關(guān)研究人員要采取較為科學(xué)、合理的比對(duì)方法，構(gòu)建相對(duì)精準(zhǔn)的數(shù)學(xué)模型，應(yīng)用相對(duì)科學(xué)的計(jì)算公式對(duì)砝碼磁化率進(jìn)比對(duì)。同時(shí)，在比對(duì)完成后，要根據(jù)相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行最后的比對(duì)結(jié)果評(píng)估。主要采取En 值的評(píng)估方法，該項(xiàng)方法精準(zhǔn)度較高，通過(guò)對(duì)比此值能準(zhǔn)確的確定砝碼磁化率的具體范圍，保證比對(duì)結(jié)果評(píng)估準(zhǔn)確、合理，滿足要求。

二、不確定度分析

1.磁化設(shè)備。當(dāng)前，測(cè)量磁化率量值主要就是依靠設(shè)備檢測(cè)，磁化設(shè)備的質(zhì)量直接影響著磁化率量之測(cè)量的結(jié)果。基于此，相關(guān)單位就要注意采取先進(jìn)設(shè)備并引進(jìn)先進(jìn)的測(cè)量方法，通過(guò)此提高測(cè)量的準(zhǔn)確性，降低測(cè)量的誤差?，F(xiàn)金我國(guó)使用的主要磁化設(shè)備就是分度值為 1ug，測(cè)量范圍 5g 左右的電子天平，但在測(cè)量過(guò)程中，沒(méi)有定好相關(guān)準(zhǔn)確的測(cè)量依據(jù)，無(wú)法得出精準(zhǔn)的結(jié)果，針對(duì)此，就要檢測(cè)電子天平等相關(guān)磁化設(shè)備，檢測(cè)質(zhì)量及檢測(cè)分度是否合格，從而確保磁化率量值的不確定度，降低相關(guān)檢測(cè)誤差。因此，通過(guò)精確相關(guān)磁化設(shè)備，可以降低相關(guān)測(cè)量難度，提高磁化率結(jié)果的科學(xué)性。同時(shí)，磁化率量值比對(duì)還與永久磁鐵磁矩、磁場(chǎng)梯度、砝碼幾何尺寸、磁化率計(jì)計(jì)算軟件等有關(guān)。需要對(duì)這些設(shè)備也進(jìn)行掌握，提成款測(cè)量水平，精確測(cè)量結(jié)果。

2.測(cè)量過(guò)程。目前，很多磁化率量值是在測(cè)量過(guò)程中進(jìn)行比對(duì)的。在測(cè)量過(guò)程中，測(cè)量數(shù)據(jù)時(shí)要對(duì)砝碼的電力預(yù)熱，保證砝碼在足夠的時(shí)間內(nèi)受到熱力，以便測(cè)量砝碼磁化率量值比對(duì)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。同時(shí)讓用電子天平來(lái)進(jìn)行測(cè)量，保證能夠在數(shù)據(jù)穩(wěn)定時(shí)進(jìn)行。否則一旦沒(méi)有做到這些要求，砝碼磁化率量值的誤差就較大，無(wú)法為相關(guān)單位提供精確的測(cè)量數(shù)據(jù)，影響后期的施工項(xiàng)目，影響經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，在測(cè)量過(guò)程中，要注意采取正確地計(jì)算公式，構(gòu)建準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型，避免因測(cè)量方法不準(zhǔn)確而造成的較大示值誤差。同時(shí)，在對(duì)砝碼磁化率量值比對(duì)時(shí)，比對(duì)的計(jì)數(shù)公式過(guò)多，需要處理的數(shù)據(jù)量非常多，在這個(gè)時(shí)候就可以采用excel編程輔助計(jì)算，這樣既能保證快速的計(jì)算，又能精準(zhǔn)計(jì)算結(jié)果，避免造成誤差和其他方面的因素影響，提高砝碼磁化率量值比對(duì)的效率，以及不確定度分析的質(zhì)量。

3.分析不確定度。在對(duì)砝碼測(cè)量過(guò)程中，最重要的一環(huán)就是分析磁化率測(cè)量的不確定度。在測(cè)量磁化率量值的不確定度時(shí)，要注意不能遺漏任何測(cè)量數(shù)據(jù)，科學(xué)合理的分析。同時(shí)，在相關(guān)所有不確定度分量確定數(shù)值時(shí)，要合理取值，采取取大不取小的戰(zhàn)略，不然，在一定程度上可能造成測(cè)量不確定度 U太小，可能導(dǎo)致 En>1同時(shí)，磁化率計(jì)的永久磁鐵中心到被測(cè)砝碼底部的垂直距離與砝碼磁化率測(cè)量結(jié)果基本無(wú)關(guān)。距離增大時(shí)，磁化率測(cè)量值略微變小。在測(cè)量 E1等級(jí)砝碼時(shí)，磁場(chǎng)強(qiáng)度不得超過(guò) 2000A/m；測(cè)量 E2等級(jí)砝碼時(shí)，磁場(chǎng)強(qiáng)度不得超過(guò) 800A/m；測(cè)量其它等級(jí)砝碼時(shí)，磁場(chǎng)強(qiáng)度不得超過(guò) 200A/m。在砝碼磁化率太小，對(duì)于磁化率計(jì)產(chǎn)生的信號(hào)太弱時(shí)，可減小距離來(lái)增強(qiáng)磁場(chǎng)強(qiáng)度。所以，分析不確定度時(shí)，就要注意以上事項(xiàng)，通過(guò)把握細(xì)節(jié)，從細(xì)節(jié)方面入手來(lái)提高相關(guān)檢測(cè)的合理性、科學(xué)性，提高磁化率良知的準(zhǔn)確性，降低檢測(cè)的誤差，促進(jìn)測(cè)量磁化率量值事業(yè)的發(fā)展。

三、結(jié)語(yǔ)

通過(guò)以上分析可知，砝碼磁化率量值比對(duì)以及不確定度分析是具有非常重要的意義的。隨著砝碼使用率的不斷增加，相關(guān)單位就應(yīng)該精確砝碼磁化率，精確測(cè)量效果，減少因砝碼磁化率量值比對(duì)和不確定度分析不準(zhǔn)確而造成的誤差。同時(shí)，也要采取合理的測(cè)量方法和量值比對(duì)方法，科學(xué)合理的對(duì)砝碼磁化率進(jìn)行量值比對(duì)，也要對(duì)砝碼的不確定度進(jìn)行一定范圍內(nèi)的控制，減少其造成的誤差因素。通過(guò)控制這些方面來(lái)提高砝碼的使用效能，精準(zhǔn)其測(cè)量結(jié)果。

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作者簡(jiǎn)介：趙宏偉（1971—）男，吉林省吉林市人，本科學(xué)歷，工程師。研究方向：計(jì)量工程。