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砝码时效稳定性的实验

小骗子

2020/06/01

仪器检定/校准/计量

砝码是复现质量值的实物量具。它可以单独复现某一固定的质量值，也可以通过单个砝码的组合，用以复现若干个大小不同的一组质量值。

一、砝码的准确度等级

1、E1等级砝码：E1等级砝码溯源于国家基准、副基准，用于量传E2等级砝码和相应的衡量仪器，相当于原质量工作基准，并与衡量仪器配套使用；

2、E2等级砝码：E2等级砝码用于量传F1等级以下等级砝码，及相应的衡量仪器，并与衡量仪器配套使用；

3、F1等级砝码：F1等级砝码用于量传F2等级以下等级砝码，及相应的衡量仪器，并与衡量仪器配套使用；

4、F2等级砝码：F2等级砝码用于量传M1等级和M12等级以下等级砝码，及相应的衡量仪器，并与衡量仪器配套使用；

5、M1等级砝码：M1等级砝码用于量传M2等级和M23等级及以下等级砝码，及相应的衡量仪器，并与衡量仪器配套使用；

6、M2等级砝码：M2等级砝码用于量传M3等级及以下等级砝码，及相应的衡量仪器，并与衡量仪器配套使用；

7、M3等级砝码：M3等级砝码用于量传相应的衡量仪器，并与衡量仪器配套使用；

8、M12等级砝码：M12等级砝码用于量传相应的衡量仪器，并与衡量仪器配套使用；

9、M23等级砝码：M23等级砝码用于量传相应的衡量仪器，并与衡量仪器配套使用。

二、砝码的时效稳定性要求

1、材料的时效稳定性

依据国家推荐标准GB/T4167-2011《砝码》的要求：

F1等级及其以上砝码材料在生产之前需进行自然时效处理。F1等级及E2等级砝码的材料在购置后应放置半年再投入生产。

E1等级砝码的材料在购置后应放置1年再投入生产。

2、成品的时效稳定性

1）E1等级砝码

自然时效处理：千克组砝码存放期不少于1年；

克组砝码存放期不少于6个月；

毫克组砝码存放期不少于4个月。

人工时效处理：砝码分别在温度50℃±5℃和-50℃±5℃的条件下各放置12小时，然后在常温下放置48小时。

2）E2等级砝码

自然时效处理：千克组砝码存放期不少于半年；

克组砝码存放期不少于3个月；

毫克组砝码存放期不少于2个月。

人工时效处理：砝码分别在温度50℃±5℃和-50℃±5℃的条件下各放置6小时，然后在常温下放置48小时。

经过时效处理后的砝码，其质量变化量不应大于该砝码的质量允许误差的三分之一。

二、砝码折算质量值受时效稳定性影响的验证实验

为进一步直观体现砝码折算质量值受时效稳定性影响，特进行实验对砝码的变化量进行验证。

1、实验样品

选择经检定，砝码密度、磁化率均符合计量检定规程JJG99-2006《砝码》的，标称质量为500g的E2等级砝码作为实验样品。

2、实验前样品的处理

为尽可能恢复砝码刚制造时的状态，使用无水乙醇对砝码进行全面清理。

清理后依据计量检定规程JJG99-2006《砝码》的要求，对砝码进行48小时静置处理。

3、砝码折算质量变化量的测量

1）对清洗后经过充分稳定时间的砝码，在符合E2等级砝码检定要求的实验室内，使用标称质量为500g的E1等级标准砝码和最大称量500g，最小分辨力为0.01mg的XP505型电子天平进行检测。为尽可能减小实验重复性引入的不确定度造成的影响，采用ABA循环测量，共进行20次，实际测量循环为ABABA···BA。同时为减少人员读数时，不易统一天平平衡点造成的影响，采用电子天平自带的砝码检定程序，采用天平自动确认平衡点的方式进行测量。由于此次实验仅考虑砝码经时效稳定实验后的折算质量变化量，故不带入标准砝码修正值，仅采集实验砝码与标准砝码的差值，测量结果为：0.177mg

2）对砝码进行人工时效试验

依据国家推荐标准GB/T4167-2011《砝码》的要求，将砝码放置在恒温试验箱中，在温度50℃±5℃和-50℃±5℃的条件下各放置12小时。时效试验完成后，依据JJG99-2006《砝码》检定规程，将砝码在执行检定所要求的环境条件下静置48小时后，对砝码进行测量。

3）为保证两次测量条件尽量一致，使用同一只E1等级标准砝码，和同一台电子天平进行测量，采用ABA循环测量，共进行20次，采用天平自动确认平衡点的方式进行测量。测得试验砝码与标准砝码之差为：0.206mg。

通过试验数据可见，砝码示值发生了明显变化。

三、砝码折算质量值发生变化的原因

砝码在非真空条件下，会逐渐吸附空气中的气溶胶，最终在砝码表层形成一层相对稳定的空气膜，空气膜的形成会对砝码质量带来影响，对准确度等级较低的砝码，因最大允许误差较大，测量折算质量值时所要求的准确度不高，所以对质量的变化并不敏感。而对于E级砝码由于准确度等级较高，对测量的精度要求较高，可明显的发现空气膜形成后的变化。

四、砝码检定、使用中需注意的问题

可见，对高等级新生产的砝码和经过全面清洗的砝码，受砝码时效稳定性的影响是很明显的，如未位经过足够时间的时效稳定性考核，则会在适用中产生较大的不确定度，所以对高等级砝码的使用提出以下建议：

1）对新购置的砝码不要急于检定/校准，建议经过充足的时效后再进行检定/校准，检定合格后再投入使用。或选择具备人工时效试验能力的检测机构进行检定/校准。

2）如砝码使用机构确有砝码使用需求，又没有具备人工时效实验能力的检测机构，可要求砝码的首检的修正值小于砝码最大允许误差的三分之一（能够执行E1、E2等级砝码检定的计量检定机构，一般具备砝码的调节能力，或在购置砝码时对生产厂家提出相关要求），此时一般情况下，在使用砝码标称值时，砝码的误差受时效稳定性影响后不会超过砝码的最大允许误差。或者可使用砝码的折算质量值，因时效稳定性引入的标准不确定度应不大于砝码最大允许误差的三分之一。

3）砝码检定、使用过程中尽量避免使用纯净水或无水乙醇清洁砝码，如确有需要，清洁过后的砝码需重新进行时效稳定性试验。

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刘彦刚

第1楼2020/06/14

应助达人

很有实用价值，值得精读！

0

zyl3367898

第2楼2020/06/14

应助达人

一个小小的砝码，有这么多知识。

0

我心想飞扬

第3楼2020/06/24

学习学习，砝码里也有这么多门道

0

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