实验——砝码对磁性的比对结果总结

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实验——砝码对磁性的比对结果总结

砝码作为质量量值传递系统中的实物量具， 对其物理特性和计量特性的控制会影响到质量计量的准确度， 随着 J J G99- 2006《砝码》 检定规程的颁布实施， 我国对于砝码的各项性能指标要求已经逐步与**建议 R111 保持一致。
目 前随着各种质量比较仪和电子天平在国内量值传递系统中的应用逐渐增多， 由于其衡量装置的结构采用电磁力补偿原理实现平衡， 因此由补偿线圈泄漏的磁场与砝码的磁性之间不可避免的会产生力的作用， 从而影响了 高准确度质量测量工作。 因此对砝码磁性（包括磁化率和**磁化强度两项指标） 计量性能的控制显得尤其重要。 在实施的《砝码》 规程中已经包括有对各个等级砝码的磁化率和**磁化强度的要求， 用来确定砝码的这些磁性参数的测量方法和测量设备也已被国内很多实验室配备。
目 前我国约有数十家**计量机构已经拥有不同的测量砝码磁性装置并开展测量工作。 目前国内的砝码制作材料分为 J F1 无磁不锈钢、 无磁不锈钢和普通不锈钢， 铜合金等， 根据积累的测量经验， 发现有些普通不锈钢制作的高准确度等级如 E 2 、F 1 等级砝码磁性指标不能够满足砝码规程的要求， 有些砝码在经过**的使用时间后做周期检定时检测的砝码磁性**出相应准确度等级砝码磁性指标。

由于砝码磁性属于易被环境改变的参数， 为**比对样品在传递过程中的性能稳定一致， 在比对过程中验证传递标准示值的变化情况， 比对计划采用了 花瓣式比对方式。 按环式进行了几个参比实验室的比对后， 将传递标准返回主导实验室进行复校。 利用同一传递标准， 将参比实验室分为3组。
比对样品采用了 三个质量值为 1kg 的砝码， 因为砝码的体积磁化率和磁化强度都与砝码的几何形状有关， 而且目 前各单位使用的不同准确度等级及不同质量的砝码（毫克组砝码除外） 形状基本上都与这三个砝码类似，它们分别为圆柱体、 OIML 形状和一等砝码形状， 为便于区分， 三个砝码代码为 C1、 O1 和 D1， 砝码详见图 1。 为尽量降低各参比实验室测量工作强度，
本次比对工作中由主导实验室对三个砝码的几何尺寸进行测量， 统一给出了计算中所需要的砝码直径和**等数据砝码采用 不锈钢加工**， 圆 柱体砝码和 OIML 形 状砝码由 **Sartori us 公司提供， 一等形状砝码由国内**， 三个砝码均送到国外检测机构测试， 配有砝码磁化率测试数据和不确定度**； 为**止砝码在运输及测量过程中（持续时间约为 9 个月） 发生意外情况， 如被磁化从而影响比对工作正常进行， 本次比对还备有三个与比对样品相似的砝码。
所有参比实验室均提交了 三个砝码的磁化率和磁化强度的测量结果，主导实验室的多次测量结果为对传递砝码磁性的稳定性进行观测的结果。由于 OIML形状砝码以及一等的 1kg 砝码的磁化率和磁化强度按照计算公式存在内模与外模两个测量结果， 但在实际工作中我们**判断砝码磁性合格与否是按照内、 外模测量结果的**值作为**终判定依据的， 所以本次比对的磁性测量结果汇总按照各参比单位提供的**测量值。 表 5 为主导实验室在比对过程中的不同时间对 3 个不同形状的砝码磁性测量结果及扩展不确定度（k=2）。
从上述数据和实验结果图中可以发现， 对于圆柱体砝码 C1 和 OIML 形状砝码 O1， 由于其内部磁性为各向同性， 磁性稳定性好， 各参比实验室的测量结果一致性较好。 由于一等砝码 D1 的内部磁性表现为各向异性， 在测量过程中砝码围绕**轴转动**角度后测量磁化率变化较大， 但按照砝码检定规程的要求， 对于 E 2 等级砝码的磁化率**允许误差为 0. 07， 各个参比实验室对砝码 D1 的磁化率测量结果**变化为 0. 0085， 相当于**允许误差的 12%。
由于砝码的磁化强度测量属于弱磁性物质测量， 结果受测量点的地球磁场梯度、 测量环境以及被测物体测量位置等因素影响较大， 往往难以获得满意的**测量结果。 OIML- R76 中对 E 1 和 E 2 准确度等级砝码的磁化强度给出的**允许误差分别为 2. 5 T μ 和 8 T μ 。 本次比对砝码送**国外检测机构只是出具了砝码体积磁化率数据而未提供砝码的磁化强度。本次比对将砝码磁化强度测量结果仅作为参考项， 根据各参比实验室提交的结果作为关于砝码磁性测量的相关研究和探讨。 表 12、 表 13 和表14 为参比实验室的对圆柱体砝码 C1、 OIML 形状砝码 O1 及一等砝码 D1 的磁化强度测量结果汇总。

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