空气浮力修正不确定度两种计算方法的结果比较

正一、引言甘肃省计量研究院地处祖国的大西北,年平均空气密度为1.002mg/cm3,海拔高度平均1520m,均超过了JJG99-2006《砝码检定规程》规定的空气密度和海拔高度的偏离量范围。在平时的检定工作中对于高准确度等级的砝码必须进行空气浮力修正,而且在砝码折算质量测量的不确定度计算中,空气浮力修正的不确定度分量通常是非常重要的一项指标。空气浮力修正不确定度的评定通常需要已知实验室空气密度,此     

空气浮力修正对质量测量的影响分析

在进行质量量值传递时,空气浮力修正成为重要的影响量。本文通过对空气中质量测量的基本原理分析和折算质量计算公式推导,推导出空气浮力修正因子。文中进行了空气浮力因子的数值模拟,通过数值模拟曲线分析出空气浮力修正因子的影响,并在曲线图上便捷的查出空气浮力修正因子,直接应用于砝码折算质量的计算。     

基于VB．net的砝码质量空气浮力修正系统设计

砝码质量空气浮力修正系统通过VB．net程序环境搭建,采用PComm串口技术将电子天平质量数据进行读取显示和存储,并通过空气参数采集系统读取、显示并存储大气参数实时数据,将换算得到的空气密度应用到质量校准平台上,来对测试的质量进行实时的空气浮力修正,以提高质量校准在不同大气环境条件下的准确度。本修正系统数据存储采用SQL Server2008设计实现。     

空气中双称量法砝码体积测量方法的研究

利用被测砝码和参考砝码在2种不同密度的空气介质中比较称量时,砝码间的质量差与空气密度差成线性变化这一特性,通过最小二乘法拟合质量差随空气密度差变化的曲线,提出了空气中双称量法砝码体积测量方法。基于空气中双称量法砝码体积测量数学模型和测量装置工作原理,分析影响测量结果的3个主要因素:2次测量的大气压变化范围,砝码表面解吸作用和质量比较仪计量特性。以10g~1kg OIML不锈钢砝码为例,将该方法测得的体积与液体静力比较法的测量结果比对,En值评定结果小于1。     

关于F1等级砝码空气浮力修正的不确定度评定

对于准确度等级高的砝码在进行折算质量的不确定度评定时,要考虑空气浮力修正,如果空气浮力小于被测砝码最大允许误差的九分之一时,可不进行空气浮力修正,而将其放人空气浮力不确定度进行计算。     

检定砝码用电子天平的选择

0引言用于检定砝码的电子天平如何选择?主要考虑何种技术参数?参数应满足何种要求?JJG99-2006《砝码》检定规程中规定:在测量砝码质量选择衡量仪器时,衡量仪器的计量特性在进行测量之前要已知。如果被检砝码进行空气浮力修正,则其合成标准不确定度不得超过被检砝码质量最大允许误差绝对值的六分之一;如果被检砝码不进行空气浮力修正,则合成标准不确     

质量基准量值传递过程中空气浮力影响的研究

CIPM-1981,CIPM-81/91和CIPM-2007公式在质量测量过程中,计算空气浮力修正影响量存在着明显的差异。为了分析3个公式对质量基准量值传递过程中空气浮力的影响,在不同条件下对使用3个公式计算空气浮力修正进行比较。结果表明:基于国家千克基准60号和国家千克副基准121号的体积参数,在不同环境条件下采用CIPM-1981、CIPM-81/91和CIPM-2007公式进行空气浮力修正过程中,质量差值最大可达42μg。     

砝码质量测量中的空气密度测量装置的研究

按照砝码质量测量时对空气密度测量的需求,分析了测量空气密度的公式法,研制了用于高准确度砝码质量测量的空气密度测量装置。根据CIPM-2007公式,该装置集成了温湿度、压力和CO2含量的测量,实现了对空气密度的自动实时测量。实验结果表明,当CO2含量达到937.4×10^-6时,与采用近似公式进行测量的数据的相对误差达到0.022%,验证了增加CO2含量测量对提高空气密度测量准确度的必要性。     

电子天平检定活塞式压力计专用砝码质量的若干探讨

砝码质量的准确关系到活塞式压力计压力量值的准确.本文首先介绍了活塞式压力计砝码折算质量真空中质量理论值的计算方法,以及电子天平称量折算质量的原理.随后从多方面介绍了不同工况下,使用电子天平称量砝码时的计算方法和注意事项.当实验室空气密度和砝码使用地空气密度都为1.2kg/m3时,可由天平直接称量砝码折算质量.当实验室空...     

毫克组砝码是否需进行空气浮力修正的快速判定

从砝码允差表中不难看出,毫克组(1mg～500mg)砝码有一个特点:它们的检定精度相同。由于有这样一个特点,使得判定是否应进行空气浮力修正问题变得非常简单。在砝码检定规程(JJG99—81)中规定:“在检定砝码时,由于空气浮力所引入的误差不得超过该砝码检定精度的五分之一,否则,必须对空气浮力进行修正。”即进行空气浮力修正的条件为:     

轻型车颗粒物质量排放测量影响因素分析

本文通过对称重环境、滤纸预处理时间、背景颗粒物质量和空气浮力等因素进行对比试验，分析这些因素的变化对颗粒物质量测量结果的影响。结果表明：相对湿度越靠近45%，颗粒物质量测量的偏差越小，结果越稳定；在6～10小时的预处理时间段对滤纸进行称量，既能节约时间成本，又能保证测量精度；适当增加日常背景颗粒物测量频率，并绘制当日背景颗粒物质量变化图，能及时修正背景颗粒物影响；空气浮力对颗粒物质量的影响主要是由大气压力的波动造成的，应及时对试验前后滤纸质量进行浮力修正。     

Vacuum Technology Considerations For Mass Metrology

Vacuum weighing of mass artifacts eliminates the necessity of air buoyancy correction and its contribution to the measurement uncertainty. Vacuum weighing is also an important process in the experiments currently underway for the redefinition of the SI mass unit, the kilogram. Creating the optimum vacuum environment for mass metrology requires careful design and selection of construction materials, plumbing components, pumping, and pressure gauging technologies. We review the vacuum technology¹ required for mass metrology and suggest procedures and hardware for successful and reproducible operation.     

阿伏加德罗常数测量研究最新进展

综述了阿伏加德罗常数（N_A）测量研究的最新进展。介绍了目前测N_A准确度较高的方法—X射线晶体密度法,该方法通过测量单晶硅的摩尔质量、宏观密度和晶格常数得到N_A。采用X射线晶体密度法有望实现NA相对测量不确定度达到2×10^-8。分析了当前限制NA测量准确度提高的关键研究内容:单晶硅摩尔质量、硅球直径和表面氧化层厚度的测量。并展望了NA测量未来的工作方向。     

基于压浮原理的单晶硅球密度比较测量方法研究

为了克服单晶硅球密度测量静力称重法精度受液体表面张力的影响,研究了压浮法进行单晶硅球密度精密比较测量方法和测量系统。在一定的温度下,调节压力,利用液体压缩系数控制液体密度使标准单晶硅球和被测单晶硅球稳定悬浮于工作液体中,通过温度、压力和悬浮高度的测量,计算出二者之间的密度差值。通过双层控温系统保证了液体温度长期波动在±0.25 mK内,利用标准单晶硅球在不同温度-压力悬浮条件线性关系计算出液体压缩系数。试验证明,压浮法测量装置实现了单晶硅球密度差值的精密测量,标准测量相对不确定度为2×10^-7。     

Comparative Analysis of Different Air Density Equations

In general mass measurements are carried out in air and that’s why air buoyancy correction plays a major role in mass measurements and it is totally dependent on density of air of the laboratory during the measurement. The density of air is calculated from temperature, relative humidity, air pressure, concentration of CO₂ monitored (for CIPM formula only) in the laboratory rather direct determination and for calculation of density of air, CIPM-2007 formula is recognized as most accurate formula. Since CIPM formula is very complicated formula and it is not required for less accurate measurements, different National Metrology Institutes have derived simple equations to calculate air density and those are known as approximation formulas. We had gone through a comparative analysis among different formulas of density of air to evaluate which approximation formula is most accurate compare to CIPM-2007 formula.     

Density Determination of a Small Isotopically Enriched Silicon Single Crystal

For a new determination of the Avogadro constant using small crystals of isotopically enriched silicon, the density of a sample was determined at Physikalisch-Technische Bundesanstalt. The sample has a mass of 58 g and a ²⁸Si enrichment of about 99.98%. Its density was compared by the pressure-of-flotation method to the density of a large hollow transfer standard that was manufactured from natural silicon, to have the same density. The flotation measurement yielded a relative density difference of 0.64(10) 10^-6. The density of the transfer standard was then measured by hydrostatic weighing, which is traceable to a primary density standard. Thus, the density of the small ²⁸Si sample was determined to be 2320.08031(40) kg/m ³, i.e., with a relative standard uncertainty of 0.17 10^-6     

阿伏加德罗常数测量与千克重新定义

当千克用固定普朗克常数h的方法定义时,X射线晶体密度法(XRCD)即被用来定义和复现千克,它采用对浓缩²⁸Si原子计数的方法来测量阿伏加德罗常数N_A,已将N_A和h的测量不确定度达到2×10^-8,并反过来确定硅球的质量实现对千克的量值复现。阐述了晶格常数、同位素、浓缩硅、硅球直径及表面氧化层等阿伏加德罗常数测量的关键技术的研究进展。介绍了原子计数法千克定义及其量值复现方法,该方法将为国际单位制改制之后我国质量量值复现提供参考。     

基于静力称重法的玻璃浮计校准方法研究

采用单晶硅环作为参考标准固体密度,以密度稳定、表面张力低的正十三烷为标准工作液体,选用CCD图像测量系统进行玻璃浮计刻度和液面位置的对准,设计了玻璃浮计校准系统。根据空气中和液体中两次玻璃浮计称重测量值可以计算出当前刻度对应的修正值。对密度测量范围为770~790kg/m³,最小分度为0.2kg/m³的玻璃浮计进行了测量,并与德国国家物理技术研究院进行了双边比对,验证了玻璃浮计校准系统的有效性。     

实现质量量子基准的两种途径

基于基本物理常数定义新的国际单位制成为21世纪国际计量界研究的热点,然而目前一些常数的测定 尚未达到所需的不确定度范围。质量量子标准研究更是目前计量领域研究的重点和难点。经过30多年的发展, 硅球法和功率天平法取得了重大进展,但目前发表的测量结果之间尚存在10^-7量级的偏差。通过详细比较各国实 现质量量子基准的两种途径,指出无论是依靠普朗克常数&还是阿佛伽德罗常数,在现阶段,取代国际千克原器尚有很长的一段路需要摸索。