《靜重式力標準機》征求意見稿

1 引 言
現行JJG734-2001《力標準機檢定規程》是JJG734-1991《靜重式力標準機》、 JJG296 -1987《杠桿式力標準機》、JJG295-1989《液壓式力標準機》和JJG753-1991《疊加式力標準機》四個檢定規程的綜合版本。由于前述四種類型力標準機的工作原理和計量性能均存在較大差異，針對前述四種類型力標準機計量性能的提高，JJG734-2001《力標準機檢定規程》對力標準機準確度級別的劃分、檢定項目及檢定方法已不能滿足測量四種類型力標準機計量性能的要求。
2011年由中國測試技術研究院和中國計量科學研究院提出修訂申請，2012年通過力值硬度計量技術委員會審定同意申報修訂，2013年國家質檢總局批準對JJG734-2001版的部分內容進行修訂（國質檢量函〔2013〕101號），即對檢定規程中的四種類型力標準機分類進行修訂，由中國測試技術研究院負責JJG734-2001《力標準機檢定規程》靜重式力標準機和杠桿式力標準機部分的修訂，中國計量科學研究院負責JJG734-2001《力標準機檢定規程》規程液壓式力標準機和疊加式力標準機部分的修訂。
2 修訂內容說明
2.1 計量性能要求
2.1.1 準確度級別的劃分
為了適應力與稱重傳感器技術性能的不斷提高和國內傳感器、衡器產業發展需求，依據JJG2045 -2010《力值（≤1MN）計量器具》檢定系統表，靜重式力標準機的力值相對擴展不確定度為0.002%、0.005%和0.01%（k=2），并考慮到0.002%、0.005%（k=2）力值相對擴展不確定度能夠全面滿足C級稱重傳感器的檢定要求，以及承擔檢定實驗室具備的檢定條件，本次修訂規程擬保留0.01、刪除0.03、增加0.002和0.005準確度等級及相應的技術指標（見修訂規程5.1表1~ 5.3表3）。
2.1.2 主要技術指標
目前國際上尚無一部同類計量標準器具的檢定規程或校準規范，我國制訂計量標準器具檢定規程是按照檢定系統表劃分的計量標準和下一級傳遞標準的等級和不確定度制定。
現行JJG734-2001《力標準機檢定規程》中僅有 “力值重復性” 和“力值相對誤差”兩項技術指標，從計量學層面分析“力值重復性”是在相同加荷條件和環境條件下對標準測力儀施加同一負荷時的變形輸出的極差的指標；“力值相對誤差”是標準測力儀檢定力標準機的示值與在力基準機上校準示值的相對偏差的指標。我國現行JJG734-2001《力標準機檢定規程》將這兩項指標作為評定力標準機“準確度”等級的依據。國際上則是采用“力值重復性” 和“力值復現性” 兩項主要指標評定力標準機的力值不確定度，利用比對測量結果與參考值的相對偏差（力值相對誤差）評價力標準機比對結果的等效度，即測量值與參考值的一致性。
結合對國內大量靜重式力標準機的檢定結果和本次修訂規程對樣品檢定試驗驗證結果的分析，測量結果的各標準不確定度分量對合成不確定度的貢獻，除力標準機的力值不確定度外，影響因素最大的分量通常來源于力標準機寄生分量與標準測力儀的方位效應相互作用的影響，即力值復現性的不確定度。標準測力儀方位誤差是一個可測量比較的指標，力基準機與被檢力標準機的力值復現性均包含有標準測力儀的方位誤差，可用同一標準測力儀進行測量，給出標準測力儀的方位誤差，測量力標準機“力值復現性”。一般情況標準測力儀的方位誤差不應大于力標準機力值復現性的1/2。
目前，國內用于量值傳遞的力標準機，已建有0.002%（k=2）力值相對擴展不確定度和0.003級和0.005級的靜重式力標準機。國內近年來建立的力標準機，特別是企業建造的力標準機大多數沒有對產生力值的各物理參數進行測量，評定其不確定度，而采用了用標準測力儀檢定或校準“力值誤差”的方法來確定其準確度等級。大多數力標準機檢定結果的力值復現性超過了力值相對誤差值或力值不確定度的值，有的甚至超過了1.5倍~2倍，這種情況如果不規范將對國內力值傳遞帶來大的影響。
綜上分析，本次修訂規程擬增加檢定用標準測力儀的“方位誤差”及力標準機檢定結果的“力值復現性”技術指標要求。力標準機的力值復現性值原則上不應超過力標準機力值相對誤差值，使用的標準測力儀的方位誤差原則上不應超過被檢力標準機力值誤差值的1/2（見修訂規程5.3表3和7.1表5）。
2.1.3 關于力值比對
依據JJG2045-2010《力值（≤1MN）計量器具》檢定系統表，力值計量基準的力值相對擴展不確定度為0.002%（k=3），靜重式力標準機的力值相對擴展不確定度為0.002%、0.005%和0.01%（k=2），以及檢定系統表第3章中對力值不確定度的確定方法，除了需要對產生力值的不確定度（決定力值各物理因素的不確定度分量）進行評定，還要進行力值比對。
本次修訂規程結合檢定系統表，在修訂規程第6章6.6，明確了“對于力值相對擴展不確定度優于0.01%（k=2）的力標準機，應定期與力基準機進行力值比對，給出比對結果的歸一化偏差值”的要求，并制訂了“靜重式力標準機力值比對結果的值計算方法”（見修訂規程附錄D）。同時為本次修訂規程擬增加 “力值復現性”檢定項目提供了法規技術依據（見修訂規程7.2表6）。
2.2 計量器具控制
2.2.1 檢定條件
依據靜重式力標準機復現或產生力值的不確定度來源，即決定力值的各物理因素的標準不確定度分量對力值合成不確定度的貢獻，特別是對于力值相對擴展不確定度優于0.01%（k=2）的靜重式力標準機，全年空氣密度變化導致砝碼質量產生變化引起的不確定度分量貢獻較大；本次修訂規程補充了對力標準機的首次檢定應檢查：砝碼質量、安裝地點重力加速度、空氣密度及砝碼材料密度的檢定證書或測試證書技術信息要求（見修訂規程7.1表4）。
依據JJF1002-2010《國家計量檢定規程編寫規則》5.9計量性能要求，修訂規程規定了力標準機在檢定前應具備砝碼質量計量要求（見修訂規程5.1）。檢定前應具備的技術信息要求，見表4（見修訂規程7.1.2）。
對用于檢定力標準機的標準測力儀，增加了“標準測力儀示值方位誤差”技術指標要求。對于輸出溫度影響超過1×10-5/℃的標準測力儀應測量其溫度系數，溫度系數測量不確定度不應大于1×10-5/℃的要求（見修訂規程7.1表5）。
2.2.2 檢定項目與檢定方法
2.2.2.1 檢定項目
通過對2.1.2的分析，依據對國內大量的靜重式力標準機檢定實踐和國內外靜重式力標準機力值比對方法的驗證，采用國際上通用的測量方法，用力值重復性、力值復現性指標評定力標準機比對或檢定結果的力值不確定度。本次修訂規程擬增加 “力值復現性”檢定項目（見修訂規程5.3）。依據測量結果與參考值的偏差即力值相對誤差，評估比對或檢定結果的一致性（見修訂規程5.3和附錄D）。
2.2.2.2 檢定方法
考慮到國內現有大多數靜重式力標準機的負荷機架（力反向架）為兩柱一字形梁結構，負荷機架一字形梁水平軸線方向與垂直于水平軸線方向為非對稱加力結構，兩個方向互成90°角，通過大量檢定實踐證明兩個相對方向的示值偏差較大（即對標準測力儀的方位效應作用明顯）。本次修訂規程對力標準機的力值復現性，力值誤差的測量，仍采用0°、90°、180°、240°四個測量方位。力標準機力值比對建議采用0°、60°、120°、180°、240°、300°六個方位。
本次修訂規程明確了力標準機對標準測力儀的測量時間間隔應是加力與讀數前的穩定時間之和，應與標準測力儀在校準時的時間間隔相一致。參考ISO FDIS 376:2011《單軸試驗機檢驗用測力儀的校準》對測力儀蠕變測量時間的要求，并考慮到力基準機與力標準機加力時間的差異及標準測力儀蠕變性能的差異帶來的影響，國內1kN ~ 1MN力基（標）準機的加力時間均在30s~60s內，使用的力傳感器蠕變及蠕變恢復性能，在負荷加到后2min~3min內能夠基本保持穩定（例如Z30A、Z4A、C18、C3H3力傳感器）。為了保證力標準機的加力時間與力傳感器蠕變及蠕變恢復性能差異對檢定或比對結果帶來盡可能小的影響，本次修訂規程擬定為額定負荷不大于100kN力標準機的檢定，測量一級負荷的時間間隔不少于150秒；額定負荷大于100kN力標準機測量一級負荷的時間間隔不少于180秒（見修訂規程7.2.2.3）。
本次修訂規程明確了標準測力儀前次與后次在力基準機上校準時的溫度不一致，或檢定力標準機時的溫度與在力基準機上校準時的溫度不一致時，應將標準測力儀的輸出值修正至相同的溫度。給出了標準測力儀輸出值的溫度修正計算公式（見修訂規程7.2.2.3）。
2.2.3 檢定結果的處理
依據JJG2045-2010《力值（≤1MN）計量器具》檢定系統表和JJF1002-2010《檢定規程編寫規則》，本次修訂規程規定了在檢定證書的檢定結果欄中給出檢定結果的各項技術指標及檢定結果的力值相對擴展不確定度（包含因子k=2）要求。
為檢查力標準機首次檢定結果與力標準機力值不確定度的一致性和執行計量法規的有效性，本次修訂規程對7.3 檢定結果的處理，規定了對首次檢定不具備規程表4（1-4項）要求的力標準機作為檢定不合格處理（即未測量砝碼質量、重力加速度、空氣密度及砝碼材料密度給出其不確定度指標的）。
2.3 附錄A，檢定證書內頁格式
本次修訂規程在檢定證書內頁的檢定結果欄中，新增加了力標準機檢定結果的技術指標及檢定結果的力值相對擴展不確定度的要求。增加了對檢定結果的合成不確定度描述的要求。
       2.4 附錄D，檢定證書內頁格式

0.03級力標準機看來只能改造升級或校準了

沒必要這么高的精度