不同材質的砝碼與體積測量的關系

不同材料的砝碼的聲學阻抗不同，其在測量中對測量結果的影響也不同，為此選取了不同材料的鋼制、銅制砝碼作為被測對象進行測量。為減 小 非 線 性 對 系 統 帶 來 的 影 響 ， 試 驗 選 取 了1kg~20kg 范圍的每個標稱質量下制作 3 個 F1 級砝碼，體積分別為標稱質量下的 0.95 倍、1.0 倍和1.05 倍，定義體積標準偏差 σX=s/姨10 ，s 為單次實驗標準偏差，每組測量 10 次。

砝碼測量結果的不確定度分析為了評價上述方法測量得到砝碼體積的可信度，把砝碼聲學非接觸式體積測量的方法和流體靜力稱重體積測量法進行比較，所有的實驗在溫度為 25℃，相對濕度為 55％的恒溫恒濕環境條件下進行。系統的不確定度主要來源于聲學法測量平均值本身與液態靜力法測量值之間的差值以及液體靜力法測量值本身的不確定度。 

（1） 測量均值的不確定度。基于統計學方法的A 類不確定度評定。如表 2，由于每個測量過程測量 10 次，則 n=10，測量均值的標準不確定度 ua=s/姨10 。 

（2） 非線性不確定度。非線性標準不確定度 uε由表 2 的 ε 線性度偏差估計得到，其采用 B 類評定。表面積的影響帶來的不確定度包含在該不確定度內。當 uε 假定為矩形分布，uε 由 ε/姨10 計算得到。 

（3） 參考體積的不確定度。參考砝碼的體積不確定度 ur 由流體靜力稱重法評價得到。流體靜力稱重體積測量的不確定度分量主要是水的密度。 

（4） 其他不確定度來源。聲學非接觸式體積測量的其他的不確定度和砝碼的表面形狀和粗糙度有關。但在測量中僅使用 OIML 類型的砝碼為參考和測試砝碼，比較測量的范圍在標準體積的 0.95倍 ~1.05 倍的范圍內，因此，以上的不確定度在本文的例子中可以忽略不計。測量中各個分量互不相關，合成不確定度 uc=ua2+uε2+ur 姨 2 。包含因子 k 根據有效自由度計算得到。合成分布接近正態分布，擴展不確定度 U取 k=2。 

結論本文提出的聲學非接觸式體積測量的方法可以應用于不同材料的標準砝碼體積測量。本文給出了 5kg~20kg 的不同材料砝碼體積測量的實例，如表 3 所示。結合實例實驗確定了影響聲學法非接觸砝碼體積測量中對測量結果影響的空腔體積、技術交流 Technology Exchange23信號增益和測量頻率的關鍵參數。根據測量結果，分析了測量不確定度，所有標稱砝碼的相對擴展不確定度值均小于 6×10-4。結果表明，對于不同材料的標準砝碼，聲學非接觸式體積測量方法用于體積測量是*可行的，能夠獲得的結果