標準砝碼的計量三影響因素 0——引言
隨著科技的不斷發展，計量學領域的長度、時間、質量、電流、溫度、光度、物質量等七個基本際單位中，六個基準都已經實現了用微觀量來重新定義，如用銫原子的振動頻率來定義“s”，用光在真空中的行距離來定義“m”，等。用這些微觀量行的重新定義不僅準確度比實物計量基準高出幾個數量級，而且可以復現，穩定性高。但只有質量單位“kg”仍沿用傳統的砝碼原器作為實物基準，質量計量方面更加值得努力探索。在涉及貿易結算中，砝碼是最重要的實物量具，其質量的與否關系到工業、農業、科研、醫藥衛生以及人們的日常生活等方方面面。實驗室的溫度、濕度、振動、氣壓、標準砝碼清潔度及磁性都會影響砝碼計量的準確性。下文主要從空氣浮力、磁力和表面吸附三方面因素來闡述對砝碼質量計量產生的影響。 1——空氣浮力
在標準砝碼質量計量中，其體積值需要準確測量，以便行砝碼質量值的浮力修正。根據阿基米德原理，物體所受浮力等于排開氣體的質量，目前測量砝碼體積川的方法主要有兩種:液體靜力法和聲學測量法。液體靜力法具有較高的測量準確度，但也存在，溯源至純水的密度，--級純水較難保存，液體密度的穩定性也難以控制，測量過程復雜，需要清洗砝碼，效率低下。非接觸式聲學測體積法測量快速、無污染，利用正弦信號驅動相位相反的兩個聲壓信號，并基于氣體壓縮定律的原理來設計完成。溫度還會導致金屬熱脹冷縮，使得體積發生略微的變化。 壓縮系數Z從潮濕空氣的維里系數導出:Z=1-P[a0 +a1+a.2 +(b+b2)x.p2+(Co +q1)x3]+z(d +ex?)(6)式中: ao、a、a2、bo、b、b2、Co、C1、do、e常數在空氣密度近似公式中，CO2含量參數被忽略不計，如增加CO2含量參數的測量，對提高空氣密度計算的精度是非常重要的。 2——磁力
在砝碼計量領域，電子天平和質量比較儀已經獲得了越來越廣泛應用，而其原理采用電磁力補償原理，稱量過程中砝碼與天平的磁缸及線圈產生的磁場泄露不可避免地會產生相互作用力，影響結果的準確性。砝碼磁性通過磁化率(2]和極化度來描述。磁化率反映砝碼材料本身對周圍磁場的種反應能力，磁化度是表述砝碼在沒有外界磁場時磁性狀態的參數。磁性和砝碼高度、半徑、砝碼底部到磁鐵中心距離、砝碼部到磁鐵中心距離、當地的重力加速度值、磁鐵磁矩的模、當地的豎直向地磁場磁感應度分量、材料、表面狀況、密度都有直接關系。1+Zo3Ia;(Zo,r,h)=(-1)*{1-(，-)4.ntpZo +h[1+(-a;取決于砝碼形狀，取+1; h; 為砝碼高; r;為砝碼半徑。磁化率只要遵循際建議OIMLR111-1(2004)和際慣例，即可砝碼質量值的準確可靠。 3——表面吸附放在空氣中的砝碼，它的表面會吸附-定厚度的水分子層，空氣中水蒸氣的分子有-部分被吸附在碼表面上，并形成-層“水膜”，“水膜” 的厚度與物體表面性質、環境溫度有相當的關系，表面越粗糙、溫差越，吸附“水膜”的厚度越。干燥的環境和穩定的溫度對砝碼測量都至關重要。有證據表明，保存在際計量局的鉑銥合金砝碼原器，由于表面吸附物的影響，其真實質量不斷隨著歲月而發生變化，累計的誤差已達到10-8 量級。利用X射線光電波譜儀、Auger電子顯微鏡、橢圓 測量過程中磁力會產生負面的影響，這種力在質量測量中無法與重力相區別。磁力可以引起兩個質量標準之間的相互作用，也可引起質量標準或測量中使用的衡器儀器與周圍相近的其他磁性物體之間的相互作用。般通過磁化率計測量磁化率和磁化度，測量原理是通過放置在天平秤盤上的磁鐵與其上方的砝碼會產生磁性作用力的測量，得到磁力值。市場上主要有梅特勒的YSZ型磁化率計和賽多利斯UMX型磁化率計，均依照R111建議的測量原理來行的。 磁化率計算公式為-(Om + Om2)g(7)X =-3m2I。x--x10- + 0.4(Om + Am2 )g8Z式中: Am-磁體北極向下時，磁體與砝碼作用力引起的讀數變化;△m2-磁體北極向上時，磁體與砝碼作用力引起的讀數變化;
Zo - - 砝碼底部到磁體中心的距離;ma-磁體的磁矩;
g-重力加速度值;Ia-幾何修正因子偏振儀等設備對砝碼表面行觀察，可以研究清洗工藝、表面吸附與污染對砝碼質量產生的影響。 4——結語
標準砝碼質量的準確性，是計量檢定工作得以順利展開的關鍵因素，隨著計量儀器設備的技術性突破，以及計量理論知識的不斷創新，關于影響砝碼質量的各種因素有了更深入的研究，對步提高計量檢定的質量有裨益。  |
