《静重式力标准机》征求意见稿

1 引 言
现行JJG734-2001《力标准机检定规程》是JJG734-1991《静重式力标准机》、 JJG296 -1987《杠杆式力标准机》、JJG295-1989《液压式力标准机》和JJG753-1991《叠加式力标准机》四个检定规程的综合版本。由于前述四种类型力标准机的工作原理和计量性能均存在较大差异，针对前述四种类型力标准机计量性能的提高，JJG734-2001《力标准机检定规程》对力标准机准确度级别的划分、检定项目及检定方法已不能满足测量四种类型力标准机计量性能的要求。
2011年由中国测试技术研究院和中国计量科学研究院提出修订申请，2012年通过力值硬度计量技术委员会审定同意申报修订，2013年国家质检总局批准对JJG734-2001版的部分内容进行修订（国质检量函〔2013〕101号），即对检定规程中的四种类型力标准机分类进行修订，由中国测试技术研究院负责JJG734-2001《力标准机检定规程》静重式力标准机和杠杆式力标准机部分的修订，中国计量科学研究院负责JJG734-2001《力标准机检定规程》规程液压式力标准机和叠加式力标准机部分的修订。
2 修订内容说明
2.1 计量性能要求
2.1.1 准确度级别的划分
为了适应力与称重传感器技术性能的不断提高和国内传感器、衡器产业发展需求，依据JJG2045 -2010《力值（≤1MN）计量器具》检定系统表，静重式力标准机的力值相对扩展不确定度为0.002%、0.005%和0.01%（k=2），并考虑到0.002%、0.005%（k=2）力值相对扩展不确定度能够全面满足C级称重传感器的检定要求，以及承担检定实验室具备的检定条件，本次修订规程拟保留0.01、删除0.03、增加0.002和0.005准确度等级及相应的技术指标（见修订规程5.1表1~ 5.3表3）。
2.1.2 主要技术指标
目前国际上尚无一部同类计量标准器具的检定规程或校准规范，我国制订计量标准器具检定规程是按照检定系统表划分的计量标准和下一级传递标准的等级和不确定度制定。
现行JJG734-2001《力标准机检定规程》中仅有 “力值重复性” 和“力值相对误差”两项技术指标，从计量学层面分析“力值重复性”是在相同加荷条件和环境条件下对标准测力仪施加同一负荷时的变形输出的极差的指标；“力值相对误差”是标准测力仪检定力标准机的示值与在力基准机上校准示值的相对偏差的指标。我国现行JJG734-2001《力标准机检定规程》将这两项指标作为评定力标准机“准确度”等级的依据。国际上则是采用“力值重复性” 和“力值复现性” 两项主要指标评定力标准机的力值不确定度，利用比对测量结果与参考值的相对偏差（力值相对误差）评价力标准机比对结果的等效度，即测量值与参考值的一致性。
结合对国内大量静重式力标准机的检定结果和本次修订规程对样品检定试验验证结果的分析，测量结果的各标准不确定度分量对合成不确定度的贡献，除力标准机的力值不确定度外，影响因素最大的分量通常来源于力标准机寄生分量与标准测力仪的方位效应相互作用的影响，即力值复现性的不确定度。标准测力仪方位误差是一个可测量比较的指标，力基准机与被检力标准机的力值复现性均包含有标准测力仪的方位误差，可用同一标准测力仪进行测量，给出标准测力仪的方位误差，测量力标准机“力值复现性”。一般情况标准测力仪的方位误差不应大于力标准机力值复现性的1/2。
目前，国内用于量值传递的力标准机，已建有0.002%（k=2）力值相对扩展不确定度和0.003级和0.005级的静重式力标准机。国内近年来建立的力标准机，特别是企业建造的力标准机大多数没有对产生力值的各物理参数进行测量，评定其不确定度，而采用了用标准测力仪检定或校准“力值误差”的方法来确定其准确度等级。大多数力标准机检定结果的力值复现性超过了力值相对误差值或力值不确定度的值，有的甚至超过了1.5倍~2倍，这种情况如果不规范将对国内力值传递带来大的影响。
综上分析，本次修订规程拟增加检定用标准测力仪的“方位误差”及力标准机检定结果的“力值复现性”技术指标要求。力标准机的力值复现性值原则上不应超过力标准机力值相对误差值，使用的标准测力仪的方位误差原则上不应超过被检力标准机力值误差值的1/2（见修订规程5.3表3和7.1表5）。
2.1.3 关于力值比对
依据JJG2045-2010《力值（≤1MN）计量器具》检定系统表，力值计量基准的力值相对扩展不确定度为0.002%（k=3），静重式力标准机的力值相对扩展不确定度为0.002%、0.005%和0.01%（k=2），以及检定系统表第3章中对力值不确定度的确定方法，除了需要对产生力值的不确定度（决定力值各物理因素的不确定度分量）进行评定，还要进行力值比对。
本次修订规程结合检定系统表，在修订规程第6章6.6，明确了“对于力值相对扩展不确定度优于0.01%（k=2）的力标准机，应定期与力基准机进行力值比对，给出比对结果的归一化偏差值”的要求，并制订了“静重式力标准机力值比对结果的值计算方法”（见修订规程附录D）。同时为本次修订规程拟增加 “力值复现性”检定项目提供了法规技术依据（见修订规程7.2表6）。
2.2 计量器具控制
2.2.1 检定条件
依据静重式力标准机复现或产生力值的不确定度来源，即决定力值的各物理因素的标准不确定度分量对力值合成不确定度的贡献，特别是对于力值相对扩展不确定度优于0.01%（k=2）的静重式力标准机，全年空气密度变化导致砝码质量产生变化引起的不确定度分量贡献较大；本次修订规程补充了对力标准机的首次检定应检查：砝码质量、安装地点重力加速度、空气密度及砝码材料密度的检定证书或测试证书技术信息要求（见修订规程7.1表4）。
依据JJF1002-2010《国家计量检定规程编写规则》5.9计量性能要求，修订规程规定了力标准机在检定前应具备砝码质量计量要求（见修订规程5.1）。检定前应具备的技术信息要求，见表4（见修订规程7.1.2）。
对用于检定力标准机的标准测力仪，增加了“标准测力仪示值方位误差”技术指标要求。对于输出温度影响超过1×10-5/℃的标准测力仪应测量其温度系数，温度系数测量不确定度不应大于1×10-5/℃的要求（见修订规程7.1表5）。
2.2.2 检定项目与检定方法
2.2.2.1 检定项目
通过对2.1.2的分析，依据对国内大量的静重式力标准机检定实践和国内外静重式力标准机力值比对方法的验证，采用国际上通用的测量方法，用力值重复性、力值复现性指标评定力标准机比对或检定结果的力值不确定度。本次修订规程拟增加 “力值复现性”检定项目（见修订规程5.3）。依据测量结果与参考值的偏差即力值相对误差，评估比对或检定结果的一致性（见修订规程5.3和附录D）。
2.2.2.2 检定方法
考虑到国内现有大多数静重式力标准机的负荷机架（力反向架）为两柱一字形梁结构，负荷机架一字形梁水平轴线方向与垂直于水平轴线方向为非对称加力结构，两个方向互成90°角，通过大量检定实践证明两个相对方向的示值偏差较大（即对标准测力仪的方位效应作用明显）。本次修订规程对力标准机的力值复现性，力值误差的测量，仍采用0°、90°、180°、240°四个测量方位。力标准机力值比对建议采用0°、60°、120°、180°、240°、300°六个方位。
本次修订规程明确了力标准机对标准测力仪的测量时间间隔应是加力与读数前的稳定时间之和，应与标准测力仪在校准时的时间间隔相一致。参考ISO FDIS 376:2011《单轴试验机检验用测力仪的校准》对测力仪蠕变测量时间的要求，并考虑到力基准机与力标准机加力时间的差异及标准测力仪蠕变性能的差异带来的影响，国内1kN ~ 1MN力基（标）准机的加力时间均在30s~60s内，使用的力传感器蠕变及蠕变恢复性能，在负荷加到后2min~3min内能够基本保持稳定（例如Z30A、Z4A、C18、C3H3力传感器）。为了保证力标准机的加力时间与力传感器蠕变及蠕变恢复性能差异对检定或比对结果带来尽可能小的影响，本次修订规程拟定为额定负荷不大于100kN力标准机的检定，测量一级负荷的时间间隔不少于150秒；额定负荷大于100kN力标准机测量一级负荷的时间间隔不少于180秒（见修订规程7.2.2.3）。
本次修订规程明确了标准测力仪前次与后次在力基准机上校准时的温度不一致，或检定力标准机时的温度与在力基准机上校准时的温度不一致时，应将标准测力仪的输出值修正至相同的温度。给出了标准测力仪输出值的温度修正计算公式（见修订规程7.2.2.3）。
2.2.3 检定结果的处理
依据JJG2045-2010《力值（≤1MN）计量器具》检定系统表和JJF1002-2010《检定规程编写规则》，本次修订规程规定了在检定证书的检定结果栏中给出检定结果的各项技术指标及检定结果的力值相对扩展不确定度（包含因子k=2）要求。
为检查力标准机首次检定结果与力标准机力值不确定度的一致性和执行计量法规的有效性，本次修订规程对7.3 检定结果的处理，规定了对首次检定不具备规程表4（1-4项）要求的力标准机作为检定不合格处理（即未测量砝码质量、重力加速度、空气密度及砝码材料密度给出其不确定度指标的）。
2.3 附录A，检定证书内页格式
本次修订规程在检定证书内页的检定结果栏中，新增加了力标准机检定结果的技术指标及检定结果的力值相对扩展不确定度的要求。增加了对检定结果的合成不确定度描述的要求。
       2.4 附录D，检定证书内页格式

0.03级力标准机看来只能改造升级或校准了

没必要这么高的精度