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砝码新检规中磁性测量记录和体积温度修正公式研究
发布时间:2019-06-06   点击次数:35次

砝码新检规中磁性测量记录和体积温度修正公式研究:

1引言

在学习和执行国家计量检定规程JJG99—2006《砝码》(以下简称规程)时,感觉得到规程很全面、系统性也很强。特别是该规程与其它质量方面的规程一样,率先应用了测量不确定度理论,为我国检定规程与国际上相关技术文件接轨,取了表率作用。但是规程给出的磁性测量记录表格、密度(体积)测量的体积温度修正公式欠妥,现提出来与同行们探讨。

2磁性测量的记录表格

规程规定的磁化率和极化强度(即有磁性)测量程序:在置于质量比较仪称盘的基座上,北极向下放置磁矩为md的磁铁。质量比较仪回零后,在磁铁中心高度的上方特定高度的工作台上放置被检砝码(砝码底部至磁铁中心高度记为Z0、砝码顶部至磁铁中心高度记为Z1),且使被检砝码在磁铁的正上方,记录质量变化平均值Δm1,确定力F1=-Δm1×g(式中g为准确到1%的当地重力加速度);翻转磁铁,再次将该被检砝码放置在该工作台上,且保持磁铁中心距被检砝码底部、顶部高度不变,仍使被检砝码在磁铁的正上方,记录质量变化平均值Δm2,确定力F2=-Δm2×g。然后据函数χ=f1(F1、F2),求得被检砝码磁化率χ;据函数μ0M=f2(F1、F2),求得被检砝码极化强度μ0M。

可见极化强度和磁化率测量是同一过程,依次确定力F1和F2,只是计算内容不同。所以我们认为在规程附录E给出的测量记录表格中,没有必要分别给出极化强度μ0M/μT和磁化率χ两个如表1、表2所示的测量记录表格。

何况规程附录E,虽然分别给出了极化强度和磁化率两个记录表格,实际上该两表格都不方便反映检定过程:两表中的“顶部”和“底部”栏,结合规程给出的检定方法,只能是填砝码的顶部和底部至磁铁中心的高度,那么极化强度μ0M和磁化率χ该填何处呢?更不要说何处填检定过程中的Δm1和Δm2了。

所以,我们建议规程将附录E给出的极化强度和磁化率两个记录表格,合成为如表3所示的磁性测量记录表格,这样能更方便反映检定过程。

因为规程规定上述质量变化通常分别测3次,为了将三次测得的质量变化值和质量变化平均值(如:Δm11、Δm12、Δm13和Δm1),均在原始记录中反映,可将磁性测量记录表格在常用的A4纸上横向布置,以获得足够列的磁性测量记录表格。

3密度(体积)的温度修正公式

规程规定:描述密度的参考温度为20℃。当测量温度不在此温度条件(有些实验室恒温是18℃或23℃)时,则应采用材料的体膨胀系数γ,将其修正到20℃下的体积。并给出了如下所示的密度(体积)的温度修正公式。ρ(tref)=ρ(tmeas)×1+γ(tmeas-tref)(1)式中:ρ(tref)—参考温度20℃时的密度;ρ(tmeas)—测量温度时的密度;γ—体膨胀系数;tmeas—测量时温度;tref—参考温度,规程规定为20℃。或V(tref)=V(tmeas)×1+γ(tmeas-tref)(2)式中:V(tref)—参考温度20℃时的体积;V(tmeas)—测量温度tmeas时的体积。物体由于温度改变,其体积有胀缩现象。其变化能力以等压(p一定)的条件下,单位温度变化所导致的体积变化,即热膨胀系数表示。α=ΔV/V·Δt(3)式中:α—热膨胀系数;ΔV—体积变化量;V—变化瞬间体积;Δt—温度变化量。严格说来,上式只是温度变化不大时的微分定义式的差分近似;准确定义要求ΔV与Δt无限微小,这也意味着热膨胀系数在较大的温度区间内通常不是常量。当温度变化不是很大时,α就成常量了,利用它可以将固体和液体体积膨胀表示如下:Vt-V0=αV0(t-t0)(4)式中:Vt—未了状态的体积;V0—初始状态的体积;t—未了状态的温度;t0—初始状态的温度。将式(4)整理可得:Vt=V01+α(t-t0)(5)根据式(5),并结合规程的具体问题可知,砝码的体积温度修正公式应如下式所示:V(tmeas)=V(tref)×1+γ(tmeas-tref)(6)而不是如规程给出的式(2)所示,由此可见规程给出的体积温度修正公式是错误的。因为ρ=mV(7)所以V=mρ(8)将式(8)关系代入式(6)中有:mρ(tmeas)=mρ(tref)×1+γ(tmeas-tref)(9)式(9)两边同乘ρ(tmeas)ρ(tref)m因子有:ρ(tref)=ρ(tmeas)×1+γ(tmeas-tref)(10)式(10)与规程给出的式(1)完全一致,由此可见规程给出的密度温度修正公式是正确的。

4结束语

国家计量检定规程是我们的技术法规,虽然我们检定规程的编写人员、审核人员和出版人员为了奉献给大家的为精品,已是慎之又慎。但大家在使用过程中仍会发现点滴不足,所以需要我们检定规程执行人员,与编写人员、审核人员和出版人员共同努力,使我们的技术法规———国家计量检定规程不断完善。

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