Юрий Игоревич Каменских
Санкт-Петербург
Yuri I. Kamenskih
St. Petersburg
Виктор Савельевич Снегов
Санкт-Петербург
Victor S. Snegov
St. Petersburg
Рассмотрено понятие цикла взвешивания, необходимого для исключения дрейфа показаний весов из результата взвешивания, при этом дрейф показаний весов считается линейным. Установлено, что отклонение реального дрейфа показаний весов от линейности может приводить к заметной методической погрешности результата измерений. Отмечено, что достигнутая в настоящее время точность взвешиваний первичных эталонов массы и их копий, а также точность ватт-весов уже не позволяют считать дрейф показаний весов линейным. Приведены экспериментальные данные, подтверждающие заметные отклонения дрейфа показаний весов от линейности. При вычислении разности сравниваемых масс по линейной и нелинейной моделям дрейфа расхождения могут составлять около 10 мкг, что по крайней мере на один-два порядка превышает стандартное отклонение результата измерений. Выведены формулы для расчёта результата измерений разности масс сравниваемых гирь, справедливые не только для линейного, но и для нелинейного дрейфа показаний. С целью распространения в метрологической практике концепции циклов взвешивания на случай нелинейного дрейфа показаний весов разработаны циклы взвешивания из пяти и шести простых взвешиваний сравниваемых гирь, позволяющие исключить влияние нелинейного дрейфа. Данные циклы исследованы методом математического моделирования и проверены экспериментально по результатам взвешиваний на вакуумном компараторе СCL1007 из состава Государственного первичного эталона единицы массы – килограмма ГЭТ 3-2020. Полученные результаты будут полезны специалистам при научных исследованиях в области метрологического обеспечения измерений массы.
The concept of a weighing cycle required to exclude the drift of the indicated balances from the weighing result is considered, with the drift of the indicated balances considered linear. It is established that the deviation of the actual drift of the indicated balances from linearity can lead to a noticeable methodological error in the measurement results. It is noted that the currently achieved accuracy of measuring the primary masses of standards and their copies, as well as the accuracy of watt-balances, no longer allow us to consider the drift of the indicated balances to be linear. When providing experimental data confirming deviations from the norm, balances are shown from the lines. When calculating the difference in the corresponding masses using linear and nonlinear drift models, the discrepancies can be about 10 μg, which leads to the standard deviation of the measurement results by at least one or two orders of magnitude. You provided formulas for calculating the results of measuring the difference in the mass of the weights being compared, which are valid not only for linear but also for nonlinear drift of the readings. In order to disseminate the concept of weighing cycles in the metrological concept for the case of nonlinear drift, scales are shown, developed weighing cycles of five and six simple weighings of comparable weights, allowing to avoid the consequences of nonlinear drift. These cycles are studied by the method of mathematical modeling and are verified experimentally by the results of weighing on the vacuum comparator SCL1007 from the State Primary Mass Standard – Kilogram SPMS 3-2020. The obtained results will be useful to specialists in scientific research in the field of metrological measurements of mass.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.