Weighing cycles and drift readings with high accuracy balances

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

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.

About the authors

Yu. I. Kamenskih

D. I. Mendeleyev Institute for Metrology

Email: Y.i.Kamenskih@vniim.ru
ORCID iD: 0000-0003-3462-1027

V. S. Snegov

D. I. Mendeleyev Institute for Metrology

Email: V.S.Snegov@vniim.ru

References

  1. Менделеев Д. И. Труды по метрологии. Государственное издательство по стандартизации «Стандартгиз», Ленинград – Москва (1936).
  2. Robinson I. A., Schlamminger S. The watt or Kibble balance: a technique for implementing the new SI definition of the unit of mass. Metrologia, 53(5), A46–A74 (2016). https://doi.org/10.1088/0026-1394/53/5/A46
  3. Haddad D., Seifert F. et al. A precise instrument to determine the Planck constant and the future kilogram. Review of Scientific Instruments, 87, 061301 (2016). https://doi.org/10.1063/1.4953825
  4. Zhengkun Li et al. The upgrade of NIM-2 joule balance since 2017. Metrologia, 57(5), 055007 (2020). https://doi.org/10.1088/1681-7575/ab9211
  5. Fang H. et al. The BIPM Kibble balance for realizing the kilogram definition. Metrologia, 57(5), 045009 (2020). https://doi.org/10.1088/1681-7575/ab860c
  6. Каменских Ю. И., Медведевских С. В., Шмигельский И. Ю. Исследование макета ватт-весов на основе монолитного весоизмерительного преобразователя. Измерительная техника, (1), 31–35 (2023). https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2023-1-31-35
  7. Каменских Ю. И., Снегов В. С. Компарирование гирь с применением циклов взвешивания при нелинейном дрейфе компаратора. Эталоны. Стандартные образцы, (2), 23–32 (2024). https://doi.org/10.20915/2077-1177-2024-20-2-23-32
  8. Снегов В. С., Каменских Ю. И., Сафонов А. В. О циклах взвешивания массы на компараторах. Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности, (7), 9–12 (2018). https://doi.org/10.30713/0132-2222-2018-7-9-12
  9. Смирнова Н. А., Мошкова М. Н., Снегов В. С., Тютикова М. И. Сличения эталонов-копий с государственным эталоном килограмма СССР в 1968–1969 гг. Труды ВНИИМ. Стандартгиз, Москва (1970).
  10. Медведевских С. В., Чекирда К. В. Исследование макета ватт-весов с верхним пределом измерений 10 грамм. Измерительная техника, (2), 28–33 (2022). https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2022-2-28-33
  11. Чекирда К. В., Янковский А. А. Перспективы создания первичного эталона килограмма на основе ватт-весов. Законодательная и прикладная метрология, (5(173)), 13–17 (2021). https://elibrary.ru/buoboo

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».