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衡量法校准大容量玻璃量器的方法探讨

来源:中华实用医药杂志 作者:冼卓鹏 2005-8-4
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摘要: 【摘要】 本文介绍用衡量法校准大容量玻璃量器(容量大于分析天平最大称量范围)的方法,本法较传统之比较法更准确、简便实用。 【关键词】 电子天平 玻璃量器 校准 衡量法 测量不确定度 玻璃量器的校准在理化实验室是必不可少的,传统的校准在理化方法有衡量法、容量比较法和测量法,以衡量法较为准确。但由于受......


    【摘要】  本文介绍用衡量法校准大容量玻璃量器(容量大于分析天平最大称量范围)的方法,本法较传统之比较法更准确、简便实用。

    【关键词】  电子天平 玻璃量器 校准 衡量法 测量不确定度
    
    玻璃量器的校准在理化实验室是必不可少的,传统的校准在理化方法有衡量法、容量比较法和测量法,以衡量法较为准确。但由于受分析天平的最大量程限制,大容量的玻璃量器的校准一般采用容量比较法,而容量比较法由于受到多次计算读数及流出时间的影响,误差较大。笔者在工作中对用衡量法校准大容量器的方法进行了探讨。

    1 校准原理 [1,2]

    本校准方法的原理与一般衡量法相同,即称量一定体积的纯水,根据该温度下水的密度,将水的质量换成体积,最后换成为20℃时量器体积,并与待校准量器的标准容量比较,以确定量器的误差。

    表1 水在18℃~22℃时钠钙玻璃的γ t 值(略)
 
    2 校正方法

    2.1 设备 (1)最小分度值为0.1℃的温度计;(2)电子分析天平(通过检定),感量:0.1mg,称量范围:0~200g;(3)150ml小烧杯,玻璃棒,小滴管;(4)工作室温度为18℃~22 ℃且要稳定;(5)特级纯水,电阻率达16MΩ·cm以上。

    2.2 方法

    2.2.1 量出式的量器 [3]  (1)按使用要求把容器充满纯水到刻度线;(2)把150ml的烧杯和小玻璃棒一起放入天平称盘内,除皮;(3)把待校量器内的部分水小心转移至烧杯内(注意绝对不能溅出),准确称量烧杯、玻璃棒、水的质量;(4)弃去杯内的纯水;(5)重复2~4步骤直至把待校量器内的纯水完全按使用要求转移至烧杯并称量完毕为止;(6)把上述各次称量所得纯水的质量相加,求得待校量器总的量出水量,根据公式计算出待校量器在20℃时的实际体积。2.2.2 量入式的量器 [3]  (1)把纯水加入150ml的带小滴管的烧杯中,准确称取质量;(2)把上述水小心转移入待校的量器中(注意:不能溅出,转移时小滴管可作玻璃棒用);(3)称取上述已把水(全部或部分转移后的烧杯及小滴管的质量;(4)重复1~3步骤,直至待校量器已按要求把水加至刻度线为止(最后一次用滴管加入);据上述求出每次加入待校量器内水的质量,并把各次质量相加,求得待校量器总加入质量,根据公式计算出待校量器在20℃时的实际体积。

    3 校准的测量不确定度评定的简单分析 [4,5]

    现在,简单地讨论衡量法校准大容量玻璃量器测量不确定度的评定,衡量法校准大容量玻璃量器测量不确定度分量主要有下面几个。

    3.1 水的纯度 使用特级纯水,电阻率达16MΩ·cm以上,其不确定度可以忽略不计;水在温度200C时纯水的密度、体积膨胀系数、砝码密度、空气密度等常数,其不确定度可以忽略不计。

    3.2 水的质量 主要因素有:重复性、电子天平的读数、灵敏度、线性。电子天平空盘、毛重二次就可以抵消灵敏度所引起的不确定度,而其重复性可以包含在整个校准实验的重复性中;电子分析天平感量是0.1mg,称量次数是n,所以其不确定度是:2n×0.029 2 mg;天平计量证书标明其线性为±0.15mg,K=3,称量次数是n,其不确定度是:2n×(0.153) 2 mg。水的质量引起的相对不确定度设为U  m,rel 。

    3.3 水的密度 所引起的不确定度分量,它主要由体积膨胀引起,而水的体积膨胀明显大于玻璃量器的体积膨胀,我们考虑前者就行了。而温度的影响,主要因素有:温度计、环境温度变化。温度计的最小分度值为0.1℃,则其不确定度是0.029℃,比工作室温度变化小一个数量级,可以忽略不计;至于温度计的校准不确定度,可参考计量证书,但一般地,可以忽略不计,而其重复性可以合并到整个校准实验的重复性中。工作室温度稳定在±1.0℃,温度变化导致体积变化所引起的不确定度是:1.0×2.1×10 -43 ℃ -1 。水的密度所引起的相对不确定度设为U γ,rel 。

    3.4 重复性引起的不确定度 重复校准实验,求出标准误。其相对不确定度设为U  r,rel 。

    3.5 校准实验的合成相对不确定度U  rel =U 2m,rel +U 2γ,rel +U 2γ,rel

    3.6 本法与容量比较法的对比 容量比较法在校准大容量量器时,由于要多次读数和多次控制水的流出时间,如果掌握不好,会带来相当大的测量不确定度,此外,用作比较的标准量器本身亦有一定的系统因素,而用衡量法则可以最大限度地降低校准的测量不确定度。

    参考文献

    1 中国环境监测总局.环境水质监测质量保证手册,北京:化学工业出版社,1984,102-107.

    2 叶世柏,白治安.实验室计量技术手册,北京:中国医学科技出版社,1991,96-141.

    3 刘智敏,刘风.现代不确定度方法与应用,北京:中国计量出版社,1997,12-23.

    4 李慎安.测量结果不确定度的估计与表达,北京:中国计量出版社,1997,27-56.

    5 宋明顺.测量不确定度评定与数据处理,北京:中国计量出版社,1999,54-83.

    (编辑子 萱)

    作者单位:528100广东省佛山市三水区疾病预防控制中心


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