大量程分液器现场实验校准结果不确定度分析

宫兆隆 应芊 孙宇恒 程丽萍 宋洁

摘要：根据《移液器检定规程》，给出了大量程分液器的校准方法。利用规程中给出的数学模型，结合大量程分液器现场实验校准结果的不确定度来源，对3种不同规格的大量程分液器的测量结果不确定度进行了分析评定。

关键词：大量程分液器;瓶口分液器;误差;不确定度

0 引言

大量程分液器主要以瓶口分液器为主，瓶口分液器主要应用于环保、医药、食品卫生等科研部门，是专门用于酸、碱、盐溶液以及有机溶剂定量分装的计量器具，其通过螺口阀固定于试剂瓶上，闭合紧密，使溶液移取过程处于一个封闭系统中，有效避免了溶液的挥发、飞溅、翻倒等，可以隔绝人体与实际溶液的直接接触，降低了溶液对环境和人体的危害。瓶口分液器为量出式量器，分为定量型和可调型两种。本文对3种不同规格的大量程分液器校准结果不确定度进行了详细分析。

1 测量过程概述

（1）测量依据：《移液器检定规程》（JJG 646-2006）。

（2）测量环境条件：环境温度为（20±5）℃，室温变化不得大于1 ℃/h;校准介质为符合《分析实验室用水规格和试验方法》（GB/T 6682—2008）要求的蒸馏水或者去离子水，并提前24 h放入实验室内，使其温度与室温温差不得大于2 ℃;被校准瓶口分液器应在校准前4 h放入实验室内。

（3）测量标准器：210 g/0.1 mg规格的电子天平，称量≤50 g时，最大允许误差为±0.5 mg，50 g<称量≤200 g时，最大允许误差为±1.0 mg;分度值为0.1 ℃的玻璃温度计。

（4）被测对象：大量程分液器，型号规格为5 mL、25 mL、50 mL。

（5）测量方法：采用衡量法进行校准。

（6）校准步骤：取一只洁净的带盖称量杯，放入天平内，待稳定后进行清零操作，将被校的大量程分液器的容量调到待校点;垂直握住大量程分液器，将按钮按到校准位置，此时将吸液嘴侵入装有蒸馏水的容器内，并保持在液面下2～3 mm处，缓慢放松按钮，等待1～2 s后离开液面，擦干吸液嘴外的液体;从电子天平中取出称量杯，将吸液嘴液口靠在称量杯内壁并与其呈45°，缓慢把按钮按到第一停止点，等待1～2 s，再将按钮完全按下，然后将吸液嘴沿着称量杯内壁向上移开;将称量杯放入天平称量盘上，记录此时天平显示的数值，同时测量并记录此时容器内蒸馏水的温度。重复6次以上操作，即可得出该大量程分液器的平均容量以及容量误差、测量重复性。

2 测量模型

计算被校分液器在标准温度20 ℃时的实际容量值的数学模型如下：

式中：V20为标准温度20 ℃时的大量程分液器实际容量（mL）;m为被测大量程分液器所排出的蒸馏水表观质量（g）;ρB为砝码密度（g/cm3），取8.00 g/cm3;ρA为测定时实验室内的空气密度（g/cm3），取0.001 2 g/cm3;ρw为蒸馏水t ℃时的密度（g/cm3）;β为被测大量程分液器的膨胀系数，取4.5×10-4 ℃-1;t為校准时蒸馏水的温度（℃）。

3 各输入量的标准不确定度分量评定

输入量m为被测大量程分液器所排出的纯蒸馏水质量，其标准不确定度分量主要来源于电子天平的最大允许误差引入的标准不确定度分量u（m1）、被测大量程分液器所排出的蒸馏水质量值的测量重复性引起的标准不确定度u（m2）以及电子天平的分辨力引入的不确定度分量u（m3）。

3.1    校准5 mL大量程分液器时，各输入量的标准不确定度分量评定

3.1.1    电子天平最大允许误差引入的标准不确定度u（m1）的评定

210 g/0.1 mg规格电子天平的标准不确定度u（m1）可根据电子天平最大允许误差，采用B类方法进行评定，当最大称量≤50 g时，电子天平的最大允许误差为±0.5 mg，均匀分布，包含因子k，故标准不确定度分项。

3.1.2    被测大量程分液器测量重复性引起的标准不确定度u（m2）的评定

被测大量程分液器测量重复性可以通过连续测量得到测量列，采用A类方法评定。在水温19.2 ℃时，210 g/0.1 mg规格电子天平测量被校大量程分液器内所排出的蒸馏水质量，连续测量10次，得到测量值为：5.031 1 mL、5.004 2 mL、5.025 2 mL、5.003 4 mL、5.013 3 mL、5.001 8 mL、4.999 1 mL、4.995 6 mL、5.024 2 mL、4.987 6 mL。

3.1.3    天平分辨力引起的标准不确定度分量u（m3）的评定

3.1.4    输入量m的标准不确定度的计算

3.2    校准25 mL大量程分液器时，各输入量的标准不确定度分量评定

根据上述方法，同理得到校准25 mL大量程分液器的标准不确定度：

3.3    校准50 mL大量程分液器时，各输入量的标准不确定度分量评定

根据上述方法，同理得到校准50 mL大量程分液器的标准不确定度：

4 衡量法用表K（t）值引入的不确定评定

衡量法用表中的K（t）值引入的不确定度主要来源于温度计的读数误差，本次试验所使用的温度计的分辨力为0.1 ℃，根据经验读数误差一般在±0.1 ℃。根据衡量法K（t）值表，读数差0.1 ℃时，K（t）值差为±2.2×10-5，均匀分布，所以可得测量点为5 mL时所产生的误差为：5 000×2.2×10-5=0.11 μL，则标准不确定度分量为：u5mL（k）≈0.064 μL，可忽略不计。

5 合成标准不确定度及扩展不确定度的评定

5.1    灵敏系数

5.2    合成标准不确定度的计算

5.3    扩展不确定度的评定

6 结语

本文对大量程分液器现场实验校准结果的不确定度评定过程进行了分析，列举了3种规格的大量程分液器，分别对其进行了具体的校准结果标准不确定度评定，可供相关人员参考。

[参考文献]

[1] 移液器检定规程：JJG 646—2006[S].

[2] 测量不确定度评定与表示：JJF l059—1999[S].

[3] 倪育才.实用测量不确定度评定[M].5版.北京：中国计量出版社，2016.

[4] 分析实验室用水规格和试验方法：GB/T 6682—2008[S].

收稿日期：2020-06-30

作者简介：宫兆隆（1980—），男，山东青岛人，工程师，主要从事天平、砝码及小容量器具的检定校准工作。