常用玻璃量器容量測量結果的不確定度評定

張婧(黎明化工研究設計院有限責任公司河南471001)

常用玻璃量器種類繁多，主要包括滴定管、分度吸管、單標線吸管、容量瓶、量筒、量杯等，廣泛應用于各類實驗室。其容量測量結果的準確與否，以及測量結果的不確定度評定是否合理，不僅影響實驗結果，而且直接影響產品質量和判定結論。本人從多年的工作實踐中深深體會到：常用玻璃量器的檢定貌似簡單，其實是一項很復雜的工作，最常用的方法是衡量法，通過稱量加入玻璃量器中的純水質量，再根據純水此時的溫度，確定對應溫度的K（t）值（此K（t）值與純水密度、純水溫度、砝碼材料密度、空氣密度、玻璃膨脹系數等因素有關。此K（t）值與純水質量的乘積即為被測玻璃量器在20℃時的容量實測值。該值與被測玻璃量器的標稱容量值進行比較求出其差值，即為所檢玻璃量器某標稱容量值的誤差。測量結果是否可信，主要取決于測量結果的不確定度評定是否合理。

根據我們建標經驗，建標技術報告中，誤差分析及總不確定度計算是難點，我們主要從計量器具、人員、環境、方法，以及標準器具等方面進行分析。主要影響因素有：①玻璃量器的清潔程度；②液面的觀察、調定的影響；③量器溫度與水溫的影響；④水液蒸發影響（量入式加塞后可避免）；⑤量入式量器干燥情況及稱量杯的衡量；⑥介質質量的稱量誤差影響；⑦天平、祛碼的系統誤差；⑧空氣密度誤差的影響；⑨量出式流出時間掌握不當的影響；⑩溫度計本身的誤差等。

誤差分析本著不重復不遺漏的原則，否則，會使不確定度計算偏大或偏小。有些影響因素可以通過嚴格操作使影響量減少到最小，在定量給出不確定度結果時可忽略不計。如量器的清潔程度，按要求徹底清洗。量器溫度與水溫達到恒定時才進行測量，被測量器與稱量杯在自然干燥情況下，與環境溫、濕度盡量平衡。

對誤差的來源及其引起的不確定度分量進行分析計算時，有不少分量誤差要通過做試驗，給出一些經驗性的數據，如：（1）量出式量器水的蒸發誤差，與環境濕度，流出時間，稱量杯的口徑等有很大關系。如濕度在40%左右，用約6cm口徑稱量杯，檢定5mL單標線吸管，其蒸發誤差可達1.2mg，其標準不確定度約占合成標準不確定度的20%。為盡量減少蒸發誤差，我們就用小口瓶代替稱量杯。（2）對于液面內徑較大的量器，調定誤差會更大。我們對容量500mL、液面內徑約2Omm的容量瓶的檢定結果進行誤差分析發現，液面調定觀察誤差其標準不確定度約占合成標準不確定度的65%以上。在誤差估算時要從三個方面考慮：①操作者視線偏離水平面引起的視差約為0.01D（D為液面內徑），②調定誤差約為0.01mm，③人員眼睛分辨力在觀察圍線時，產生的液面視差約為0.05mm。（3）測量重復性誤差要靠重復試驗獲得。（4）求天平、祛碼的標準不確定度分量時，一般要參照檢定證書，如果未采用替代法，要考慮天平不等臂誤差的影響。（5）水溫引起的誤差，一般要根據溫度計檢定證書，由溫度計的標準不確定度引起的查表m值的誤差以及水密度誤差組成。根據上述分析依照“93國際指南”對各分量誤差及合成誤差進行計算。

在檢定過程中引起誤差的原因通常可分為：測量裝置（包括計量器具）的基本誤差；在非標準工作條件下所增加的附加誤差；所用測量原理以及根據該原理在實施測量中的運用和實際操作的不完善引起的方法誤差；在標準工作條件下被測量值隨時間的變化；被測量因影響量的變化引起的變化；與觀測人員有關的誤差因素。

重復條件下對被測量進行重復測量引起的不確定度采用A類評定。本次對10 ml單標線吸管10.0 ml這一檢定點進行10次重復測量，所求得X的標準不確定度SX相對較大，這除了跟觀測人員操作有關的誤差因素外，同時也有可能與被測量器自身帶來的誤差有關（比如清洗后有微小的掛水現象引起），由此看出檢定前的準備工作對最后的檢定結果有著至關重要的影響，因此在進行玻璃量器檢定時一定要嚴格按照JJG196－90《常用玻璃量器檢定規程》規范操作，盡量避免或減少由此引入的不確定度因素對最后檢定結果產生的影響。

檢定室內溫度的變化是一個比較大的影響因素，因為在采用衡量法進行容量檢定時，溫度對所用介質純水的質量值及玻璃體脹系數的影響還是很大的，因此在檢定過程中一定要隨時注意對環境溫度的控制，盡量保持檢定室環境溫度穩定在一定范圍內（室溫T＝20℃±5℃，溫度變化△T≤1℃／h，水溫與室溫差≤2℃），以避免室內溫度變化引入的不確定度給整個檢定過程帶來的影響。

玻璃量器容量合格的判定：該量器的最后測量結果為（9.9702±0.0014）m，l測量結果的分布區間為［9.9716,9.9688］m，l查衡量法用表可得介質純水在19.7℃時的質量值為9.9721 m，l根據相關資料給出的10 ml移液管的容量允差為A級（±0.020 ml），B級（±0.040 ml），由此我們可以判定此量器在95%概率的置信區間（k＝2）為合格產品（B級）。此法亦適用于實驗室其它的玻璃量器。

[1]JJG196-90.常用玻璃量器檢定規程[S].

[2]JJF1059-1999.測量不確定度評定與表示[S].

[3]中國實驗室國家認可委員會.化學分析中不確定度的評估指南[M].北京:中國計量出版社,2002.