基于質量比較儀的固體密度測試技術

安海春+喻東+馬如茹

摘 要：將質量比較儀用于固體密度測試，分析該種密度測試技術測量過程中不確定度的來源，針對不銹鋼砝碼的密度測量進行不確定分析，獲得合成標準不確定和擴展不確定值。

關鍵詞：質量比較儀；密度；不確定度

中圖分類號：TH715 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）34-0054-02

1概述

固體密度是材料的重要物理特征之一。現有的密度測量方法很多，其中核密度計能夠實時地對生產過程中的密度變化進行檢測[1]，具有較高自動化水平，但是裝置所需成本較高，限制了其一定程度的應用。而傳統的基于杠桿原理和阿基米德原理的液體靜力稱量法是固體密度測量最常用的一種方法，操作簡單，精度高，能準確測量空氣和液體中的質量m成為關鍵[2]，因此稱重儀器的精度和測密介質的特性是影響排液法密度測量精度的重要因素。普通機械天平是密度測試常用儀器，但是機械天平精度低、稱量時需要經常增減砝碼以確保稱量時的平衡，效率較低。質量比較儀的稱重精度與機械天平相比，稱重精度明顯提高，讀數快，且其設有下部稱量功能，能夠方便進行密度測定。近年來，質量比較儀以其自身的優越性逐漸在砝碼檢定和校準中得到應用[3]。按照JJF1326-2011《質量比較儀校準規范》對質量比較儀的重復性、誤差測量等進行了詳細說明[4-6]。將質量比較儀用于固體密度測試，能提高密度測量的工作效率，并確保密度測試的準確性。一般情況下，在報告測量結果時，應同時給出其對應的測量不確定度[7、8]。

2 實驗方法

2.1 儀器與測密介質

瑞士梅特勒-托利多公司的XPE5003SC質量比較儀器，測密介質采用蒸餾水，主要參數見表1。

2.2 實驗條件

環境溫度，22℃～23℃，相對濕度50%～70%。

2.3 測試原理

本實驗采用液體靜力稱量法，該法是基于阿基米德原理測量固體的密度，是密度計量工作中一種常用的最基本方法，它的適用范圍廣，在實驗室中可以達到較高的準確度，使用排液法測量樣品密度時，測密介質溫度為t℃時樣品密度按公式（1）計算[9]。

參考文獻：

[1]閆海霞.核密度測量裝置[J].科技創新與應用，2016（15）：64.

[2]俞曉明，陳輝.固體密度的測量[J].物理實驗，2012，32（9）：33-35.

[3]關群群.質量比較儀測量結果不確定度評定[J].科技風，2012，1：90.

[4]傅憶賓.質量比較儀測量結果的不確定度評定與分析[J].計量與測試技術，2013，40（3）：64-65.

[5]王玲，祝進.質量比較儀定性和定量分析[J].檢驗測試，2013，42（5）：14-16.

[6]JJG1326-2011質量比較儀校準規范[S].中國質檢出版社，2012.

[7]董雷，蘇 ，許超，等.質量比較儀不確定度評估及CMC表示[J].中國計量，2014，6：96-98.

[8]周海英.質量比較儀測量結果的不確定度評定[J].中國測試技術，2005，31（5）：79-80.

[9]廉育英.密度測量技術[M].北京：機械工業出版社，1982.

[10]GJB3756-99測量不確定度的表示及評定[S].中國人民解放軍總裝備部，1999.endprint