常用玻璃量器檢定結果的不確定度評定

陳雅麗 曹艷秀 張婷婷

玻璃量器廣泛應用于石油化工、食品衛生、環境監測等實驗室分析工作中。作為化學分析中最基礎的計量器具，其準確度直接影響后續的分析結果，為了確保其計量數據的準確度，對量器檢定結果的不確定度進行評估非常重要。測量不確定度是表征合理地被測量之值的分散性，與測量結果相聯系的參數。本文以5mL單標線吸量管為例，解析常用玻璃量器測量結果的不確定度評定。

一、方法概論

技術依據：《玻璃量器計量檢定規程》（JJG196-2006）。

測量原理：采用衡量法測定玻璃量器的容量示值，通過天平稱量出被測定玻璃量器內純水的質量值，乘以測定時純水溫度對應的修正值，即得到20℃時的實際容量。

測量環境：室溫（20±5）℃，室溫變化不小于1℃/h，水溫與室溫之差不大于2℃。

測量設備：AX-304電子天平，200 g/0.1 mg，水銀溫度計50℃/0.1℃。

被測量器種類與規格：標稱容量為5mL的單標線吸管。

二、數學模型

玻璃量器在標準溫度20℃時的實際容量按下式計算：

式中：

V20—標準溫度20℃時的被檢玻璃量器的實際容量，mL；

ρB—砝碼密度，取8.00 g/cm3；

ρA—測定時實驗室內的空氣密度，取0.0012 g/cm3；

ρW—蒸餾水t℃時的密度，g/cm3；

β—被檢玻璃量器的體脹系數，℃-1；

t—檢定時蒸餾水的溫度，℃；

m—被檢玻璃量器內所能容納水的表觀質量，g。

為簡化計算過程，也可將上式轉化為下面形式：

其中：

式中：K（t）為測量時純水溫度所對應的修正值（mL/g），其值可從《常用玻璃量器檢定規程》（JJG196-2006）附錄B中查找。

三、測量不確定度的評定

測量不確定度主要來源于以下三個部分：電子天平示值誤差引起水重量的標準不確定度u1、被測量器內純水質量值的測量重復性引起的標準不確定度u2，以及由環境溫度波動引入的標準不確定度u3。

1.電子天平的標準不確定度u1的評定

電子天平的標準不確定度u1可根據最大允許誤差，采用B類方法進行評定。此次檢定采用的天平最大允許誤差為±0.2mg，即分散區間的半寬為0.0002g，假設可能值在區間內為均勻分布（k=3），則標準不確定為：

此次檢定10次測量純水質量的平均值為4.9812 g（見表1），天平示值不確定度引起的水重量的相對標準不確定度為：

2.測量重復性引起的標準不確定度分項u2的評定

在22.5℃鑒定溫度下，10次測量純水質量轉化為22.5℃時的體積，被測量器內純水質量值的重復性引起的不確定度u2采用A類方法進行評定，結果見表1，被測量器內純水質量值的測量重復性引起的相對標準不確定度 u2，rel為 ：

3.溫度變化引起的標準不確定度分項u3的評定

溫度變化引入u3采用B類方法進行評定，50℃量程0.1℃分度的水銀溫度計誤差為±0.2℃，檢定溫度為22.5℃，假設服從均勻分布，則：

表1 測量重復性引起的標準不確定度分項u2(m)的評定表

四、合成標準不確定度的評定

1.合成不確定度的計算

合成標準不確定度可按下式計算：

2.擴展不確定度評定與表述

正態分布情況下，取置信概率p=95%，包含因子k=2，則擴展不確定度為：

U=k·uc=0.0022mL

3.測量結果的表示

該5mL單線吸量管測量結果表示為：V20=4.9979mL，U=0.002mL（k=2）。

五、總結

本文給出了5mL玻璃單標線吸管測量結果不確定度評估的分析和計算方法。滿足本文所述條件下的常用玻璃容量瓶容量測量一般可參考使用本不確定度的評定方法。對于其他刻度線玻璃量器進行不確定度評定時，應根據用戶需求對某個刻度進行具體分析，參考本文不確定度評價過程，給出該刻度線的評定結果