常用玻璃量器容量测量结果的不确定度评定

张婧(黎明化工研究设计院有限责任公司河南471001)

常用玻璃量器种类繁多，主要包括滴定管、分度吸管、单标线吸管、容量瓶、量筒、量杯等，广泛应用于各类实验室。其容量测量结果的准确与否，以及测量结果的不确定度评定是否合理，不仅影响实验结果，而且直接影响产品质量和判定结论。本人从多年的工作实践中深深体会到：常用玻璃量器的检定貌似简单，其实是一项很复杂的工作，最常用的方法是衡量法，通过称量加入玻璃量器中的纯水质量，再根据纯水此时的温度，确定对应温度的K（t）值（此K（t）值与纯水密度、纯水温度、砝码材料密度、空气密度、玻璃膨胀系数等因素有关。此K（t）值与纯水质量的乘积即为被测玻璃量器在20℃时的容量实测值。该值与被测玻璃量器的标称容量值进行比较求出其差值，即为所检玻璃量器某标称容量值的误差。测量结果是否可信，主要取决于测量结果的不确定度评定是否合理。

根据我们建标经验，建标技术报告中，误差分析及总不确定度计算是难点，我们主要从计量器具、人员、环境、方法，以及标准器具等方面进行分析。主要影响因素有：①玻璃量器的清洁程度；②液面的观察、调定的影响；③量器温度与水温的影响；④水液蒸发影响（量入式加塞后可避免）；⑤量入式量器干燥情况及称量杯的衡量；⑥介质质量的称量误差影响；⑦天平、祛码的系统误差；⑧空气密度误差的影响；⑨量出式流出时间掌握不当的影响；⑩温度计本身的误差等。

误差分析本着不重复不遗漏的原则，否则，会使不确定度计算偏大或偏小。有些影响因素可以通过严格操作使影响量减少到最小，在定量给出不确定度结果时可忽略不计。如量器的清洁程度，按要求彻底清洗。量器温度与水温达到恒定时才进行测量，被测量器与称量杯在自然干燥情况下，与环境温、湿度尽量平衡。

对误差的来源及其引起的不确定度分量进行分析计算时，有不少分量误差要通过做试验，给出一些经验性的数据，如：（1）量出式量器水的蒸发误差，与环境湿度，流出时间，称量杯的口径等有很大关系。如湿度在40%左右，用约6cm口径称量杯，检定5mL单标线吸管，其蒸发误差可达1.2mg，其标准不确定度约占合成标准不确定度的20%。为尽量减少蒸发误差，我们就用小口瓶代替称量杯。（2）对于液面内径较大的量器，调定误差会更大。我们对容量500mL、液面内径约2Omm的容量瓶的检定结果进行误差分析发现，液面调定观察误差其标准不确定度约占合成标准不确定度的65%以上。在误差估算时要从三个方面考虑：①操作者视线偏离水平面引起的视差约为0.01D（D为液面内径），②调定误差约为0.01mm，③人员眼睛分辨力在观察围线时，产生的液面视差约为0.05mm。（3）测量重复性误差要靠重复试验获得。（4）求天平、祛码的标准不确定度分量时，一般要参照检定证书，如果未采用替代法，要考虑天平不等臂误差的影响。（5）水温引起的误差，一般要根据温度计检定证书，由温度计的标准不确定度引起的查表m值的误差以及水密度误差组成。根据上述分析依照“93国际指南”对各分量误差及合成误差进行计算。

在检定过程中引起误差的原因通常可分为：测量装置（包括计量器具）的基本误差；在非标准工作条件下所增加的附加误差；所用测量原理以及根据该原理在实施测量中的运用和实际操作的不完善引起的方法误差；在标准工作条件下被测量值随时间的变化；被测量因影响量的变化引起的变化；与观测人员有关的误差因素。

重复条件下对被测量进行重复测量引起的不确定度采用A类评定。本次对10 ml单标线吸管10.0 ml这一检定点进行10次重复测量，所求得X的标准不确定度SX相对较大，这除了跟观测人员操作有关的误差因素外，同时也有可能与被测量器自身带来的误差有关（比如清洗后有微小的挂水现象引起），由此看出检定前的准备工作对最后的检定结果有着至关重要的影响，因此在进行玻璃量器检定时一定要严格按照JJG196－90《常用玻璃量器检定规程》规范操作，尽量避免或减少由此引入的不确定度因素对最后检定结果产生的影响。

检定室内温度的变化是一个比较大的影响因素，因为在采用衡量法进行容量检定时，温度对所用介质纯水的质量值及玻璃体胀系数的影响还是很大的，因此在检定过程中一定要随时注意对环境温度的控制，尽量保持检定室环境温度稳定在一定范围内（室温T＝20℃±5℃，温度变化△T≤1℃／h，水温与室温差≤2℃），以避免室内温度变化引入的不确定度给整个检定过程带来的影响。

玻璃量器容量合格的判定：该量器的最后测量结果为（9.9702±0.0014）m，l测量结果的分布区间为［9.9716,9.9688］m，l查衡量法用表可得介质纯水在19.7℃时的质量值为9.9721 m，l根据相关资料给出的10 ml移液管的容量允差为A级（±0.020 ml），B级（±0.040 ml），由此我们可以判定此量器在95%概率的置信区间（k＝2）为合格产品（B级）。此法亦适用于实验室其它的玻璃量器。

[1]JJG196-90.常用玻璃量器检定规程[S].

[2]JJF1059-1999.测量不确定度评定与表示[S].

[3]中国实验室国家认可委员会.化学分析中不确定度的评估指南[M].北京:中国计量出版社,2002.