常用玻璃量器检定结果的不确定度评定

陈雅丽 曹艳秀 张婷婷

玻璃量器广泛应用于石油化工、食品卫生、环境监测等实验室分析工作中。作为化学分析中最基础的计量器具，其准确度直接影响后续的分析结果，为了确保其计量数据的准确度，对量器检定结果的不确定度进行评估非常重要。测量不确定度是表征合理地被测量之值的分散性，与测量结果相联系的参数。本文以5mL单标线吸量管为例，解析常用玻璃量器测量结果的不确定度评定。

一、方法概论

技术依据：《玻璃量器计量检定规程》（JJG196-2006）。

测量原理：采用衡量法测定玻璃量器的容量示值，通过天平称量出被测定玻璃量器内纯水的质量值，乘以测定时纯水温度对应的修正值，即得到20℃时的实际容量。

测量环境：室温（20±5）℃，室温变化不小于1℃/h，水温与室温之差不大于2℃。

测量设备：AX-304电子天平，200 g/0.1 mg，水银温度计50℃/0.1℃。

被测量器种类与规格：标称容量为5mL的单标线吸管。

二、数学模型

玻璃量器在标准温度20℃时的实际容量按下式计算：

式中：

V20—标准温度20℃时的被检玻璃量器的实际容量，mL；

ρB—砝码密度，取8.00 g/cm3；

ρA—测定时实验室内的空气密度，取0.0012 g/cm3；

ρW—蒸馏水t℃时的密度，g/cm3；

β—被检玻璃量器的体胀系数，℃-1；

t—检定时蒸馏水的温度，℃；

m—被检玻璃量器内所能容纳水的表观质量，g。

为简化计算过程，也可将上式转化为下面形式：

其中：

式中：K（t）为测量时纯水温度所对应的修正值（mL/g），其值可从《常用玻璃量器检定规程》（JJG196-2006）附录B中查找。

三、测量不确定度的评定

测量不确定度主要来源于以下三个部分：电子天平示值误差引起水重量的标准不确定度u1、被测量器内纯水质量值的测量重复性引起的标准不确定度u2，以及由环境温度波动引入的标准不确定度u3。

1.电子天平的标准不确定度u1的评定

电子天平的标准不确定度u1可根据最大允许误差，采用B类方法进行评定。此次检定采用的天平最大允许误差为±0.2mg，即分散区间的半宽为0.0002g，假设可能值在区间内为均匀分布（k=3），则标准不确定为：

此次检定10次测量纯水质量的平均值为4.9812 g（见表1），天平示值不确定度引起的水重量的相对标准不确定度为：

2.测量重复性引起的标准不确定度分项u2的评定

在22.5℃鉴定温度下，10次测量纯水质量转化为22.5℃时的体积，被测量器内纯水质量值的重复性引起的不确定度u2采用A类方法进行评定，结果见表1，被测量器内纯水质量值的测量重复性引起的相对标准不确定度 u2，rel为 ：

3.温度变化引起的标准不确定度分项u3的评定

温度变化引入u3采用B类方法进行评定，50℃量程0.1℃分度的水银温度计误差为±0.2℃，检定温度为22.5℃，假设服从均匀分布，则：

表1 测量重复性引起的标准不确定度分项u2(m)的评定表

四、合成标准不确定度的评定

1.合成不确定度的计算

合成标准不确定度可按下式计算：

2.扩展不确定度评定与表述

正态分布情况下，取置信概率p=95%，包含因子k=2，则扩展不确定度为：

U=k·uc=0.0022mL

3.测量结果的表示

该5mL单线吸量管测量结果表示为：V20=4.9979mL，U=0.002mL（k=2）。

五、总结

本文给出了5mL玻璃单标线吸管测量结果不确定度评估的分析和计算方法。满足本文所述条件下的常用玻璃容量瓶容量测量一般可参考使用本不确定度的评定方法。对于其他刻度线玻璃量器进行不确定度评定时，应根据用户需求对某个刻度进行具体分析，参考本文不确定度评价过程，给出该刻度线的评定结果