界面張力儀示值誤差的不確定度分析與評(píng)定

界面張力儀示值誤差的不確定度分析與評(píng)定作者：李凡徐楊顧亮李慶斌來源：《品牌與標(biāo)準(zhǔn)化》2020年第04期薩薩(S)=d<r(c=f.2.1數(shù)學(xué)模型其中:一示值誤差；&—為根據(jù)質(zhì),砥碼作用計(jì)拿的理論張力值;F——為被測(cè)儀器的顯示值g——柬力加速度.常數(shù)；S—(1金環(huán)的計(jì)算常數(shù).常數(shù)數(shù)學(xué)模型:靈敏系數(shù)：2.2靈敏系數(shù)Ci=攵=1.c=—^―=_1

'F,2Fs3不確定度的來源不確定度的來源主要右讀數(shù)分辨力的不確定度、測(cè)M取岌性的不確定度和理論張力值的不確定度4標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定對(duì)一臺(tái)界面張力儀進(jìn)行檢測(cè)，得到各個(gè)測(cè)玷點(diǎn)的結(jié)果.如表I所示.個(gè)測(cè)量點(diǎn)的測(cè)量結(jié)果測(cè)域點(diǎn)(mg)測(cè)仙值(mNAn)5010.0410.0310.0410020.1220.1120.1020040.2220.2420.2230060.3560.3260.3340080.4180.4080.43500100.5100.4100.64.1測(cè)量至復(fù)性的不確定度“(S,)由一測(cè)址次數(shù)為3次.因此選用極差法由表頃知.測(cè)址點(diǎn)為20mN/m時(shí).極Z＞為0.02mN/m，此時(shí)極差系數(shù)為L69.則：u(5,)二0.02/1.69=().0119mN/m4.2讀數(shù)分辨力的不確定度u(S2)讀數(shù)分辨力為0.01mN/m.則：u(.S2)=(0.01/2)/1.732=0.()0289inN/in43理論張力值的不確定度〃(?&)理論張力值的計(jì)算公式為：ntXg'2xS標(biāo)準(zhǔn)成碼為R等.100mg的最大允許誤差為±0.05mg.//(/n)=O.O5/1.732=0.029mg.計(jì)算得到:〃(.》)=0.00598mN/m5合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度匕U(S2)小于〃(S,).合成時(shí)只號(hào)慮”(.&),且各分量彼此互不相關(guān).則：&=v"(S)?/(Sj=().0134mN/m6擴(kuò)展不確定度取人=2,6=ku.=().03niN/m7擴(kuò)展不確定度匯總表其它各個(gè)測(cè)個(gè)點(diǎn)的評(píng)定方法和過程與上述內(nèi)容類似.其中300mg標(biāo)準(zhǔn)值是利用?個(gè)100mg隴碼與?個(gè)200mg怯碼疊加得到＞400mg標(biāo)推值是利用兩個(gè)200mg破碼帽加得到.在這兩個(gè)測(cè)垃點(diǎn)下計(jì)算m(S)的時(shí)候，應(yīng)將兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)碰碼的MPE引入的不瑜定度先合成次.然后再利用靈敏系數(shù)計(jì)算得到“(S山經(jīng)過計(jì)算得到各個(gè)測(cè)貴點(diǎn)的擴(kuò)展不確定度.如表2所示A表2各個(gè)測(cè)量點(diǎn)對(duì)應(yīng)的擴(kuò)展不確定度測(cè)量點(diǎn)(mg＞測(cè)ht值(mN/m)Uk-2(mN*m)5010.0410.0310.040.0210020.1220.1!20.100.0320040.2220.2420.220.0330060.3560.3260.330.0440080.4180.4080.430.055W)100.5100.4100.60.2中:m標(biāo)準(zhǔn)缺碼的質(zhì)做;【摘要】本文列出了界面張力儀示值誤差的計(jì)算公式，分析了不確定度分量的來源，介紹了不確定度評(píng)定方法，以典型值為例，論述了詳細(xì)的評(píng)定過程，最后給出了各個(gè)測(cè)量值的擴(kuò)展不確定度?！娟P(guān)鍵詞】界面張力;示值誤差;不確定度【DOI編碼】10.3969/j.issn.1674-4977.2020.04.023TheAnalysisandEvaluationofUncertaintyinIndicationErrorofInterfaceTensiometersLIFan1，XUYang2，GULiang1，LIQing-bin1（1.LiaoningProvincialInstituteofMeasurement，Shenyang110004，China;2.PetroChinaLiaohePetrochemicalCompany，Panjin124000，China）Abstract:Thepaperliststhecalculationformulaoftheindicationerroroftheinterfacetensiometer，analysesthesourcesofuncertaintycomponent，introducesthemethodoftheevaluationofuncertainty，usesthetypicalvalueastheexample，discoursesthedetailedprocessandfinallygivestheextendeduncertaintyforeachmeasurements.Keywords:interfacialtension;indicationerror;uncertainty界面指的是兩相接觸的約幾個(gè)分子厚的過渡區(qū)，分子間的作用力形成液體的張力，張力值大小能夠反映物理化學(xué)性質(zhì)及其物質(zhì)組成，是相關(guān)行業(yè)考量產(chǎn)品質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。界面張力儀能夠測(cè)量各類液體的表面張力（液-氣相界面）和液體的界面張力（液-液相界面），因此在石油、化工、食品、電力等行業(yè)均有十分廣泛的應(yīng)用。1概述1.1測(cè)量依據(jù)測(cè)量依據(jù)為JJF1464-2014《界面張力儀》。1.2測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)F1等標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量砝碼。先將裝置清零，然后按照力值遞增方向逐點(diǎn)施加砝碼，記錄被測(cè)儀器的示值，該過程重復(fù)測(cè)量三次，計(jì)算測(cè)量數(shù)據(jù)的算數(shù)平均值作為測(cè)量結(jié)果，按照式（1）計(jì)算示值誤差。2數(shù)學(xué)模型及不確定度傳播率2.1數(shù)學(xué)模型[q=F-FS]其中：q示值誤差；FS——為根據(jù)質(zhì)量砝碼作用計(jì)算的理論張力值；F一為被測(cè)儀器的顯示值。2.2靈敏系數(shù)[c1=qF=1]，[c2=qFS=-1]3不確定度的來源不確定度的來源主要有讀數(shù)分辨力的不確定度、測(cè)量重復(fù)性的不確定度和理論張力值的不確定度。4標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定對(duì)一臺(tái)界面張力儀進(jìn)行檢測(cè)，得到各個(gè)測(cè)量點(diǎn)的結(jié)果，如表1所示。4.1測(cè)量重復(fù)性的不確定度[u（S1）]由于測(cè)量次數(shù)為3次，因此選用極差法。由表1可知，測(cè)量點(diǎn)為20mN/m時(shí)，極差為0.02mN/m，此時(shí)極差系數(shù)為1.69，則：[u（S1）=0.02/1.69=0.0119]mN/m4.2讀數(shù)分辨力的不確定度[u（S2）]讀數(shù)分辨力為0.01mN/m，則：[u（S2）=（0.01/2）/1.732=0.00289]mN/m。4.3理論張力值的不確定度[u（S3）]理論張力值的計(jì)算公式為：[Fs=mxg2xS]其中：m一標(biāo)準(zhǔn)砝碼的質(zhì)量；g——重力加速度，常數(shù)；S——鉑金環(huán)的計(jì)算常數(shù)，常數(shù)。數(shù)學(xué)模型：[u2S3=c23u2m]靈敏系數(shù)：[c3=g2S]標(biāo)準(zhǔn)砝碼為F1等，100mg的最大允許誤差為±0.05mg，[u（m）=0.05/1.732=0.029]mg，計(jì)算得到：[u（S3）==0.00598]mN/m5合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度[uc][uS2]小于[uS1]，合成時(shí)只考慮[uS1]，且各分量彼此互不相關(guān)，則：[uc=u2S1+u2S3=0.0134]mN/m6擴(kuò)展不確定度取[k=2]，[U=kuc=0.03]mN/m。7擴(kuò)展不確定度匯總表其它各個(gè)測(cè)量點(diǎn)的評(píng)定方法和過程與上述內(nèi)容類似，其中300mg標(biāo)準(zhǔn)值是利用一個(gè)100mg砝碼與一^個(gè)200mg砝碼疊加得到，400mg標(biāo)準(zhǔn)值是利用兩個(gè)200mg砝碼疊加得到，在這兩個(gè)測(cè)量點(diǎn)下計(jì)算[u（S3）]的時(shí)候，應(yīng)將兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)砝碼的MPE引入的不確定度先合成一次，然后再利用靈敏系數(shù)計(jì)算得到[u（S3）]。經(jīng)過計(jì)算得到各個(gè)測(cè)量點(diǎn)的擴(kuò)展不碓定度，如表2所示。【參考文獻(xiàn)】倪玉才.實(shí)用測(cè)量不確定度評(píng)定[M].北京：中國質(zhì)檢出版社，2016.界面張力儀校準(zhǔn)規(guī)范：JJF1464-2014[S].韓雪梅.F1等級(jí)砝碼示值誤差測(cè)量結(jié)果不確定度評(píng)定[J].品牌與標(biāo)準(zhǔn)化，2018（3）：4951.張遙奇，曾麟，陳岳飛.自動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)壓力發(fā)生器示值誤差的測(cè)量不確定度研究[J].中國檢驗(yàn)檢測(cè)，2019（6）：36-38.王杰，陳志艷，曹旭，等.磁力平衡懸梁式液體界面張力儀的研制[J].大學(xué)物理，2017（3）：44-46+56.