JJF 2166-2024 電子固體密度天平校準規(guī)范

中華人民共和國國家計量技術(shù)規(guī)范JJF2166—2024電子固體密度天平校準規(guī)范CalibrationSpecificationforElectronicSolidDensityBalances2024-10-19發(fā)布2025-04-19實施國家市場監(jiān)督管理總局發(fā)布JJF2166—2024電子固體密度天平校準規(guī)范CalibrationSpecificationforElectronicSolidDensityBalances→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→歸口單位:全國質(zhì)量密度計量技術(shù)委員會主要起草單位:浙江省計量科學(xué)研究院江蘇省計量科學(xué)研究院中國計量科學(xué)研究院參加起草單位:北京市計量檢測科學(xué)研究院常州幸運電子設(shè)備有限公司河南省計量科學(xué)研究院吉林省計量科學(xué)研究院本規(guī)范委托全國質(zhì)量密度計量技術(shù)委員會負責(zé)解釋JJF2166—20241本規(guī)范主要起草人:葛銳(浙江省計量科學(xué)研究院)劉煒(江蘇省計量科學(xué)研究院)許常紅(中國計量科學(xué)研究院)參加起草人:陳雪(北京市計量檢測科學(xué)研究院)張鵬(常州幸運電子設(shè)備有限公司)何開宇(河南省計量科學(xué)研究院)富欣(吉林省計量科學(xué)研究院)JJF2166—2024Ⅰ引言 (Ⅲ)1范圍 (1)2引用文件 (1)3術(shù)語和計量單位 (1)3.1術(shù)語 (1)3.2計量單位 (1)4概述 (1)5計量特性 (2)5.1稱量示值誤差 (2)5.2稱量重復(fù)性 (2)5.3稱量偏載誤差 (2)5.4密度示值誤差 (2)5.5介質(zhì)中重復(fù)性 (2)6校準條件 (2)6.1環(huán)境條件 (2)6.2測量標準及其他設(shè)備 (3)6.2.1砝碼 (3)6.2.2固體密度標準樣塊 (3)6.2.3校準用介質(zhì) (3)6.2.4其他有關(guān)測量用計量器具 (3)7校準項目和校準方法 (3)7.1校準項目 (3)7.2校準方法 (3)7.2.1校準范圍 (3)7.2.2校準前的準備 (4)7.2.3稱量示值誤差 (4)7.2.4稱量重復(fù)性 (4)7.2.5稱量偏載誤差 (4)7.2.6密度示值誤差 (5)7.2.7介質(zhì)中的重復(fù)性測量 (6)8校準結(jié)果 (6)9復(fù)校時間間隔 (6)附錄A電子固體密度天平校準記錄(參考) (7)A.1稱量示值誤差 (7)A.2稱量重復(fù)性 (7)JJF2166—2024ⅡA.3稱量偏載誤差 (8)A.4密度示值誤差及介質(zhì)中重復(fù)性測量 (8)附錄B電子固體密度天平校準證書內(nèi)頁格式(參考) (9)B.1稱量示值誤差校準結(jié)果 (9)B.2密度示值誤差校準結(jié)果 (9)附錄C電子固體密度天平校準結(jié)果不確定度評定方法及示例 (10)C.1電子固體密度天平校準概述 (10)C.2稱量示值誤差測量結(jié)果的不確定度評定 (10)C.3密度示值誤差測量結(jié)果的不確定度評定 (11)C.4稱量示值誤差測量結(jié)果不確定度評定示例 (12)C.5密度示值誤差測量結(jié)果不確定度評定示例 (15)JJF2166—2024ⅢJJF1071《國家計量校準規(guī)范編寫規(guī)則》、JJF1001《通用計量術(shù)語及定義》、JJF1059.1《測量不確定度評定與表示》共同構(gòu)成支撐本規(guī)范指定工作的基礎(chǔ)性系列規(guī)范。本校準規(guī)范給出了電子固體密度天平的校準條件、校準項目和校準方法及不確定度評定方法及示例。本規(guī)范為首次發(fā)布。1電子固體密度天平校準規(guī)范1范圍本校準規(guī)范適用于電子固體密度天平(以下簡稱密度天平)的校準。2引用文件本規(guī)范引用了下列文件:JJG99砝碼JJG1036電子天平JJF1001通用計量術(shù)語及定義JJF1059.1測量不確定度評定與表示JJF1229質(zhì)量密度計量名詞術(shù)語及定義JJF1847電子天平校準規(guī)范GB/T6682分析實驗室用水規(guī)格和試驗方法凡是注日期的引用文件,僅注日期的版本適用于本規(guī)范;凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改單)適用于本規(guī)范。3術(shù)語和計量單位3.1術(shù)語3.1.1固體密度soliddensityρ固體單位體積V中所含物質(zhì)的質(zhì)量m,ρ=3.1.2固體密度標準樣塊soliddensitystandardsample具有穩(wěn)定的物理化學(xué)性質(zhì),賦予了密度值或同時賦予了質(zhì)量值和體積值,用于校準固體密度天平密度示值的實物量具。3.2計量單位使用的單位:毫克(mg)、克(g)、千克(kg),克每立方厘米(g/cm3)、千克每立方米(kg/m3)。4概述密度天平的測量原理是通過電子天平分別測量固體在空氣中和已知密度值的液體介質(zhì)(如:純水)中的質(zhì)量值,基于阿基米德定律計算被測固體的密度值。電子固體密度天平主要由電子天平、托盤、水槽(水桶)、密度架、吊籃和支架等幾部分組成,有上置式和下掛式兩種結(jié)構(gòu),如圖1和圖2所示。JJF2166—202425計量特性5.1稱量示值誤差質(zhì)量稱量示值與加載砝碼的質(zhì)量參考值之差。5.2稱量重復(fù)性質(zhì)量進行重復(fù)測量所得示值間的一致程度。5.3稱量偏載誤差偏離中心點的質(zhì)量示值與中心點質(zhì)量示值之差。5.4密度示值誤差密度測量示值與相應(yīng)密度標準樣塊的參考值之差。5.5介質(zhì)中的重復(fù)性固體密度標準樣塊在介質(zhì)中重復(fù)測量所得示值間的一致程度。圖1上置式電子固體密度天平示意圖1—密度架;2—水槽;3—安裝孔;4—托盤;5—銜接套;6—電子天平圖2下掛式電子固體密度天平示意圖1—電子天平;2—水桶;3—吊籃;4—支架6校準條件6.1環(huán)境條件校準應(yīng)在穩(wěn)定的環(huán)境下進行,應(yīng)滿足如下要求:a)環(huán)境溫度:(20±5)℃,校準期間變化不大于2℃;JJF2166—20243b)相對濕度:30%~85%,校準期間變化不大于15%;c)液溫與室溫之差的絕對值不大于2℃;d)其他條件:校準時不得有影響校準結(jié)果的干擾源。6.2測量標準及其他設(shè)備6.2.1砝碼采用砝碼進行密度天平質(zhì)量稱量示值誤差校準,砝碼應(yīng)符合JJG99的計量要求,其準確度等級為F1等級或以上等級,砝碼的選擇應(yīng)滿足表1的要求。表1砝碼的準確度等級與實際分度數(shù)關(guān)系表實際分度數(shù)(Max/d)砝碼準確度等級1×106<Max/dE2等級或以上等級Max/d≤1×106F1等級或以上等級Max為密度天平質(zhì)量的最大稱量,d為密度天平的實際分度值。6.2.2固體密度標準樣塊采用單只固體密度標準樣塊,如材質(zhì)為不銹鋼、鉛合金、石英玻璃和聚丙烯樹脂等的固體密度標準樣塊進行密度示值誤差測量。固體密度標準樣塊具有包含密度值,或同時包含質(zhì)量值和體積值的有效溯源證書,其密度值的擴展不確定度應(yīng)不大于0.002g/cm3(k=2)。固體密度標準樣塊的。量要求標準密度樣塊材質(zhì)質(zhì)量/最大秤量聚丙烯樹脂、石英玻璃>1/32~1/8>1/8~1/2注:當砝碼用作固體密度標準樣塊時,不得用于其他目的。6.2.3校準用介質(zhì)采用純水作為介質(zhì),其應(yīng)符合GB/T6682《分析實驗室用水規(guī)格和試驗方法》要求的三級及以上蒸餾水或去離子水。6.2.4有他有關(guān)測量用計量器具a)最大允許誤差不大于±0.2℃的溫度計;b)擴展不確定度不大于5%的濕度計。7校準項目和校準方法7.1校準項目a)稱量示值誤差;b)密度示值誤差。7.2校準方法7.2.1校準范圍a)質(zhì)量:校準范圍為密度天平的空載至最大秤量;b)密度:校準范圍選擇密度標準樣塊提供的測量點。JJF2166—202447.2.2校準前的準備a)調(diào)整密度天平水平;b)密度天平通電、開機、預(yù)熱;c)校正密度天平。7.2.3稱量示值誤差應(yīng)在稱量范圍內(nèi)均勻地選擇測量點,測量點不少于5點。測量時,應(yīng)從零載荷開始加載直至密度天平的最大秤量,每次加載完成后待顯示穩(wěn)定記錄密度天平示值,稱量示值誤差用公式(1)計算。式中:E=I-L(1)E—稱量示值誤差;I—密度天平的質(zhì)量示值;L—標準砝碼參考質(zhì)量值mref。7.2.4稱量重復(fù)性7.2.4.1重復(fù)性測量步驟如下:a)選擇接近50%~100%最大秤量的單個砝碼,測量次數(shù)不少于10次;b)測量中每次加載前可以置零;c)如具有自動置零或零點跟蹤裝置,使其處于運行模式;d)加載所選砝碼放至在密度天平的秤盤上,待顯示穩(wěn)定后讀取示值并記錄。7.2.4.2重復(fù)性以標準偏差表示,按照公式(2)計算。(2)式中:s—標準偏差;Ii—第i次稱量示值;I—n次稱量示值的平均值;n—重復(fù)測量次數(shù)。7.2.5稱量偏載誤差a)進行偏載誤差測量時,按照秤盤的形狀,將載荷加放在秤盤中心距離邊緣的1/2處,位置如圖3所示;a)b)c)圖3載荷位置示意圖JJF2166—20245b)選擇試驗載荷約為1/3最大秤量的單個砝碼;c)偏載誤差按照公式(3)計算。δI=ILδI=ILi-IL1(3)δIecci—稱量偏載誤差;ILi—位置i的稱量示值;IL1—中心位置的稱量示值。7.2.6密度示值誤差在配套的容器中注入純水,首先密度標準樣塊在空氣中進行測量,隨后將該密度標準樣塊放入純水中測量,在密度天平上讀取密度顯示示值,密度示值誤差為密度示值與密度標準樣塊參考值之差,按照公式(4)計算。式中:Eρ=ρt-ρr式中:Eρ—密度示值誤差;ρt—密度示值;ρr—密度標準樣塊參考值。注:密度標準樣塊加放到純水中時,應(yīng)確保密度標準樣塊、吊籃及其附件完全浸沒于純水中,并且同時避免純水從容器中溢出。純水溫度不在20℃時,應(yīng)對密度標準樣塊的參考值進行溫度修正。體膨脹系數(shù)見表3,溫度修正按照公式(5)計算。表3固體密度標準樣塊體膨脹系數(shù)表標準密度樣塊材質(zhì)體膨脹系數(shù)/℃-1不銹鋼50×10-6JF1不銹鋼35×10-6石英玻璃15×10-7黃銅53×10-6聚丙烯樹脂24×10-5鉛合金82×10-6(5)式中:ρ(tref)—參考溫度20℃的標準樣塊密度;γ—固體密度標準樣塊的體膨脹系數(shù),℃-1;tmeas—純水的溫度,℃;tref—參考溫度,20℃。JJF2166—202467.2.7介質(zhì)中的重復(fù)性測量介質(zhì)中的重復(fù)性測量可以與密度示值誤差測量同時進行。在密度示值誤差測量過程中,用密度標準樣塊在空氣中進行測量后,在該密度標準樣塊始終保持在純水中的情況下重復(fù)進行3次測量,分別記錄密度天平的顯示值。介質(zhì)中的重復(fù)性測量值為密度天平對純水中密度標準樣塊進行測量的最大值與最小值之差,按照公式(6)計算。式中:δI=I-I式中:δI—介質(zhì)中質(zhì)量測量重復(fù)性;Imax—介質(zhì)中質(zhì)量測量最大值;Imin—介質(zhì)中質(zhì)量測量最小值。8校準結(jié)果校準結(jié)果應(yīng)在校準證書上反映。校準證書至少包括以下信息:a)標題:“校準證書”;b)實驗室名稱和地址;c)進行校準的地點(如果與實驗室的地址不同);d)證書或報告的唯一性標識(如編號),每頁及總頁數(shù)的標識;e)送校單位的名稱和地址;f)被校對象的描述和明確標識;g)進行校準的日期,如果與校準結(jié)果的有效性及應(yīng)用有關(guān)時,應(yīng)說明被校對象的接收日期;h)如果與校準結(jié)果的有效性或應(yīng)用有關(guān)時,應(yīng)對被校樣品的抽樣程序進行說明;i)校準所依據(jù)的技術(shù)規(guī)范的標識,包括名稱及代號;j)本次校準所用測量標準的溯源性及有效性說明;k)校準環(huán)境的描述;l)校準結(jié)果及其測量不確定度的說明;m)校準證書或校準報告簽發(fā)人的簽名、職務(wù)或等效標識,以及簽發(fā)日期;n)校準結(jié)果僅是對被校對象有效的聲明;o)未經(jīng)實驗室書面批準,不得部分復(fù)制證書或報告的聲明;p)經(jīng)校準的電子固體密度天平,發(fā)給校準證書或校準報告,加蓋校準印章。9復(fù)校時間間隔客戶根據(jù)校準結(jié)果、使用頻次和使用條件等情況確定復(fù)校時間間隔。JJF2166—20247附錄A電子固體密度天平校準記錄(參考)委托單位:證書編號:委托單位地址:校準地點:型號/規(guī)格:編號:最大秤量(Max):實際分度值(d):制造廠商:實驗室溫度:℃~℃實驗室相對濕度:%~%純水溫度:℃~℃校準員:核驗員:受理日期:校準日期:校準依據(jù):JJF2166—2024《電子固體密度天平校準規(guī)范》校準所用主要測量設(shè)備名稱測量范圍不確定度/準確度等級/最大允許誤差溯源機構(gòu)證書編號有效期至A.1稱量示值誤差試驗載荷L示值I示值誤差E擴展不確定度U(k=2)A.2稱量重復(fù)性試驗載荷L次數(shù)12345示值I次數(shù)678910示值I標準偏差s:JJF2166—20248A.3稱量偏載誤差試驗載荷L位置12345示值IL偏載誤差δIecciδIecci=A.4密度示值誤差及介質(zhì)中重復(fù)性測量密度標準樣塊密度天平參考值ρr密度示值ρ示值誤差Eρ擴展不確定度U(k=2)空氣中示值m次數(shù)123純水中示值I示值重復(fù)性δIJJF2166—20249附錄B電子固體密度天平校準證書內(nèi)頁格式(參考)B.1稱量示值誤差校準結(jié)果實際分度值(d)=最大秤量(Max)=載荷示值示值誤差不確定度U(k=2)B.2密度示值誤差校準結(jié)果參考值示值示值誤差不確定度U(k=2)JJF2166—2024附錄C電子固體密度天平校準結(jié)果不確定度評定方法及示例C.1電子固體密度天平校準概述C.1.1測量標準:E2等級、F1等級標準砝碼,固體密度標準樣塊。C.1.2校準依據(jù):JJF2166—2024《電子固體密度天平校準規(guī)范》。環(huán)境溫度:(20±5)℃,校準期間變化不大于2℃。相對濕度:30%~85%,校準期間變化不大于15%。液溫與室溫之差的絕對值不大于2℃。C.1.3測量對象:電子固體密度天平。C.1.4測量過程:按照校準規(guī)范要求,用標準砝碼測量密度天平的稱量示值誤差,用固體密度標準樣塊測量密度天平的密度示值誤差。C.2稱量示值誤差測量結(jié)果的不確定度評定C.2.1測量模型測量模型公式:式中:E=I-L(C.1)E—稱量示值誤差;I—密度天平的質(zhì)量示值;L—標準砝碼的參考質(zhì)量值mref。C.2.2不確定度來源分析a)標準砝碼引起的標準不確定度u(mref);b)密度天平示值引起的標準不確定度u(I)。C.2.3測量不確定度評定C.2.3.1標準砝碼引起的標準不確定度u(mref)C.2.3.1.1標準砝碼參考值的標準不確定度um的商標,考()。確定度為其證書中擴展不確定度U與包含因子k(k=2)(C.2)C.2.3.1.2空氣浮力引起的標準不確定度uB空氣浮力引起的標準不確定度按照公式(C.3)計算。uB≈MPE/43(C.3)C.2.3.1.3標準砝碼的不穩(wěn)定性引起的標準不確定度uD標準砝碼的不穩(wěn)定性引起的標準不確定度取其最大允許誤差的三分之一,且服從矩形分布,按照公式(C.4)計算。10(C.4)10JJF2166—202411C.2.3.1.4標準砝碼引起的標準不確定度u(mref)標準砝碼引起的標準不確定度可以通過公式(C.5)計算獲得。C.2.3.2密度天平示值I引起2標(r()u(C.5)C.2.3.2.1由分辨力引起的標準不確定度ud分辨力引起的標準不確定度按照公式(C.6)計算。(C.6)C.2.3.2.2重復(fù)性引起的標準不確定度ur重復(fù)性引起的標準不確定度用標準偏差來表示,對密度天平進行10次重復(fù)性測量,按照公式(C.7)和公式(C.8)計算。如果只進行了一組重復(fù)性測量,該組重復(fù)性引起的標準不確定度可以作為其他載荷重復(fù)性引起的標準不確定度采用。(C.7)ur=s=(C.8)C.2.3.2.3偏載引起的標準不確定度ue稱量示值的標準不確定度可以通過公式(C.10)計算獲得。C.2.4稱量示值誤差的合成標準不確定度ucu2(I)=ud2+ur2+ue2C.2.4稱量示值誤差的合成標準不確定度uc重復(fù)性不確定度分量評定屬于A類評定,其余的不確定度分量評定均屬于B類評定。不確定度分量互不相關(guān),合成標準不確定度按照公式(C.11)計算C.2.5稱量示值誤差測量(C.11)C.3密度示值誤差測量結(jié)果的不c=2×ucC.3密度示值誤差測量結(jié)果的不c=2×uc(C.12)C.3.1測量模型測量模型公式:式中:Eρ—密度示值誤差;ρt—密度示值;Eρ=ρt-ρr(C.13)JJF2166—202412ρr—密度標準樣塊參考值。C.3.2不確定度來源分析a)密度標準樣塊引起的標準不確定度u1;b)介質(zhì)中質(zhì)量測量重復(fù)性引起的標準不確定度u2;c)密度顯示分辨力引起的標準不確定度u3;d)質(zhì)量測量示值引起的標準不確定度u4。C.3.3測量不確定度評定C.3.3.1密度標準樣塊參考值的標準不確定度u1為證書中的擴展不確定度U與包含因子k(k=2)的商,按照公式(C.14)計算。(C.14)C.3.3.2介質(zhì)中質(zhì)量測量重復(fù)性引起的標準不確定度u2按照公式(C.15)計算。(C.15)式中:δIl—介質(zhì)中質(zhì)量測量重復(fù)性;Ia—密度標準樣塊在空氣中的質(zhì)量測量值;Il—密度標準樣塊在純水中的質(zhì)量測量值;ρa—1.2kg/m3;ρl—998.2kg/m3。C.3.3.3密度顯示分辨力引起的標準不確定度u3按照公式(C.16)計算。(C.16)式中:dρ—密度示值分辨力。C.3.3.4質(zhì)量測量示值引起的標準不確定度u4按照公式(C.17)計算。(C.17)式中:ua—密度標準樣塊在空氣中質(zhì)量測量值的標準不確定度。C.3.4密度示值誤差的合成標準不確定度uc按照公式(C.18)計算。C.3.5密度示值誤差測量結(jié)果(C.18)計算取。包含因子k=2,則密度示值誤差測量結(jié)果的擴展不確定度按照公式(C.19)C.4稱量示值誤差測量結(jié)果不確定度評定示例C.4.1有關(guān)數(shù)據(jù)U=k×uc=2×ucC.4稱量示值誤差測量結(jié)果不確定度評定示例C.4.1有關(guān)數(shù)據(jù)采用標準砝碼對一臺電子固體密度天平進行測量,得到的試驗數(shù)據(jù)如表C.1所示。JJF2166—202413電子固體密度天平、標準砝碼信息如下:a)固體密度天平最大秤量:210g;b)固體密度天平質(zhì)量測量分辨力:1mg;c)標準砝碼的質(zhì)量測量范圍:(1~500)g;d)標準砝碼的準確度等級:E2等級。表C.1稱量示值誤差不確定度評定示例數(shù)據(jù)試驗載荷L/g示值I/g示值誤差E/mg0.0000.000050.00050.0011100.000100.0033150.000150.0000200.000199.998-2210.000209.998-2試驗載荷L/g序號12345200.000示值/g199.999200.003200.003200.005200.004序號678910示值/g200.003200.007200.005200.004200.002標準偏差s:2.1mg試驗載荷L/g位置12345100.000示值/g100.005100.004100.002100.006100.009偏載誤差δIecci/g-0.001-0.0030.0010.004δIecci=4mgC.4.2試驗載荷為200g的不確定度分量的計算C.4.2.1標準砝碼引起的標準不確定度u(mref)(1)標準砝碼參考值的標準不確定度um其不確定度為標準砝碼參考值的標準不確定度為其擴展不確定度U與包含因子(k=2)的商,其不確定度為(2)標準砝碼的不穩(wěn)定性引起的標準不確定度uD標準砝碼的不穩(wěn)定性取其最大允許誤差的三分之一,且服從矩形分布,其標準不確定度為(3)空氣浮力引起的標準不確定度u(3)空氣浮力引起的標準不確定度uBJJF2166—202414空氣浮力引起的標準不確定度為(4)標準砝碼