影響密度計校準結(jié)果的因素有多種,本文從主標準器、配套設(shè)備、校準環(huán)境、校準方法及人員的熟練程度等方面分析了其對密度計校準結(jié)果的影響,指出了正確的操作方法。通過與中國計量科學(xué)研究院進行密度計校準比對,證明了校準結(jié)果的準確與可靠。
密度計是測量液體密度最常用的儀器,它在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究、醫(yī)療衛(wèi)生及國防等領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。隨著石油化工、食品工業(yè)、醫(yī)藥衛(wèi)生等各項事業(yè)的迅速發(fā)展,在控制生產(chǎn)工藝、保證產(chǎn)品質(zhì)量、商貿(mào)等方面對密度量值的準確度均有明確的要求,密度計的量值是否準確可靠,直接影響到液體密度測量的準確性,因此必須對其進行校準。
密度計校準結(jié)果的準確性受多種因素的影響,它不僅與主標準器、密度檢定液和技術(shù)人員的技術(shù)水平有關(guān),還與操作方法有關(guān)。作者憑借多年從事密度計量工作積累的經(jīng)驗,針對密度計校準中的問題,提出了一些見解,通過分析影響密度計校準的各種因素,指出了密度計校準的正確的操作方法。
采用直接比較法,按照檢定規(guī)程的要求開展密度計校準。將被檢密度計與標準密度計同時浸入同一檢定液中,直接比較其分度表上的示值,校準時如果校準液與被校密度計實際使用的液體不同,則進行毛細常數(shù)修正,最后經(jīng)過一系列計算得出被校密度計的修正值。
校準工作中,密度計校準結(jié)果準確性主要受主標準器、配套設(shè)備、校準環(huán)境、校準方法及人員的熟練程度等多方面的影響。
主標準器是指標準密度計,其量值是否準確直接影響密度計校準結(jié)果的準確性,因此必須對其進行質(zhì)量控制。在密度計校準工作中,由于主標準器頻繁使用,或因其玻璃材質(zhì)的體積收縮,密度計干管內(nèi)的標尺會發(fā)生位移,使密度計量值發(fā)生變化。
另外,密度計壓載室內(nèi)通常用鉛粒封住,使用時間長了,可能因鉛粒松動,使得密度計重心偏移,影響測量結(jié)果。因此對于標準密度計,要正確使用和維護,并進行周期檢定,同時還要在兩個檢定周期內(nèi)至少進行一次期間核查。核查方法有多種,可以用標準密度計測量有準確密度量值的液體,也可用標準密度計對密度量值穩(wěn)定的密度計進行檢定,比較其量值的變化。
液體毛細常數(shù)決定于液體本身的特性,它與液體的表面張力有關(guān)。液體自身的清潔程度會影響表面張力,且張力隨時間變化而變化,這種變化對表面張力大(即毛細常數(shù)大)的液體更為顯著,實驗表明這項誤差對浮計示值的影響估計為0.1個分度值。在條件允許時,盡量用一定純度的試劑配制,以減少表面張力,并且避免因雜質(zhì)存在,影響人的視覺分辨力,從而影響測量結(jié)果的準確性。
按照檢定規(guī)程的要求,檢定標準密度計時,控制室溫與液溫之差不超過2℃,檢定工作密度計時,室溫與液溫之差不超過5℃。由于密度計的玻璃膨脹系數(shù)會由于密度計的玻璃膨脹,使密度計干管標尺密度值發(fā)生變化,變化量為Δρ=ΔtΔβρ,因此校準時,要控制室溫與液溫相對穩(wěn)定,一般控制室溫在(20±5)℃為宜。
光線直射在密度計上,會使形成的彎月面與干管切線變細,影響視覺判斷,產(chǎn)生較大的讀數(shù)誤差。因此校準開始時,室內(nèi)要盡量避免陽光直射。
室內(nèi)如有氣流,則會使密度計漂浮不定,影響視覺判斷,同時由于密度計穩(wěn)定時間較長,液溫容易不均勻,造成測量誤差,因此校準時要避免有氣流。
校準前先將標準密度計、被校準密度計、檢定筒、攪拌器等洗凈干燥后,置于檢定室內(nèi),清洗好的玻璃儀器內(nèi)壁應(yīng)不掛水珠,清洗干凈的密度計不要用手觸摸標尺的干管部位。如果器具不清潔,不僅會污染密度液,還會使密度計干管沾附過多液體,給測量結(jié)果引入誤差。
將密度液小心地倒入檢定筒內(nèi)中,并攪拌均勻,調(diào)整密度液到標準密度計校準點上下2個分度值之內(nèi),否則對測量結(jié)果產(chǎn)生較大誤差。
目前,市面上密度計質(zhì)量參差不齊,一些生產(chǎn)密度計的廠家受利益的驅(qū)使,忽略產(chǎn)品質(zhì)量,有的企業(yè)甚至沒取得“生產(chǎn)計量器具許可證”而私自生產(chǎn)密度計。因此校準前必須進行外觀檢查。密度計內(nèi)不得有霧氣、柳紋、裂紋,壓載室不得有松動,如有一項不符合要求,則判為不合格,不再進行示值校準。
用手輕提標準和被檢密度計干管頂端,即左右兩手要捏住密度計干管上端,不要捏到干管標尺處,將其緩緩浸入密度液中,待接近平衡位置時再慢慢放手,否則,密度計因上下波動,干管上沾有液體,增加了密度計的質(zhì)量,使測量結(jié)果偏低。
因此校準時,一定要熟練操作,使其在校準點上下三個分度值內(nèi)波動,并穩(wěn)定1~3min,這一點對于硫酸水溶液、硫酸氫乙酯這類粘性液體或碘化鉀-碘化 汞尤為重要,尤其是碘化鉀和碘化 汞液。另外,密度計不要相互碰撞或吸附在一起,更不能附著在檢定筒的內(nèi)壁上,否則,由于存在支撐力,相應(yīng)增加了浮力,給校準結(jié)果帶來誤差。
對于液體要充分攪拌,以使筒內(nèi)液溫均勻穩(wěn)定,同時要注意不得產(chǎn)生氣泡,因為氣泡的存在,液體內(nèi)部不均勻,同時氣泡還可附著在密度計上,使密度計體積增加,產(chǎn)生示值誤差。
用密度計讀數(shù)的方法按規(guī)程的規(guī)定進行,除標明按彎月面上緣讀數(shù)外,其它均按下緣讀數(shù)。無論按上緣還是下緣讀數(shù)均應(yīng)先用眼睛對準彎月面上緣或下緣,與干管相切于兩條相鄰標記即分度值間的位置,并判斷出占分度值的十分之幾,估讀到分度值的十分之一。如果密度計刻線較細時,可以配以讀數(shù)放大鏡。使用硫酸檢定液時,為消除或盡量減少液體表面張力變化的影響,必須采用溢出法,使密度液表面一層液體溢出,形成好的彎月面,可減少讀數(shù)誤差,提高測量結(jié)果的準確度。
密度計在液體中平衡時,液面以上那部分體積受到空氣浮力的影響,由于這部分體積小,在通常狀態(tài)下,空氣變化很小,因此空氣浮力引入的誤差可忽略不計。
將兩支具有同一標準溫度和同樣材料的密度計,浸入同一非標準溫度的密度液中校準時,由于兩支密度計體積改變所導(dǎo)致的誤差相同,在比較其示值時被抵消,故只要液體溫度均勻一致,無需做溫度修正,若標準和被檢密度計的標準溫度不同,而又在同一標準溫度密度液中校準,則須作溫度修正。
由于各種液體的毛細常數(shù)不同,如密度計實際工作中測量液體密度和檢定時的液體不一樣,則會產(chǎn)生較大的誤差,為了消除此誤差,必須進行毛細常數(shù)修正,因此在檢定用液與實際使用液體不一致時,毛細常數(shù)修正很重要,如果不進行修正,將對校準結(jié)果產(chǎn)生較大的影響。
影響密度計校準的因素很多,在工作中要首先了解各種影響因素,并針對每一影響因素,采用正確的操作方法,盡可能消除其影響,減小測量誤差。必須保證主標準器的量值準確和穩(wěn)定,注意密液的配制方法,正確控制校準過程中的各個環(huán)節(jié),才能提高密度計校準結(jié)果的準確性,確保密度量值準確和可靠。