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界面张力仪的校准方法及其性能影响分析与研究

2020-03-24 09:43:43 《科技资讯》 2020年1期

马兴 郭贵勇

摘? 要:先容了界面张力仪的工作原理和用途,建立了界面张力仪校准结果的测量模型,分析了各不确定度分量主要来源,结合测量实例具体数据,对其合成不确定度进行分析评定,对各不确定度分量进行计算并得出合成不确定度和扩展不确定度,最终可得出该项目的校准测量能力,为我国电力、石油、化工、铁路等行业提供的技术支撑。

关键词:界面张力仪? 校准方法? 测量? 性能影响? 不确定度评定

中图分类号:TH871 ? ?文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2020)01(a)-0064-02

Abstract: This paper introduces the working principle and application of the interface tension instrument, establishes the measurement model of the calibration results of the interface tension meter, analyzes the main sources of each uncertainty component, analyzes and evaluates the synthetic uncertainty combined with the concrete data of the measurement example, calculates each uncertainty component, obtains the synthetic uncertainty and extended uncertainty. Finally, the calibration and measurement ability of the project can be obtained. Overall, this paper can provide strong technical support for chemical industry, railway and other industries in our country.

Key Words: Interface Tensiometer; Calibration Method; Measurement; Performance Impact; Evaluation of Uncertainty

分子间的作用力形成液体的界面张力或表面张力,张力值的大小能够反映液体的物理化学性质及其物质构成,是相关行业考察产品质量的重要指标之一。界面张力仪由张力测量装置、试验台、可控移动装置及铂金环或铂金板组成界面张力仪采用圆环法在非平衡的条件下,测量各种液体表面张力(液-气相界面)及矿物油与水的界面张力(液—液相界面)。该仪器广泛适用于电力、石油、化工、铁路等行业生产过程与产品中界面张力的测定[1-3]。

1? 界面张力仪的校准

界面张力仪是采用圆环法在非平衡的条件下,测量各种液体表面张力及矿物油与水的界面张力,能可靠的指示出亲水氧化物的存在情况。对界面张力仪的校准研究院用专用砝码(最大秤量:1000g,MPE:±0.1%)直接测量张力仪,测量3次,其3次测量的算术平均值与理论值之差即为张力仪张力值的示值误差[4,5]。

2? 界面张力仪的示值误差不确定评定

2.1 测量模型

△=-F ? ? ? ? (1)

式中:△为张立仪的示值误差;

为张力仪示值的算术平均值;

F为根据专用砝码质量计算的理论张力值。

其中,张力仪的理论张力F:

(2)

式中:m为专用砝码质量;

g为校准点重力加速度;

S为对应铂金环的计算常数,由制造商提供。

2.2 标准不确定度分量的评定

2.2.1 输入量的标准不确定度u()的评定

的不确定度主要包括张力仪的测量重复性引入的标准不确定度和张力仪示值分辨力引入的标准不确定度。

2.2.2 张力仪示值重复性引入的标准不确定度u(1)

选一台张力仪,用1g标准砝码进行连续3次测量,得到测量列见表1。

在实际测量中,在重复性条件下重复测量3次,考虑为均匀分布,极差系数C=1.69,因此:

=0.007mN/m ? ? ? ?(3)

2.2.3 张力仪示值分辨力引入的标准不确定度u(2)

张力仪示值分辨力为r=0.01mN/m,将其看作均匀分布:

mN/m ? ? ? ?(4)

2.2.4 输入量的标准不确定度u()

mN/m ? ? ? ?(5)

2.3 输入量F的标准不确定度u(F)的评定

u(F)的评定:理论张力值的扩展不确定度控制在张力仪允差绝对值0.5%F/3以下,顾可忽略其对校准结果的影响。

2.4 扩展不确定度评定

取包含因子k=2,則扩展不确定度为:

U=k·.u()=0.02mN/m ? ? ? ?(6)

2.5 张力仪各测量点测量结果不确定度评估

根据JJF 1464-2014 《界面张力仪校准规范》规定,张力仪的测量范围为20~500mN/m,其测量不确定度见表2。

3? 结语

保证界面张力仪的准确性,通过校准等方法实现量值的溯源性,在电力、石油、化工、铁路等行业的质量控制中起到重要作用;该文先容省计量科学研究院对界面张力仪仪进行校准方法和不确定度评定方法。

参考文献

[1] 国家质量监督检验检疫总局.JJF 1464-2014,界面张力仪校准规范[S].北京:中国质检出版社,2014.

[2] 刘宏生.高温高压润湿性及界面张力仪功能扩展的探讨与应用[J].石油工业技术监督,2016(5):1-3.

[3] 吴一慧,王尤富,董智清,等.用SITE-04型张力仪测定界面张力影响因素研究[J].石油天然气学报,1998(1):50-53.

[4] 牟菡渝.三元复合驱表活剂界面张力影响因素初步研究[J].中国石油和化工标准与质量,2012,32(7):24.

[5] 周小江.界面张力仪校准装置示值误差测量值的不确定度评定[J].计量与测试技术,2017(7):53-54.

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