工程管理前沿2023年5期

界面张力仪示值误差的不确定度评定

闫菁 戴荣 吴郅俊 冯涵

云南省测试计量技术研究院  云南昆明  650500

1、概述

1.1 采用评定依据：JJF 1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》

1.2 被测量的对象：界面张力仪，测量范围：（0～500）mN/m。

1.3 采用标准器具：标准砝码：1mg~500g ；万能工具显微镜：（0~200）mm；数显游标卡尺：（0～500）mm。,

1.4 测量方法依据：JJF1464-2014《界面张力仪校准规范》

1.5 测量方法

依据JJF1464-2014《界面张力仪校准规范》，对采用铂金环法和铂金板法测量的表面张力仪的示值误差进行不确定度评定研究。

对仪器进行检定校准，示值误差为仪器的测试值与实际真值之差。实际真值采用上一级更准确的溯源工具获得标准值。铂金环法和铂金板法进行表面张力测量的原理均为拉起液膜法，即基于探针（铂金环或者铂金板）接触液体之后又抬起的过程中，探针所连接的天平感知重力的变动，从而计算得到在探针拉起液膜破裂那一瞬间（接触角为0°）的重力，通过测量重力与润湿周长计算得到液体表面张力根据以上原理，校准过程为在规定环境条件下，用标准砝码直接测量界面张力仪，每个校准点重复测量n次，以n次测量值的算术平均值作为张力的校准结果；用非接触式几何量测量标准装置和游标卡尺检测铂金板底面长和宽。据此计算校准结果和理论张力的示值误差。

2、评定模型

2.1数学模型        

示值误差计算的模型如下：

3、 不确定度来源分析

根据张力仪的示值误差的计算模型，采用GUM法计算标准不确定度为：

3.1  n次测量平均值的标准不确定度评定     

3.2  参考值的标准不确定度评定

4、不确定度评定测定实例

4.1  输入量m的标准不确定度评定

测定样品为上海衡平仪器仪表有限公司的BZY-1全自动表面张力仪，校准地点在云南省昆明市。以铂金板法为例进行评定。采用专用砖码模拟重力，采用铂金板法测量得到6次测量，其中其理论张力值412.5mN/m（标准砝码值2g）的测量结果见表1。采用数显式游标卡尺进行铂金板法计算常数的测量，测量结果见表2，铂金环法计算常数的测量结果见表3。

表1 铂金板法表面张力仪测试结果

表2 铂金板法计算常数测量结果

4.2  测量平均值的标准不确定度评定

4.3  参考值的标准砝码不确定度

4.4  示值误差的标准不确定度评定

4.5  不确定度评定示例

对BZY-1全自动表面张力仪的全称量范围进行校准，得相关结果表3所示。

参考文献：

[1]JJF 1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》.

[2]GB/T 8170-2008《数值修约规则与极限数值的表示》.

[3] JJF 1464-2014《界面张力仪校准规范》规定.