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界面张力仪测量方法与标准

来源:品牌与标准化 浏览 70 次 发布时间:2024-07-05

界面指的是兩相接触的约几个分子厚的过渡区,分子间的作用力形成液体的张力,张力值大小能够反映物理化学性质及其物质组成,是相关行业考量产品质量的重要指标之一。界面张力仪能够测量各类液体的表面张力(液-气相界面)和液体的界面张力(液-液相界面),因此在石油、化工、食品、电力等行业均有十分广泛的应用。

1概述

1.1测量依据

测量依据为JJF 1464-2014《界面张力仪》。

1.2测量标准

F1等标准质量砝码。

1.3测量方法

先将装置清零,然后按照力值递增方向逐点施加砝码,记录被测仪器的示值,该过程重复测量三次,计算测量数据的算数平均值作为测量结果,按照式(1)计算示值误差。

2数学模型及不确定度传播率

2.1数学模型

[q=F-FS]

其中:q——示值误差;

FS——为根据质量砝码作用计算的理论张力值;

F——为被测仪器的显示值。

2.2灵敏系数

[c1=qF=1],[c2=qFS=-1]

3不确定度的来源

不确定度的来源主要有读数分辨力的不确定度、测量重复性的不确定度和理论张力值的不确定度。

4标准不确定度评定

对一台界面张力仪进行检测,得到各个测量点的结果,如表1所示。

4.1测量重复性的不确定度[u(S1)]

由于测量次数为3次,因此选用极差法。由表1可知,测量点为20 mN/m时,极差为0.02 mN/m,此时极差系数为1.69,则:

[u(S1)=0.02/1.69=0.0119]mN/m

4.2读数分辨力的不确定度[u(S2)]

读数分辨力为0.01 mN/m,则:

[u(S2)=(0.01/2)/1.732=0.00289]mN/m。

4.3理论张力值的不确定度[u(S3)]

理论张力值的计算公式为:

[Fs=m×g2×S]

其中:m——标准砝码的质量;

g——重力加速度,常数;

S——铂金环的计算常数,常数。

数学模型:

[u2S3=c23u2m]

灵敏系数:

[c3=g2S]

标准砝码为F1等,100 mg的最大允许误差为±0.05 mg,[u(m)=0.05/1.732=0.029]mg,计算得到:

[u(S3)==0.00598]mN/m

5合成标准不确定度[uc]

[uS2]小于[uS1],合成时只考虑[uS1],且各分量彼此互不相关,则:

[uc=u2S1+u2S3=0.0134]mN/m

6扩展不确定度

取[k=2],[U=kuc=0.03]mN/m。

7扩展不确定度汇总表

其它各个测量点的评定方法和过程与上述内容类似,其中300 mg标准值是利用一个100 mg砝码与一个200 mg砝码叠加得到,400 mg标准值是利用两个200 mg砝码叠加得到,在这两个测量点下计算[u(S3)]的时候,应将两个标准砝码的MPE引入的不确定度先合成一次,然后再利用灵敏系数计算得到[u(S3)]。经过计算得到各个测量点的扩展不确定度,如表2所示。