赞恩杯黏度计校准方法及不确定度评定.pdf 11页VIP

宋洁王琳

来源：《品牌与标准化》2022年第03期

行了详细的介绍，希望可以为相关计量检定工作提供参考依据。

【关键词】赞恩杯黏度计;校准;修正系数;不确定度

【DOI编码】10.3969/j.issn.1674-4977.2022.03.011

CalibrationMethodandUncertaintyEvaluationofZahnViscosityCups

DONGJia，SONGJie，WANGLin

（LiaoningInstituteofMeasurement，Shengyang110004，China）

Abstract：ThispaperintroducesthecalibrationmethodofmainparametersofZaneViscosity

Cupsandtheuncertaintyevaluationprocessofcorrectioncoefficientindetail，hopingtoprovide

referencebasisforrelevantmetrologicalverification.

Keywords：ZaneViscosityCups;calibration;correctionfactor;uncertainty

赞恩杯黏度计是一种测量黏度的仪器，也有音译为柴氏杯、蔡恩杯。常见的赞恩杯是用不

锈钢材料制成的，在杯子底部中心位置有一小孔，有很长的柄连接到杯的两端，其工作原理是

液体样品在自身重力的作用下产生流动，以一定量的液体样品在一定温度下从赞恩杯中流出的

时间来描述液体样品的黏度。

1赞恩杯黏度计修正系数测量条件和方法

1.1校准条件

1）环境条件：温度（20±1），相对湿度，测试时周

围应无振动干扰。

2）校准设备和材料：国家二级及以上有证黏度标准液;秒表;温度计;恒温装置;清洗溶液

等。

3）被校准对象：赞恩杯黏度计。

1.2校准方法

1.2.1校准前的准备

;赞恩杯必须有型号、规格、编号等唯一性标

识。将赞恩杯清洗干净，用蘸溶剂的绸布擦拭干净后干燥备用。按表1选择两种不同黏度的标

准液放入恒温装置，如使用恒温箱则将标准液和赞恩杯一同放入。恒温装置控制在校准温度

±1内，持续20～30min。

1.2.2测量重复性

按照公式（1）计算同种黏度标准液的两次流动时间t和t间的重复性，测量重复性应不

i1i2

大于2%。

其中，为第i种标准液测量重复性;t为第i种标准液第一次

iti1

1.2.3修正系数（K）复现性

根据表2中所给出的公式计算两种标准液的标准流出时间t和t。按照式（2）计算K

n1n21

和K。

2

按照式（3）计算修正系数复现性，修正系数复现性应不大于3%。

1.2.4修正系数

在修正系数满足要求后，按照式（4）计算赞恩杯修正系数。

其中，K为修正系数;K为第1种标准液测量的修正系数;K为第2种标准液测量的修正系

12

数。

2赞恩杯黏度计示值误差不确定度评定

依据规范中的方法采用直接测量法测量，赞恩杯放入恒温的标准液中，将杯体从标准液中

垂直提起，用电子秒表测量标准黏度液的流出的时间，通过计算公式得到赞恩杯的修正系数。

下面以5#赞恩杯为例，对修正系数的不确定度进行评价。

2.1数学模型及不确定传播率

2.1.1修正系数数学模型

其中：k为修正系数;kn1为第1种标准物质的测量时间，s;tn2为第2种标准物质的测量时

间，s;t1为第1种标准物质的标准流出时间，s;t2为第2种标准物质的标准流出时间，s;v1为第1

种标准液在校准温度下的标准黏度值，mm2·s-1;v为第2种标准液在校准温度下的标准黏度

2

值，mm2·s-1。

2.1.3灵敏度系数

2.2标准不确定度的来源

测量过程中影响测量结果不确定度的因素很多，总的来说分为由黏度液带来的不确定度和

测量时间带来的不确定度。由黏度液带来的不确定为：标准黏度液带来的不确定度，黏度液随

时间变化带来的不确定度，恒温槽温度波动带来的不确定度。测量时间带来的不确定度为：计

时器引入的不确定度，重复测量引入的不确定度。

2.2.1标准黏度液引入的相对标准不确定度

校准5#杯使用的是GBW13608和GBW13609号标准黏

度液，由黏度液的标准物质证书可知，标准黏度液的不确定为U=0.33%，k=2，则由标

rel

准黏度液引入的相对标准不确定度为：

u（v）=u（v）=0.165%（8）

rel11rel12

2.2.2标准黏度液随时间变化引入的相对标准不确定度

由于标准黏度液成分复杂，即使在恒温、避光的条件下保存，仍然存在挥发和氧化等现

象。由经验可知，标准黏度液随时间的变化率约为0.2%/年，此项不确定度可视为均匀分布，

则得到标准黏度液随时间变化引入的相对标准不确定度为：

2.2.3标准黏度液随温度波动变化引入的相对标准不确定度

由经验可知，当温度在20±1℃，对标准黏度液的影响为。依据规范要求，恒

温槽的温度波动为±0.1℃。温度波动对黏度液带来的不确定度可视为均匀分布，则得到恒温槽

温度波动带来的相对标准不确定度为：

2.2.4重复测量引入的相对标准不确定度

依据规范要求，5#赞恩杯需要用GBW13608和GBW13609号标准黏度液重复测量2次，

测量结果见表3。

采用极差法，则可得重复测量引入的相对标准不确定度为：

2.2.5计时器误差引入的相对标准不确定度

0.1s。则由计时器引入的相对标准不确定度为：

2.3标准不确定度汇总

标准不确定度汇总情况见表4。

2.4合成标准不确定度

以上各标准不确定度分量互不相关，则合成标准不确定度为：

2.5扩展不确定度的评定

取包含因子k=2，修正系数测量结果不确定度为：

U=k×U=2×0.33%=0.7%（25）

relrel

2.6测量不确定度报告

修正系数校准结果的扩展不确定度为：

U=0.7%，k=2（26）

rel

3结语

本文依据JJF（辽）5082021《赞恩杯黏度计校准规范》对赞恩杯黏度计的修正系数不确

定度进行了评定，最终给出了赞恩杯黏度计修正系数的不确定度。

【参考文献】

[1]测量不确定度评定与表示：JJF1059.1—2012[S].

[2]赞恩杯黏度计校准规范：JJF（辽）508—2021[S].