液体表面张力对静力称量法固体密度测量的影响

液体静力称量法是固体密度测量最常用也是测量准确度较高的一种方法。基于阿基米德原理,研究了表面张力对固体密度测量结果的影响。实验选取纯水和纯酒精2种液体作为工作介质,采用一套高准确度液体静力称量装置测量同一固体样品的密度值。实验结果表明,在表面张力小的液体（纯酒精）中固体样品密度测量结果的分散性明显优于在表面张力大的液体（纯水）中固体样品密度测量结果的分散性,为今后提高固体密度测量准确度提供参考方向。     

基于液体静力称量法的玻璃浮计校准结果的不确定度分析

液体静力称量法是近年来在密度计校准中所采用的一种高准确度的测量方法,这种方法通过一套完整的基于静力称量法的密度计校准系统来实现。该系统依据阿基米德浮力原理,采用性能稳定的石英环作为参考标准固体密度,以密度稳定、表面张力低的正十三烷为工作标准液体,通过将浮计主体浸入标准液体至于管待测刻线,然后根据空气中和液体中两次浮计称重测量值,最终计算出当前刻线对应密度点的修正值。本文主要以122#(930)基准浮计的校准为例,对影响该基准浮计测量结果的各种因素作了详细的分析,并对各个分量所引入的不确定度进行了数值计算,最终得出该基准浮计对应密度测量范围校准结果的合成标准不确定度及扩展不确定度,进一步验证了该套校准系统的测量有效性和科学性。     

NRLM和IMGC固体硅密度基准双边比对的评述

为确定阿佛加德罗常数 ,意大利计量院 (IMGC)和日本国家计量研究院 (NRLM)分别建立各自的单晶硅球固体密度基准。本文介绍了两个硅球首次比对的结果 :NRLM以绝对法测量出IMGC硅球的质量和体积 ;IMGC采用液体静力法 ,通过比较两个硅球 ,测定NRLM硅球的密度。并且 ,双方还分别对IMGC硅球的直径进行了测量。测量结果的一致性很好 :密度不确定度 <0 .16× 10 -6,质量不确定度 <0 .1× 10 -6,体积不确定度 <0 .0 6× 10 -6,直径不确定度 <0 .0 4× 10 -6。     

NRLM和IMGC固体硅密度基准双边比对的评述

为确定阿佛加德罗常数,意大利计量院(IMGC)和日本国家计量研究院(NRLM)分别建立各自的单晶硅球固体密度基准.本文介绍了两个硅球首次比对的结果NRLM以绝对法测量出IMGC硅球的质量和体积;IMGC采用液体静力法,通过比较两个硅球,测定NRLM硅球的密度.并且,双方还分别对IMGC硅球的直径进行了测量.测量结果的一致性很好密度不确定度＜0.16×10-6,质量不确定度＜0.1×10-6,体积不确定度＜0.06×10-6,直径不确定度＜0.04×10-6.     

基于压浮原理的单晶硅球密度比较测量方法研究

为了克服单晶硅球密度测量静力称重法精度受液体表面张力的影响,研究了压浮法进行单晶硅球密度精密比较测量方法和测量系统。在一定的温度下,调节压力,利用液体压缩系数控制液体密度使标准单晶硅球和被测单晶硅球稳定悬浮于工作液体中,通过温度、压力和悬浮高度的测量,计算出二者之间的密度差值。通过双层控温系统保证了液体温度长期波动在±0.25 mK内,利用标准单晶硅球在不同温度-压力悬浮条件线性关系计算出液体压缩系数。试验证明,压浮法测量装置实现了单晶硅球密度差值的精密测量,标准测量相对不确定度为2×10^-7。     

空气中双称量法砝码体积测量方法的研究

利用被测砝码和参考砝码在2种不同密度的空气介质中比较称量时,砝码间的质量差与空气密度差成线性变化这一特性,通过最小二乘法拟合质量差随空气密度差变化的曲线,提出了空气中双称量法砝码体积测量方法。基于空气中双称量法砝码体积测量数学模型和测量装置工作原理,分析影响测量结果的3个主要因素:2次测量的大气压变化范围,砝码表面解吸作用和质量比较仪计量特性。以10g~1kg OIML不锈钢砝码为例,将该方法测得的体积与液体静力比较法的测量结果比对,En值评定结果小于1。     

液体静力称量法液体密度测量及其不确定度评定

介绍了液体静力称量法测量液体密度的原理并给出液体密度的计算公式,对影响测量结果的各种因素作了详细的分析,并对各个分量所引入的不确定度进行了数值计算,得出液体密度最终测量结果的合成标准不确定度.     

密度副基准的量值复现

介绍了静力称量法基本原理、测量装置及测量过程、参数控制。采用静力称量密度量值传递方法实现了从单晶硅球密度到副基准密度计组全部137只浮计的量值复现,并对不同密度段的基准浮计进行了测量不确定度评估。     

基于激光和机器视觉的微量液体容量计量方法

针对玻璃量器的液体容量计量,提出一种基于激光和机器视觉技术的液位测量方法。建立了标准玻璃量器液位高度和容量对应关系的容积表,通过测量得到液位高度就能得到对应的液体体积值;采用数字图像处理等技术,使用高精度摄像头和图像处理软件,提取特征元素,实现玻璃量器中液体体积的高精度测量。设计了和静力衡量法的比对试验进行方法验证,对于100mL的玻璃量器,测量装置引用误差优于0.2%,拟合算法的扩展不确定度为0.137%(k=2),测量重复性为0.08%。     

基于Karl Fischer电位滴定原理的超微量液体容积精密测量方法

为克服静力称重法受蒸发量影响大的不足,同时适应在线测量的需要, 根据法拉第定律和Karl Fischer电化学分析原理,研究了超微量液体电位滴定测量法。通过测量电解过程中所消耗电量进行微量液体水含量的计算,并结合液体密度测量可以计算出超微量液体容积。设计了这种非静力称重方法的测量系统,采用与静力称重测量系统比对试验的方式对这2种方法进行了验证,试验数据表明超微量液体电位滴定测量法和静力称重法测量结果具有良好的一致性,均符合ISO 8655的技术要求,但测量值偏大。与静力称重法相比,对测量环境要求低,易于实现在线测量,而且可以有效减少液体蒸发对测量结果的影响。     

基于静力称重法的玻璃浮计校准方法研究

采用单晶硅环作为参考标准固体密度,以密度稳定、表面张力低的正十三烷为标准工作液体,选用CCD图像测量系统进行玻璃浮计刻度和液面位置的对准,设计了玻璃浮计校准系统。根据空气中和液体中两次玻璃浮计称重测量值可以计算出当前刻度对应的修正值。对密度测量范围为770~790kg/m³,最小分度为0.2kg/m³的玻璃浮计进行了测量,并与德国国家物理技术研究院进行了双边比对,验证了玻璃浮计校准系统的有效性。     

用于量值传递的高精度单晶硅球质量测量研究

基于单晶硅球与现行常用砝码的物理特性差异,提出空气浮力修正改进计算方法。通过对硅球质量测量时空气密度瞬态变化分析,得出单次测量序列中存在6种不同空气密度变化序列,根据不同精度等级测量对各环境参数变化限值的要求,利用CIPM公式计算环境条件动态变化下的空气密度变化量,分析得出即使在恒温恒湿精密实验室下开展测量,相邻2次测量间由于环境参数变化带来的空气密度变化幅度可达1×10^-4kg/m3。并以铂铱合金砝码作为参考砝码开展对标称质量值为1kg的高精度单晶硅球进行质量测量时,通过实验验证测量环境空气密度在单个测量序列中产生浮动变化时,采用改进后的空气浮力修正算法可减少15.1～30.2μg的计算误差。     

支撑共振法测量液体密度的研究

采用支撑共振法测量材料杨氏模量的实验装置,由分离变量法近似求解内部含液体管状材料横振动Housner方程,得到管状材料内部液体密度计算公式。通过实验测量并计算了蒸馏水及不同浓度蔗糖溶液的密度值,得到的实验值与理论值之间的相对误差在正常误差范围3%以内。     

一种立式磁致伸缩液位计校准装置的研制

作为一种高精度液位测量装置,磁致伸缩液位计应用日渐广泛。针对现有磁致伸缩液位计校准装置存在的操作复杂、设备占地面积大、精度相对较低等问题,设计了一种立式磁致伸缩液位计校准装置,采用高精密光栅尺作为测量标准,应用机械定位方法实现液位计的快速装调,采用竖直导轨系统自动实现浮子的上下定点移动,通过专用控制软件实现液位计的自动精确测量。对该装置进行测量不确定度评定,证明其具有很好的准确性与可靠性,可有效满足紧凑空间下测量范围为0~2 m的磁致伸缩液位计的校准需求,具有技术推广价值。     

一种纯水机内置在线监测仪表的现场校准方法

为满足实验室纯水机内置在线监测仪表的现场校准需求,建立了一套由高精度电导率仪、总有机碳分析仪和可调流速缓冲装置组成的标准测量装置。通过将纯水机在线监测仪表的测量结果与标准测量装置的测量结果进行比较,实现了纯水机在线电导率/电阻率和总有机碳监测仪表的现场校准。对11家实验室纯水机进行现场试验和分析。结果表明:纯水机在线电导率仪器相对示值误差在-2.4%～15%,测量扩展不确定度为1.7%(k=2);总有机碳仪器相对示值误差为-98%～125%,测量扩展不确定度为4.8%(k=2)。     

肺功能仪用定标筒容量校准方法

提出一种以静力称重法为基础并结合负压原理的肺功能仪用定标筒(以下称为定标筒)容量校准方法,设计了定标筒容量校准装置。校准时,定标筒活塞杆拉出,定标筒内形成负压,在压力作用下介质(纯水)进入称量筒;采集环境大气压力、介质质量和温度等数据;计算出20℃时定标筒的容量。根据定标筒容量测量原理,建立其容量测量模型。实测某个定标筒,其容量为3.001 96 L的定标筒,测量结果的不确定度为9.6×10^-4(k=2)。分析表明,该装置具有可靠性,可实现快速校准并满足定标筒容量校准要求。     

液体密度量传中大气压强影响的研究

为了探究并修正大气压强对液体密度的影响,提出了一种在低压条件下测量密度标准液体压缩系数的方法。通过纯水和空气标准密度的校准测量设备,建立压强和液体密度之间的关系。在不同温度点下对标准液体的压缩系数进行测量,得出每100m的海拔差距引起的液体密度相对变化量大约为1×10-6,验证了密度修正的必要性。     

Density Determination of a Small Isotopically Enriched Silicon Single Crystal

For a new determination of the Avogadro constant using small crystals of isotopically enriched silicon, the density of a sample was determined at Physikalisch-Technische Bundesanstalt. The sample has a mass of 58 g and a ²⁸Si enrichment of about 99.98%. Its density was compared by the pressure-of-flotation method to the density of a large hollow transfer standard that was manufactured from natural silicon, to have the same density. The flotation measurement yielded a relative density difference of 0.64(10) 10^-6. The density of the transfer standard was then measured by hydrostatic weighing, which is traceable to a primary density standard. Thus, the density of the small ²⁸Si sample was determined to be 2320.08031(40) kg/m ³, i.e., with a relative standard uncertainty of 0.17 10^-6