JJF 2165-2024 實驗室振動式液體密度儀校準規(guī)范

中華人民共和國國家計量技術規(guī)范JJF2165—2024實驗室振動式液體密度儀校準規(guī)范CalibrationSpecificationforLaboratoryOscillation-typeLiquidDensityMeters2024-10-19發(fā)布2025-04-19實施國家市場監(jiān)督管理總局發(fā)布JJF2165—2024實驗室振動式液體密度儀校準規(guī)范CalibrationSpecificationforLaboratoryOscillation-typeLiquidDensityMeters→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→代替JJG1058—2010→ →→→→→→→→→→→→→歸口單位:全國質量密度計量技術委員會主要起草單位:中國計量科學研究院參加起草單位:東營港有限責任公司河北省計量監(jiān)督檢測研究院山東省日照市計量科學研究院國家石油天然氣管網集團有限公司中石化石油化工科學研究院有限公司本規(guī)范委托全國質量密度計量技術委員會負責解釋JJF2165—2024本規(guī)范主要起草人:劉翔(中國計量科學研究院)李占宏(中國計量科學研究院)參加起草人:楊金鑫(東營港有限責任公司)白月霞(河北省計量監(jiān)督檢測研究院)裴志強(山東省日照市計量科學研究院)王德寧(國家石油天然氣管網集團有限公司)楊鶴(中石化石油化工科學研究院有限公司)JJF2165—2024Ⅰ引言 1范圍 (1)2引用文件 (1)3術語和計量單位 (1)3.1術語 (1)3.2計量單位 (1)4概述 (1)5計量特性 (2)6校準條件 (2)6.1環(huán)境條件 (2)6.2校準用標準物質和校準設備 (2)7校準項目和校準方法 (3)7.1校準前準備工作 (3)7.2校準方法 (3)8數據處理及校準結果表達 (4)8.1示值誤差 (4)8.2重復性 (4)8.3校準結果表達 (4)9復校時間間隔 (5)附錄A(0~40)℃純水密度表(不含空氣) (6)附錄BCIPM-2007空氣密度計算公式 (8)附錄C密度儀測量結果不確定度評定示例 (10)附錄D實驗室振動式液體密度儀校準原始記錄 (14)附錄E實驗室振動式液體密度儀校準證書內頁(示例) (15)JJF2165—2024ⅡJJF1071《國家計量校準規(guī)范編寫規(guī)則》、JJF1001《通用計量術語及定義》和JJF1059.1《測量不確定度評定與表示》構成支撐本規(guī)范制定工作的基礎性系列規(guī)范。本規(guī)范的計量特性、校準項目和校準方法主要參照JJF1005《標準物質通用術語和定義》、JJG1058《實驗室振動式液體密度儀》、ISO15212-1《振動型密度儀第1部分:實驗室儀器》(Oscillation-typedensitymeters—Part1:Laboratoryinstruments)和ISO12185《原油和石油產品密度測定U形振動管法》(Crudepetroleumandpetro-leumproducts—Determinationofdensity—OscillatingU-tubemeth本規(guī)范列出了實驗室振動式液體密度儀的校準條件、校準項目、校準方法及不確定度評定。本規(guī)范代替JJG1058—2010《實驗室振動式液體密度儀》。本規(guī)范的歷次版本發(fā)布情況為:JJG1058—2010。JJF2165—20241實驗室振動式液體密度儀校準規(guī)范1范圍本規(guī)范適用于常壓下實驗室振動式液體密度儀(含臺式振動式密度儀和便攜式振動式密度儀)的校準。2引用文件本規(guī)范引用了下列文件:JJF1001通用計量術語及定義JJF1005標準物質通用術語和定義JJF1059.1測量不確定度評定與表示JJF1071國家計量校準規(guī)范編寫規(guī)則ISO12185原油和石油產品密度測定U形振動管法(CrudepetroleumandISO15212-1振動型密度儀第1部分:實驗室儀器(Oscillation-typedensitymeters—Part1:Laboratoryinstruments)凡是注日期的引用文件,僅注日期的版本適用于本規(guī)范;凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改單)適用于本規(guī)范。3術語和計量單位3.1術語3.1.1液體密度有證標準物質densitycertifiedreferencematerial附有標準物質證書的液體密度標準物質,其密度值用建立了溯源性的程序確定,可溯源至固體密度基準或副基準,其密度值附有給定包含概率的不確定度。注:通常用于密度量值傳遞。3.2計量單位密度的計量單位:kg/m3或g/cm3。4概述實驗室振動式液體密度儀(以下簡稱密度儀)主要由振動傳感器、溫度傳感器、數據處理單元、顯示單元等組成。當傳感器內液體密度發(fā)生變化時,其振動周期也相應變化,利用儀器系數按照方程計算得到被測液體在相應測量條件下的密度。傳感器內液體密度與其振動周期、液體溫度之間的關系可簡化表示為公式(1):ρ=f(k,t,T)(1)JJF2165—20242式中:ρ—傳感器內液體密度;k—密度儀系數;t—液體溫度;T—振動周期。5計量特性本校準規(guī)范重點關注密度儀示值誤差和重復性。密度儀的分辨力和示值誤差的最大允許誤差的關系見表1。表1分辨力和示值誤差的最大允許誤差密度儀標稱參數密度儀示值誤差的最大允許誤差kg/m3分辨力kg/m3校準系數12±20.110±1.00.15±0.50.0120±0.200.0110±0.100.015±0.050.001100±0.1000.00150±0.050注:以上所有指標不適用于合格性判別,僅提供參考。表中最大允許誤差可作為選擇校準密度儀所用液體密度標準物質的依據。6校準條件6.1環(huán)境條件實驗室環(huán)境應滿足密度儀安裝要求,不得存在強烈的機械振動和電磁干擾。實驗室溫度應控制在(20±5)℃,相對濕度20%~70%。環(huán)境應通風良好,須配備消防設施及水源。6.2校準用標準物質和校準設備6.2.1標準物質校準密度儀時使用的液體密度標準物質應為有證標準物質。通常選擇標準物質的測量不確定度U(ρref)應不大于被校準密度儀最大允許誤差絕對值的1/3,即:U(ρref)≤MPE。對于最大允許誤差為±0.05kg/m3的密度儀,液體密度標準物質密度最大JJF2165—20243允許不確定度為最大允許誤差絕對值的1/2。校準用液體密度標準物質應清澈、透明、無可見顆粒等物質,具備較好的均勻性。液體密度標準物質的黏度低于50mPa·s。6.2.2主要配套設備主要配套設備及技術要求見表2。表2主要配套設備設備名稱技術要求溫濕度表溫度測量范圍(5~50)℃,最大允許誤差±0.5℃;相對濕度測量范圍10%~85%,最大允許誤差±3%壓力計壓力測量范圍(800~1060)hPa,最大允許誤差為±5.0hPa注射器及附件注射器容積為(10~20)mL注:選用的注射器和附件不能與密度標準液體發(fā)生反應。6.2.3輔助設備及材料6.2.3.1清洗液:蒸餾水、無水乙醇、石油醚、洗滌劑等,可以有效去除液體密度標準物質在傳感器內的殘留,同時對傳感器及附件無腐蝕、粘結作用。6.2.3.2空氣泵:對于沒有配備內置空氣泵的密度儀,需要配有空氣氣源,通常氣源提供的空氣壓力不大于0.1MPa。6.2.3.3恒溫水浴槽:顯示分辨力不低于±0.1℃,穩(wěn)定性等于或優(yōu)于±0.2℃。7校準項目和校準方法7.1校準前準備工作7.1.1被校準密度儀應具有銘牌或產品標識;應有型號、編號、分辨力和制造廠商等信息;密度儀顯示屏應讀數清晰、完整;傳感器內部應清潔干燥;按鍵應接觸良好,能正常工作,各連接緊固件無松動。7.1.2密度儀在校準前需通電預熱,預熱時間可依據儀器使用說明書規(guī)定的時間或用戶設定的時間。若無以上規(guī)定,則預熱時間應不少于30min。7.1.3具有自校功能的密度儀,校準前按照密度儀說明書的規(guī)定進行自校。7.2校準方法a)對于具備溫度控制功能的密度儀,要先將溫度設置為校準溫度。選取要校準的某一密度點所用的液體密度標準物質后,使用密度儀自帶的進液裝置或手工使用注射器將液體密度標準物質緩慢注入儀器傳感器并完全排出氣泡,待儀器溫度穩(wěn)定后得到密度儀測量結果ρi。對于不具備溫度控制功能的密度儀,需要使用恒溫水槽將液體密度標準物質控制到校準溫度,條件穩(wěn)定后獲得密度儀測量結果ρi。b)按照密度儀使用說明書規(guī)定使用易于溶解液體密度標準物質的洗劑進行密度儀JJF2165—20244傳感器的沖洗,用潔凈干燥空氣吹干,確保傳感器內無液體殘留。c)重復液體密度的測量,完成校準溫度下至少5次測量。注:重復測量需要注入新的液體。d)重復上述步驟a)~c),完成所有需校準密度點的測量。8數據處理及校準結果表達8.1示值誤差對于每一校準點示值誤差E計算方式如下:E=ρ--ρref(2)(3)式中:E—密度示值誤差,kg/m3;-ρ—密度儀示值平均值,kg/m3;ρref—液體密度標準物質量值,kg/m3;n—測量次數,n≥5;ρi—單次測量密度儀示值,kg/m3。8.2重復性密度儀校準點的重復性用實驗標準偏差s表示:(4)式中:ρi—單次測量密度儀示值,kg/m3;-ρ—密度儀示值平均值,kg/m3;n—測量次數,n≥5。8.3校準結果表達校準證書應至少包含以下信息:b)實驗室名稱和地址;c)進行校準的地點(如果與實驗室地址不同);d)證書的唯一性標識(如編號),每頁及總頁數的標識;e)客戶的名稱和地址;f)被校準儀器的描述和明確標識;g)校準所依據的技術規(guī)范的標識,包括名稱及代號;h)本次校準所使用的液體密度標準物質的標識;i)校準環(huán)境的描述;JJF2165—20245j)校準結果及其測量不確定度的說明;k)復校時間間隔的建議;l)校準證書簽發(fā)人的簽名或等效標識;m)校準結果僅對被校對象有效的聲明。9復校時間間隔密度儀復校時間間隔建議不超過1年。由于復校時間間隔的長短是由儀器的使用情況(如使用頻率、環(huán)境條件)、儀器質量等諸因素所決定的,因此使用單位可根據實際使用情況自主決定復校時間間隔。JJF2165—20246附錄A(0~40)℃純水密度表(不含空氣)單位:kg/m3t90/℃0.00.10.20.30.40.50.60.70.80.90999.843999.850999.856999.862999.869999.874999.880999.886999.891999.8971999.902999.907999.911999.916999.920999.924999.928999.932999.936999.9402999.943999.946999.949999.952999.955999.957999.959999.962999.964999.9653999.967999.969999.970999.971999.972999.973999.974999.974999.975999.9754999.975999.975999.975999.974999.974999.973999.972999.971999.970999.9685999.967999.965999.963999.961999.959999.957999.954999.952999.949999.9466999.943999.940999.937999.933999.929999.926999.922999.918999.913999.9097999.904999.900999.895999.890999.885999.880999.874999.869999.863999.8578999.851999.845999.839999.833999.826999.819999.813999.806999.798999.7919999.784999.776999.769999.761999.753999.745999.737999.728999.720999.71110999.703999.694999.685999.676999.666999.657999.648999.638999.628999.61811999.608999.598999.588999.577999.567999.556999.545999.534999.523999.51212999.500999.489999.477999.466999.454999.442999.430999.418999.405999.39313999.380999.367999.355999.342999.329999.315999.302999.289999.275999.26114999.247999.233999.219999.205999.191999.176999.162999.147999.132999.11815999.103999.087999.072999.057999.041999.026999.010998.994998.978998.96216998.946998.930998.913998.897998.880998.863998.846998.829998.812998.79517998.778998.760998.743998.725998.707998.689998.671998.653998.635998.61718998.598998.580998.561998.542998.523998.505998.485998.466998.447998.42719998.408998.388998.369998.349998.329998.309998.288998.268998.248998.22720998.207998.186998.165998.144998.123998.102998.081998.060998.038998.01721997.995997.973997.951997.929997.907997.885997.863997.841997.818997.79622997.773997.750997.727997.704997.681997.658997.635997.612997.588997.56423997.541997.517997.493997.469997.445997.421997.397997.372997.348997.32324997.299997.274997.249997.224997.199997.174997.149997.124997.098997.07325997.047997.021996.996996.970996.944996.918996.891996.865996.839996.81226996.786996.759996.732996.706996.679996.652996.624996.597996.570996.543JJF2165—20247表(續(xù))t90/℃0.00.10.20.30.40.50.60.70.80.927996.515996.488996.460996.432996.404996.376996.348996.320996.292996.26428996.235996.207996.178996.150996.121996.092996.063996.034996.005995.97629995.946995.917995.888995.858995.828995.799995.769995.739995.709995.67930995.649995.619995.588995.558995.527995.497995.466995.435995.404995.37331995.342995.311995.280995.249995.217995.186995.154995.123995.091995.05932995.027994.996994.963994.931994.899994.867994.834994.802994.769994.73733994.704994.671994.638994.605994.572994.539994.506994.473994.439994.40634994.372994.339994.305994.271994.237994.204994.170994.135994.101994.06735994.033993.998993.964993.929993.894993.860993.825993.790993.755993.72036993.685993.650993.614993.579993.543993.508993.472993.437993.401993.36537993.329993.293993.257993.221993.184993.148993.112993.075993.039993.00238992.965992.929992.892992.855992.818992.781992.744992.706992.669992.63239992.594992.557992.519992.481992.443992.406992.368992.330992.292992.25340992.215—————————注:1t90為1990年國際溫標(ITS-90);2水密度值采用CIPM-2001推薦計算公式計算得到。JJF2165—2024附錄BCIPM-2007空氣密度計算公式式中:ρ—濕空氣密度,10-3kg/m3;xCO2—空氣中的CO2含量,molmol-1;p—大氣壓力,Pa;Ζ—壓縮系數;—系,=。273.15+t,K;其中:(B.2)xv=hf(B.3)f(p,t)=α+βp+γt2(B.4)=1Pa×exp(B.5)式中:psv(t)—飽和蒸汽壓,Pa;h—空氣的相對濕度,0≤h≤1;t—空氣溫度,℃。以上公式(B.2)至(B.4)中的常數項數值如下:a0=1.58123×10-6KPa-1;a1=-2.9331×10-8Pa-1;a2=1.1043×10-10K-1Pa-1;b0=5.707×10-6KPa-1;b1=-2.051×10-8Pa-1;c0=1.9898×10-4KPa-1;d=1.83×10-11K2Pa-2;α=1.00062;d=1.83×10-11K2Pa-2;α=1.00062;8e=-0.765×10-8K2Pa-2;β=3.14×10-8Pa-1;JJF2165—20249JJF2165—202410附錄C密度儀測量結果不確定度評定示例C.1被校準儀器信息被校準儀器信息列于表C.1。表C.1被校準儀器信息被校準儀器實驗室振動式液體密度儀分辨力0.001kg/m3測量范圍(0~3000)kg/m3黏度修正功能開啟校準員進行的調整進行校準前,按照說明書進行空氣和純水調整溫度分辨力0.001℃最大允許誤差MPE0.05kg/m3液體密度標準物質不確定度(k=2)小于0.025kg/m3C.2校準所用標準物質校準用標準物質信息列于表C.2。表C.2標準物質信息名稱標準密度值kg/m3擴展不確定度(k=2)kg/m3標準溫度℃密度溫度關系[(15~25)℃]CRM1691.8690.02020ρ(t)=691.869-0.8216×(t-20)-0.0004×(t-20)2CRM2998.2040.02020ρ(t)=998.204-0.2087×(t-20)-0.0057×(t-20)2C.3校準用配套儀器(測溫儀)校準用配套儀器(測溫儀)信息列于表C.3。=表C.3配套儀器(測溫儀)信息=測溫范圍/℃-260~+962分辨力/℃0.0001測量范圍為(15~50)℃時的測量不確定度(k2)0.006℃C.4溫度測量結果使用測溫儀對密度儀的振動管內部溫度進行測量。表C.4列出了校準溫度為20℃JJF2165—202411的測量結果。表C.4溫度測量結果序號被測密度儀溫度示值/℃標準測溫儀示值/℃標準測溫儀修正值/℃溫度示值誤差/℃120.00120.0059-0.0070.0021220.00020.0058-0.0070.0012320.00120.0058-0.0070.0022420.00020.0056-0.0070.0014520.00020.0054-0.0070.0016620.00020.0055-0.0070.0015平均值20.00020.0057-0.0070.002標準測溫儀在校準溫度20℃下的測量不確定度為0.006℃(k=2)。C.5標準液體校準結果使用液體密度標準物質CRM1進行示值誤差測量的數據列于表C.5。表C.5標準液體校準結果序號密度示值/(kg/m3)校準溫度/℃1691.86620.0002691.86520.0003691.86520.0004691.86620.0005691.86520.0006691.86720.000平均值691.86620.000C.6示值誤差的標準不確定度被校密度儀測量模型為:E=ρ-ρref(C.1)示值誤差的合成標準不確定度的計算公式為:=廠?E廠?E刁2L?ρrefu(ρref)」廠?E刁2L?ρ廠?E刁2廠?E刁2Lρs廠?E刁2Lρs」廠?E刁2Lρt」廠?E刁2Lρt」(C.2)JJF2165—202412C.6.1標準不確定度評定C.6.1.1液體密度標準物質引入的不確定度u(ρref)液體密度標準物質CRM1的標準不確定度u(ρref)可以由標準物質的證書獲得,其標準不確定度為:=0.010kg/m3(C.3)C.6.1.2被校密度儀分辨力引入的不確定度u(ρres)被校準密度儀分辨力為0.001kg/m3,引入的不確定度為:=0.00029kg/m3(C.4)C.6.1.3測量過程的密度儀示值重復性引入的標準不確定度u(ρs)C.6.1.4密度儀測溫引入的標