计量统一标准关键技术报告.doc

计 量 标 准 技 术 报 告

计量原则名称 可见分光光度计检定装置
计量原则负责人 冯勇
建标单位名称（公章） 龙口市计量检定测试所
填 写 日 期 .3.1

目 录

一、建立计量原则目…………………………………………………… (1)
二、计量原则工作原理及其构成……………………………………(1)
三、计量原则器及重要配套设备…………………………………………(2)
四、计量原则重要技术指标………………………………………(3)
五、环境条件……………………………………………………………(3)
六、计量原则量值溯源和传递框图………………………………………(4)
七、计量原则重复性实验…………………………………………………(5)
八、计量原则稳定性考核……………………………………………………(6)
九、检定或校准成果测量不拟定度评估…………………………………(7)
十、检定或校准成果验证…………………………………………………(12)
十一、结论……………………………………………………………………(13)
十二、附加阐明…………………………………………………………………(13)

一、建立计量原则目
开展检定项目，给地方公司计量器具检定带来以便。

二、计量原则工作原理及其构成
原理：
透射比示值误差采用透射比标称值分别为10%、20%、30%左右原则滤光片，分别在规定波长处，以空气为参比，分别测量各滤光片透射比（示值），持续测量3次，得到3次示值算术平均值，与相应波长下透射比原则值之差，即为透射比示值误差。
波长示值误差是在规定条件下，用被测可见分光光度计直接测氧化钬滤光片或干涉滤光片，测得吸取峰波长，重复测量3次，3次示值算术平均值与原则波长之差，即为波长示值误差。
构成：
由介质膜干涉滤光片、可见光区透射比原则滤光片、汞光谱灯、杂散光滤光片、氧化钬滤光片构成。

三、计量原则器及重要配套设备
计 量 标 准 器
名 称
型 号
测量范畴
不拟定度
或精确度级别
或最大容许误差
制造厂及
出厂编号
检定或
校准机构
检定周期或复校间隔
介质膜干涉滤光片
/
（457.1～686.2）nm
Uλ=0.3 nm
Ux=0.3 %
k=3
国防化学计量一级站G163-45，55，65
山东省计量科学研究院
一年
可见光区透射比原则滤光片
/
（440-635）nm
Uλ=0.3 nm
Ux=0.3 %
k=3
国防化学计量一级站Z226-1，2，3
山东省计量科学研究院
一年
汞光谱灯
1701
（253.6～579.1）nm
Uλ=0.3 nm
Ux=0.3 %
k=3
上海
9212X056
山东省计量科学研究院
一年
杂散光滤光片
/
（220-420）nm
Uλ=0.3 nm
Ux=0.3 %
k=3
国防化学计量一级站144-22，38 ，20-42
山东省计量科学研究院
一年
氧化钬滤光片
/
（241.6-638.6）
nm
Uλ=0.3 nm
Ux=0.3 %
k=3
/
H131
山东省计量科学研究院
一年
主 要 配 套 设 备
兆欧表
ZC25-3
(0～500)
MΩ
1.0级
上海
10-0685
龙口市计量所
一年
电子秒表
TF
/
合格
上海手表五厂
/
烟台市计量所
一年

四、计量原则重要技术指标

测量范畴：（360～800）nm
1.介质膜干涉滤光片、可见光区透射比原则滤光片、汞光谱灯、杂散光滤光片、氧化钬滤光片不拟定度均为Uλ=0.3 nm Ux=0.3 % k=3
2.兆欧表1.0级
3.电子秒表合格

五、环境条件
序号
项 目
要 求
实际状况
结 论
1
温度
(10～30)℃
(20±5)℃
合格
2
湿度
≤85%
≤75%
合格
3
工作电源
（220±22）V (50±1)Hz
（220±22）V (50±1)Hz
合格
4
干扰因素
不得有强光直射，无强磁场、电场干扰，无强气流及腐蚀性气体
无强光直射，无强磁场、电场干扰，无强气流及腐蚀性气体
合格
5

六、计量原则量值溯源和传递框图
分光光度计
（190-900）nm
Uλ=0.3nm k=3,
U=0.3%=0.3% k=3
山东省计量科学研究院
直接测量法
干涉滤光片
（360-900）nm
δ=0.3nm
中性玻璃滤光片
10%、20%、30%
δ=0.3%
直接测量法
可见分光光度计
（360-800）nm
δ=（1.0～8.0）nm

上一级计量原则

本单位计量原则

下一级计量器具

七、计量原则重复性实验
选用一台可见分光光度计，编号为9208291，在正常工作条件下，选取透射比标称值为30%透射比原则滤光片，持续等精度重复测量10次，各次测量值如下：
序号
测量值τi(%)
U＝τi－τ
U2
1
29.2
-0.04
0.0016
2
29.3
0.08
0.0064
3
29.2
-0.04
0.0016
4
29.2
-0.04
0.0016
5
29.3
0.08
0.0064
6
29.3
0.08
0.0064
7
29.2
-0.04
0.0016
8
29.2
-0.04
0.0016
9
29.3
0.08
0.0064
10
29.2
-0.04
0.0016

τ＝29.24

∑U2＝0.0352

S＝＝0.063（%）

测量重复性考核成果：不大于合成原则不拟定度。

八、计量原则稳定性考核
1 检定日期：.03.10 仪器名称：分光光度计30%透射比 单位：%
序号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
测量值
29.2
29.3
29.2
29.2
29.2
29.3
29.2
29.3
29.3
29.2
平均值
29.24

2 检定日期：.03.07 仪器名称：分光光度计30%透射比 单位：%
序号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
测量值
29.1
29.2
29.3
29.3
29.2
29.3
29.2
29.2
29.3
29.1
平均值
29.22

3 检定日期：.04.03 仪器名称：分光光度计30%透射比 单位：%
序号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
测量值
29.2
29.3
29.2
29.2
29.3
29.3
29.2
29.3
29.3
29.2
平均值
29.25

4 检定日期：.03.07 仪器名称：分光光度计30%透射比 单位：%
序号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
测量值
29.2
29.2
29.2
29.3
29.2
29.3
29.3
29.3
29.3
29.2
平均值
29.25

△τmax＝29.25(%) △τmin＝29.22(%)

△τmax－△τmin＝0.03(%)

△τmax－△τmin＜U

九、检定或校准成果测量不拟定度评估
（一）透射比示值误差测量成果不拟定度评估
1 数学模型
△τ＝τ－τs
式中：△τ——可见分光光度计透射比示值误差；
τ——可见分光光度计透射比示值算术平均值；
τs——可见光区透射比原则滤光片实际值。
2 原则不拟定度评估
2.1测量重复性引起原则不拟定度分项u(τ)
选用一台可见分光光度计，编号为9208291，在正常工作条件下，选取透射比标称值为30%透射比原则滤光片，持续等精度重复测量10次，各次测量值如下：29.2%、29.3%、29.1%、29.2%、29.3%、29.3%、29.2%、29.3%、29.3%、29.1%

算术平均值： τ＝29.23（%）

单次实验原则差： s＝＝0.082（%）
任意选用3台同类型可见分光光度计，每台分别用透射比标称值为10%、20%、30%滤光片，各在重复性条件下持续测量10次，共得到9组测量列，每组测量列分别按上述办法计算得到单次实验原则如表1所示。
表1 m组实验原则差计算成果
实验原则差sj
s1 0.082%
s2 0.079%
s3 0.052%
s4 0.063%
s5 0.067%
s6 0.057%
s7 0.086%
s8 0.048%
s9 0.052%

合并样本原则差为 sp＝＝0.066（%）
实际测量状况，在重复性条件下持续测量3次，以3次测量算术平均值为测量成果，则可得到

u(τ)＝sp/＝0.038（%）

自由度为 ν(τ)＝9×（10－1）＝81
2.2原则滤光片引起原则不拟定度分项u(τs)
原则滤光片引起原则不拟定度重要来源于透射比滤光片定值不拟定度，依照证书，透射比定值相对不拟定度为0.3%，包括因子k＝3
当被测透射比在30%（不拟定度也许最大）状况下，原则不拟定度u(τs)为
u(τs)＝a/k＝0.3%×30%/3＝0.03（%）

预计其相对不拟定度△u(τs)/u(τs)＝1/10，则有：

ν(τs) ＝（1/2）×（1/10）-2＝50
3 合成原则不拟定度
3.1 敏捷系数
数学模型 △τ＝τ－τs
敏捷系数 c1＝δ△τ/δτ＝1 c2＝δ△τ/δτs＝-1
3.2原则不拟定度汇总表
原则不拟定度汇总表

原则不拟定度分量u(xi)
不拟定度来源
原则不拟定度u(xi)
ci＝δf/δxi
自由度
u(τ)
测量重复性引起原则不拟定
0.038%
1
81
u(τs)
原则滤光片引起原则不拟定度
0.03%
-1
50

3.3 合成原则不拟定度计算
输入量τ与τs彼此独立不有关，因此合成原则不拟定度可按下式得到
依照： uc2＝∑［δf/δxi］2u(xi)2
得
uc2(△τ)＝［ciu(△τi)］2＝0.002344

uc(△τ)＝0.048(%)
3.4 有效自由度
veff＝u4(△τ)/(∑ui4/ vi)
＝0.0484/(0.0384/81＋0.034/50)
＝126
4.扩展不拟定度
取置信概率95%，由于自由度大多是估算，查t分布表kp取最接近值100
U＝t0.95(100)×uc(△τ)
＝1.984×0.048
＝0.095(%)
（二）波长示值误差测量成果不拟定度评估
1 数学模型
△λ＝λ－λs
式中：△λ——可见分光光度计波长示值误差；
λ——可见分光光度计波示值算术平均值；
λs——氧化钬滤光片或干涉滤光片实际值。
2 原则不拟定度评估
2.1测量重复性引起原则不拟定度分项u(λ)
a)对光栅型仪器，使用氧化钬滤光片对一台可见分光光度计，在正常工作条件下，持续等精度重复测量10次，得到3组不同波长测量列，其中一组测量列为：536.0、536.5、536.5、536.0、537.0、536.0、536.0、536.5、536.0、536.0（nm）

算术平均值： λ＝536.2（nm）

单次实验原则差： s＝＝0.35（nm）
任意选用3台同类型可见分光光度计，每台分别用氧化钬滤光片3个不同波长点，各在重复性条件下持续测量10次，共得到9组测量列，每组测量列分别按上述办法计算得到单次实验原则如表2所示。
合并样本原则差为 sp＝＝0.52（nm）

表2 m组实验原则差计算成果 nm
实验原则差sj
s1 0.35
s2 0.52
s3 0.70
s4 0.34
s5 0.63
s6 0.48
s7 0.50
s8 0.53
s9 0.53

实际测量状况，在重复性条件下持续测量3次，以3次测量算术平均值为测量成果，则可得到

u(λ)＝sp/＝0.30（nm）

自由度为 ν(λ)＝9×（10－1）＝81
b)对棱镜型仪器，使用干涉滤光片对一台可见分光光度计，在正常工作条件下，持续等精度重复测量10次，得到3组不同波长测量列，其中一组测量列为：456、456、457、457、456、456、456、457、456、457（nm）

算术平均值： λ＝456.4（nm）

单次实验原则差： s＝＝0.52（nm）
任意选用3台同类型可见分光光度计，每台分别用干涉滤光片3个不同波长点，各在重复性条件下持续测量10次，共得到9组测量列，每组测量列分别按上述办法计算得到单次实验原则如表3所示。

表3 m组实验原则差计算成果 nm
实验原则差sj
s1 0.52
s2 0.52
s3 0.63
s4 0.95
s5 0.74
s6 0.53
s7 0.67
s8 0.70
s9 0.82

合并样本原则差为 sp＝＝0.69（nm）

实际测量状况，在重复性条件下持续测量3次，以3次测量算术平均值为测量成果，则可得到

u(λ)＝sp/＝0.40（nm）

自由度为 ν(λ)＝9×（10－1）＝81

2.2原则滤光片引起原则不拟定度分项u(λs)
原则滤光片引起原则不拟定度重要来源于原则滤光片定值不拟定度，依照证书，氧化钬滤光片和干涉滤光片波长定值相对不拟定度均为0.3nm，包括因子k＝3
原则不拟定度u(λs)为
u(λs)＝a/k＝0.3/3＝0.1（nm）

预计其相对不拟定度△u(λs)/u(λs)＝1/10，则有：

ν(λs) ＝（1/2）×（1/10）-2＝50
3 合成原则不拟定度
3.1 敏捷系数
数学模型 △λ＝λ－λs
敏捷系数 c1＝δ△λ/δλ＝1 c2＝δ△λ/δλs＝-1
3.2原则不拟定度汇总表
原则不拟定度汇总表(氧化钬滤光片)
原则不拟定度分量u(xi)
不拟定度来源
原则不拟定度u(xi)
ci＝δf/δxi
自由度
u(λ)
测量重复性引起原则不拟定
0.30nm
1
81
u(λs)
原则滤光片引起原则不拟定度
0.1nm
-1
50

原则不拟定度汇总表(干涉滤光片)
原则不拟定度分量u(xi)
不拟定度来源
原则不拟定度u(xi)
ci＝δf/δxi
自由度
u(λ)
测量重复性引起原则不拟定
0.40nm
1
81
u(λs)
原则滤光片引起原则不拟定度
0.1nm
-1
50

3.3 合成原则不拟定度计算
输入量τ与τs彼此独立不有关，因此合成原则不拟定度可按下式得到
依照： uc2＝∑［δf/δxi］2u(xi)2 得
a)氧化钬滤光片 uc2(△λ)＝［ciu(△λi)］2＝0.1

uc(△λ)＝0.32(nm)
b)干涉滤光片 uc2(△λ)＝［ciu(△λi)］2＝0.17

uc(△λ)＝0.41(nm)
3.4 有效自由度
a)氧化钬滤光片 veff＝u4(△λ)/(∑ui4/ vi)
＝0.324/(0.304/81＋0.14/50)
＝103
b)干涉滤光片 veff＝u4(△λ)/(∑ui4/ vi)
＝0.414/(0.404/81＋0.14/50)
＝89

4.扩展不拟定度
a)氧化钬滤光片
取置信概率95%，由于自由度大多是估算，查t分布表kp取最接近值100
U＝t0.95(100)×uc(△λ)
＝1.984×0.32
＝0.63(nm)
b)干涉滤光片
取置信概率95%，由于自由度大多是估算，查t分布表kp取最接近值100
U＝t0.95(100)×uc(△λ)
＝1.984×0.41
＝0.81(nm)

十、检定或校准成果验证
选用一台棱镜型可见分光光度计，编号为9208291，经上级计量检定机构检定合格，用本装置检定成果下：
标称值
上级计量检定机构检定成果
本装置检定成果
比对成果差值
30%透射比（%）
29.11
29.13
0.02
波长（nm）
456
456
0

＝0.02(%)
满足＜U

选用一台光栅型可见分光光度计，编号为985470，经上级计量检定机构检定合格，用本装置检定成果下：
标称值
上级计量检定机构检定成果
本装置检定成果
比对成果差值
30%透射比（%）
29.05
29.10
0.05
波长（nm）
536.2
535.9
-0.3
对透射比：
＝0.05(%)
满足＜U

对波长：
＝0.3(nm)
满足＜U

十一、结论
经验证，该装置各项性能均达到可见分光光度计检定规程规定，可以开展可见分光光度计检定工作。

十二、附加阐明

JJG178- 紫外、可见、近红外分光光度计检定规程