JJF 1697-2018 示差扫描热量计型式评价大纲-(高清原版）.pdf

中华人民共和国国家计量技术规范J J F1 6 9 72 0 1 8示差扫描热量计型式评价大纲P r o g r a mo fP a t t e r nE v a l u a t i o no fD i f f e r e n t i a lS c a n n i n gC a l o r i m e t e r s 2 0 1 8-0 2-2 7发布2 0 1 8-0 5-2 7实施国 家 质 量 监 督 检 验 检 疫 总 局 发 布市场监管总局市场监管总局示差扫描热量计型式评价大纲P r o g r a mo fP a t t e r nE v a l u a t i o no fD i f f e r e n t i a l S c a n n i n gC a l o r i m e t e r sJ J F1 6 9 72 0 1 8 归 口 单 位:全国物理化学计量技术委员会 起 草 单 位:中国计量科学研究院 本规范委托全国物理化学计量技术委员会负责解释J J F1 6 9 72 0 1 8市场监管总局市场监管总局本规范主要起草人:李 佳(中国计量科学研究院)王海峰(中国计量科学研究院)参加起草人:孙国华(中国计量科学研究院)J J F1 6 9 72 0 1 8市场监管总局市场监管总局目 录引言()1 范围(1)2 引用文件(1)3 概述(1)4 法制管理要求(2)4.1 计量单位(2)4.2 外部结构(2)4.3 标志(2)5 计量要求(2)6 通用技术要求(3)6.1 外观(3)6.2 环境适应性(3)6.3 稳定性(3)7 型式评价项目表(3)8 提供样机的数量及样机的使用方式(4)8.1 提供样机的数量(4)8.2 样机的使用方式(4)9 型式评价项目的试验方法和条件以及数据处理和合格判据(4)9.1 计量性能试验(4)9.2 通用技术要求试验(9)1 0 型式评价结果的判定(1 1)1 1 试验项目所用计量器具和设备表(1 1)附录A 示差扫描热量计型式评价原始记录格式(1 2)附录B 有证标准物质的取样量和升温范围(1 6)J J F1 6 9 72 0 1 8市场监管总局市场监管总局引 言 本型式评价大纲以J J F1 0 1 52 0 1 4 计量器具型式评价通用规范和J J F1 0 1 62 0 1 4 计量器具型式评价大纲编写导则为基础性规范进行制定。本型式评价大纲的技术指标及试验方法参考了J J G9 3 62 0 1 2 示差扫描热量计。本型式评价大纲为首次发布。J J F1 6 9 72 0 1 8市场监管总局市场监管总局示差扫描热量计型式评价大纲1 范围本型式评价大纲适用于分类编码为4 6 0 2 1 5 0 0的示差扫描热量计(亦称差示扫描热量计,D S C)的型式评价。2 引用文件本规范引用了下列文件:J J G9 3 62 0 1 2 示差扫描热量计凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本规范;凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本规范。3 概述示差扫描热量计是在程序控制温度下,测量样品与参比物之间的加热功率差或温差的仪器。根据仪器测量原理的不同,可分为功率补偿式和热流式,其结构示意图如图1、图2所示。功率补偿式示差扫描热量计的结构原理是样品和参比物分别具有独立的加热器和传感器。采用两个控制系统进行监控,其中一个控制温度,使样品和参比物在预定速率下升温或降温;另一个用于补偿样品和参比物之间所产生的温差。通过功率补偿使样品和参比物的温度保持相同。热流式示差扫描热量计的结构原理是样品和参比物放在可以进行程序温度控制的同一加热系统中,通过样品支持器和参比支持器底部的热电偶监测它们的温差,样品温度由测温元件直接监控。示差扫描热量计由加热炉、测温元件、控制系统等组成。图1 功率补偿式D S C结构示意图1试样支持器;2参比支持器;3热电偶;4加热器1J J F1 6 9 72 0 1 8市场监管总局市场监管总局图2 热流式D S C结构示意图1试样支持器;2参比支持器;3热电偶;4加热器4 法制管理要求4.1 计量单位仪器应采用法定计量单位,见表1。表1 仪器中的法定计量单位量的名称单位符号温度质量g热量J4.2 外部结构仪器对不允许使用者自行调整的部位,应采用封闭式结构设计或者留有加盖封印的位置,该结构应设计成封印可更换的形式。仪器应有方便现场检定的接口、接线端子等结构。4.3 标志必须在仪器的铭牌或面板等明显部位标注计量器具的法制标志和计量器具的标识,其标志、编号和说明必须清晰可辨,牢固可靠。制造计量器具许可标志和编号(试验样机应留有相应位置);计量器具型式评价批准标志和编号(试验样机可留有相应位置,本项不是强制性规定);产品合格印、证(此项可以与计量器具本体分开位置)。仪器名称、规格(型号)、出厂编号、制造日期和制造厂名;对于安装放射源检测器的仪器,在其外部应有放射源安全图案及标识;仪器的高温加热区应有防烫伤标识;对安装不当会影响准确度等性能或对安装有特殊要求的仪器,应该有安装说明的标志。5 计量要求仪器的计量性能要求列于表2。2J J F1 6 9 72 0 1 8市场监管总局市场监管总局表2 仪器计量性能要求序号项目计量性能指标A级B级C级5.1基线噪声/mW0.20.40.65.2基线漂移/mW1.02.02.55.3程序升温速率偏差/%不超过1不超过4不超过85.4温度重复性/0.51.03.05.5温度示值误差/不超过2不超过3不超过65.6热量重复性/%1245.7热量示值误差/%不超过5不超过8不超过1 05.8分辨率1 0 09 69 06 通用技术要求6.1 外观仪器外观整洁,表面涂、镀层无明显剥落、擦伤及污垢。各功能键工作正常,紧固件无松动、面板显示应清晰完整,自检功能、标定功能正常。6.2 环境适应性环境温度在(1 53 5)范围内时,温度和热量的示值误差不应超过表2中5.5和5.7的规定。6.3 稳定性4h内仪器的温度和热量的示值误差不应超过表2中5.5和5.7的规定。7 型式评价项目表型式评价项目列于表3。表3 型式评价项目表序号型式评价项目技术要求评价方式评价方法一、法制管理要求1计量单位4.1观察2外部结构4.2观察3标志4.3观察二、计量要求4基线噪声5.1试验9.1.15基线漂移5.2试验9.1.13J J F1 6 9 72 0 1 8市场监管总局市场监管总局表3(续)序号型式评价项目技术要求评价方式评价方法二、计量要求6程序升温速率偏差5.3试验9.1.27温度重复性5.4试验9.1.38温度示值误差5.5试验9.1.49热量重复性5.6试验9.1.51 0热量示值误差5.7试验9.1.61 1分辨率5.8试验9.1.7三、通用技术要求1 2外观6.1观察1 3环境适应性6.2试验9.2.11 4稳定性6.3试验9.2.28 提供样机的数量及样机的使用方式8.1 提供样机的数量申请单位应提供自己生产的样机。申请单位可以按单一产品提出申请,也可以按系列产品提出申请。凡按单一产品申请的,提供一台样机。按系列产品申请的,应考虑系列产品的测量对象、准确度、测量区间等选择有代表性的产品,并参考下面的原则确定提供样机的数量:a)准确度相同、测量区间不同的系列产品在选择样机时,应包括测量区间上、下限的产品。每种产品提供一台样机;b)准确度不同、测量区间和结构相同的系列产品在选取样机时应包括各准确度等级的产品。每种产品提供一台样机。8.2 样机的使用方式所有试验项目应在同一台样机上进行,且不得在试验期间或试验中对样机进行调整。9 型式评价项目的试验方法和条件以及数据处理和合格判据9.1 计量性能试验9.1.1 基线噪声和基线漂移9.1.1.1 试验目的检验仪器基线噪声和基线漂移是否符合表2中5.1和5.2的要求。9.1.1.2 试验条件室内温度(1 53 0),相对湿度8 5%,附近无影响仪器正常工作的机械振动,4J J F1 6 9 72 0 1 8市场监管总局市场监管总局供电电路中无强电磁干扰。9.1.1.3 试验程序取两个空铝坩埚,分别放在样品支持器和参比支持器上,设置氮气流动速率为5 0m L/m i n,从室温加热到5 0,恒温到基线稳定后开始加热,以1 0/m i n的速率程序升温到3 0 0。9.1.1.4 数据处理观察测量曲线谱图,选取(1 0 03 0 0)范围内曲线瞬时波动最为明显的波动峰,取最大峰热流值与最小峰热流值之差为基线噪声,如图3中X1值;选取(1 0 03 0 0)范围内曲线上热流值最大值和热流值最小值之差为基线漂移,如图3中X2值。图3 基线噪声和基线漂移示意图9.1.1.5 合格判据结果符合表2中5.1和5.2要求为合格。9.1.2 程序升温速率偏差9.1.2.1 试验目的检验程序升温速率偏差是否符合表2中5.3的要求。9.1.2.2 试验条件同9.1.1。9.1.2.3 试验设备秒表,见表4。9.1.2.4 试验程序取两个空铝坩埚,分别放在样品支持器和参比支持器上,设置氮气流动速率为5 0m L/m i n,以1 0/m i n的速率进行加热,稳定后用秒表开始计时,记录此时样品温度为T0,1 0m i n后记录样品温度为T1 0。重复上述方法,分别以2/m i n、2 0/m i n的升温速率测量。9.1.2.5 数据处理按公式(1)分别计算2/m i n、1 0/m i n、2 0/m i n程序升温速率偏差。5J J F1 6 9 72 0 1 8市场监管总局市场监管总局v=T1 0-T0tv-11 0 0%(1)式中:v 程序升温速率偏差,%;t T1 0温度时秒表计时,m i n;v 升温速率,/m i n。9.1.2.6 合格判据结果均符合表2中5.3要求为合格。9.1.3 温度重复性9.1.3.1 试验目的检验仪器温度重复性是否符合表2中5.4的要求。9.1.3.2 试验条件同9.1.1。9.1.3.3 试验设备有证标准物质,分析天平,见表4。9.1.3.4 试验程序用分析天平准确称取热分析标准物质铟(I n)适量,装入铝坩埚中,升温速率设定为1 0/m i n,在基线上选取左边界点F1和右边界点F2,可以得到标准物质的熔化温度,如图4所示。熔化温度为外推起始温度。样品更换后再测量1次。重复上述方法,分别选取热分析标准物质锡(S n)、锌(Z n),测量其熔化温度。图4 熔化温度测量示意图9.1.3.5 数据处理按公式(2)计算3种标准物质的温度重复性。sT=T1-T2(2)式中:sT 温度重复性,;T1,T2 第1次,第2次仪器测得的标准物质的熔化温度,。6J J F1 6 9 72 0 1 8市场监管总局市场监管总局9.1.3.6 合格判据结果均符合表2中5.4要求为合格。9.1.4 温度示值误差9.1.4.1 试验目的检验温度示值误差是否符合表2中5.5的要求。9.1.4.2 试验条件同9.1.1。9.1.4.3 试验设备有证标准物质,分析天平,见表4。9.1.4.4 试验程序同9.1.3。9.1.4.5 数据处理用公式(3)、公式(4)计算3种标准物质的温度示值误差。Te=(T1+T2)/2(3)T=Te-Ts(4)式中:T1,T2 第1次,第2次仪器测得的标准物质的熔化温度,;T 温度的示值误差,;Te 仪器测得标准物质熔化温度的平均值,;Ts 标准物质的认定值,。9.1.4.6 合格判据结果均符合表2中5.5要求为合格。9.1.5 热量重复性9.1.5.1 试验目的检验仪器热量重复性是否符合表2中5.6的要求。9.1.5.2 试验条件同9.1.1。9.1.5.3 试验设备有证标准物质,分析天平,见表4。9.1.5.4 试验程序用分析天平准确称取热分析标准物质铟(I n)适量,装入铝坩埚中,升温速率设定为1 0/m i n,在基线上选取左边界点F1和右边界点F2,通过测量曲线在F1数据点和F2数据点之间对熔化峰积分,曲线的面积即为标准物质的熔化热(简称热量),如图5所示。样品更换再测量1次。重复上述方法,分别选取热分析标准物质锡(S n)、锌(Z n),测量其熔化热。7J J F1 6 9 72 0 1 8市场监管总局市场监管总局图5 熔化热测量示意图9.1.5.5 数据处理按公式(5)、公式(6)计算3种标准物质的热量重复性。H=(H1+H2)/2(5)sH=H1-H2H1 0 0%(6)式中:H 仪器测得标准物质的热量的平均值,J/g;H1,H2 第1次,第2次仪器测得标准物质的热量,J/g;sH 热量重复性。9.1.5.6 合格判据结果均符合表2中5.6要求为合格。9.1.6 热量示值误差9.1.6.1 试验目的检验仪器热量示值误差是否符合表2中5.7的要求。9.1.6.2 试验条件同9.1.1。9.1.6.3 试验设备有证标准物质,分析天平,见表4。9.1.6.4 试验程序同9.1.5。9.1.6.5 数据处理根据9.1.5的热量测量结果,用公式(5)、公式(7)计算热量的示值误差。=H-HsHs1 0 0%(7)式中:热量的示值误差;8J J F1 6 9 72 0 1 8市场监管总局市场监管总局Hs 标准物质的认定值,J/g。9.1.6.6 合格判据结果均符合表2中5.7要求为合格。9.1.7 分辨率9.1.7.1 试验目的检验仪器分辨率是否符合表2中5.8的要求。9.1.7.2 试验条件同9.1.1。9.1.7.3 试验设备有证标准物质,见表4。9.1.7.4 试验程序取标准物质铅(P b)约5m g,硝酸钾(KNO3)约2m g,装入坩埚中,放到样品支持器上,按以下程序升温:1)从5 0升温至2 9 0,升温速率为2 0/m i n;2)在2 9 0恒温5m i n;3)从2 9 0升温至3 5 0,升温速率为2/m i n。测量曲线如图6所示。图6 铅(P b)及硝酸钾(KNO3)的测量曲线示意图9.1.7.5 数据处理按公式(8)计算分辨率。R=1-yy11 0 0(8)式中:R 分辨率;y 在两个峰范围内,从基线到测量曲线间的最小距离,mW;y1 标准物质铅(P b)的峰高,mW。9.1.7.6 合格判据结果符合表2中5.8要求为合格。9J J F1 6 9 72 0 1 8市场监管总局市场监管总局9.2 通用技术要求试验9.2.1 环境适应性9.2.1.1 试验目的检验环境温度对仪器的影响是否符合6.2的要求。9.2.1.2 试验条件同9.1.1。9.2.1.3 试验设备有证标准物质,温度试验箱,见表4。9.2.1.4 试验程序a)在试验过程中,不调节仪器的任何调节器。将温度以不大于1/m i n的变化率降至1 5。此时,仪器接通电源,并在此温度下保持1h后,对标准物质铟(I n)进行1 0/m i n的升温测试,计算标准物质的熔化温度T1和熔化热H1;b)以不大于1/m i n的温度变化率将温度试验箱升温至3 5,在此温度下保持1h后,对标准物质铟(I n)进行1 0/m i n的升温测试,计算标准物质的熔化温度T2和熔化热H2;c)断开仪器电源,以相同温度变化速率降温至室温。9.2.1.5 数据处理按公式(9)、公式(1 0)计算Tt,1和Tt,2,按公式(1 1)、公式(1 2)计算t,1和t,2。Tt,1=T1-Ts(9)Tt,2=T2-Ts(1 0)t,1=H1-HsHs1 0 0%(1 1)t,2=H2-HsHs1 0 0%(1 2)式中:Tt,1,Tt,2 温度1 5和3 5时温度示值误差,;t,1,t,2 温度1 5和3 5时热量示值误差,;Ts 标准物质的认定值,;Hs 标准物质的认定值,J/g。9.2.1.6 合格判据结果符合6.2的要求为合格。9.2.2 稳定性试验9.2.2.1 试验目的检验仪器稳定性是否符合6.3的要求。9.2.2.2 试验条件同9.1.1。9.2.2.3 试验设备01J J F1 6 9 72 0 1 8市场监管总局市场监管总局有证标准物质,分析天平,见表4。9.2.2.4 试验程序仪器接通电源,稳定2h。用分析天平准确称取热分析标准物质铟(I n)适量,装入铝坩埚中,升温速率设定为1 0/m i n,测得标准物质的熔化温度和熔化热,方法同9.1.3和9.1.5。4h内,每隔0.5h记录一次数据Tw,i和Hw,i(i=1,2,8)。9.2.2.5 数据处理按公式(1 3)、公式(1 4)计算Tw,i和w,i,取绝对值最大者作为仪器示值稳定性。Tw,i=Tw,i-Ts(1 3)w,i=Hw,i-HsHs1 0 0%(1 4)式中:Ts 标准物质的认定值,;Hs 标准物质的认定值,J/g;Tw,i 4h内标准物质的温度示值误差,;w,i 4h内标准物质的热量示值误差,%。9.2.2.6 合格判据结果符合6.3的要求为合格。1 0 型式评价结果的判定所有样机的所有评价项目均符合型式评价大纲的要求为合格。对于单一产品的,有一项及一项以上项目不合格,判定其不合格。系列产品中,有一种及一种以上型号不合格的,判定该系列不合格。1 1 试验项目所用计量器具和设备表试验所用计量器具和设备列于表4。表4 试验所用计量器具和设备表序号计量器具和设备名称测量区间主要性能指标备注1热分析国家有证标准物质(07 0 0)熔化 温 度 不 确 定 度 为(0.0 60.9 4),k=2,熔化热不确定度为(0.31.3)J/g,k=22分析天平最大秤量不低于1 0g实际分度值不大于0.0 1m g,级3秒表(036 0 0)s分辨力不大于0.0 1s,MP E:0.5 5s/d4温度试验箱(54 0)1 5和3 5两点的最大允许误差不超过 2;试验箱有效容积应大于仪器体积的3倍11J J F1 6 9 72 0 1 8市场监管总局市场监管总局附录A示差扫描热量计型式评价原始记录格式一、样机基本信息记录申请单位计量器具名称规格型号样机编号二、观察项目记录型式评价大纲章节号要求+-备注4.1计量单位4.2外部结构4.3标志6.1外观 注:+-通过 不通过三、计量性能试验记录环境温度:相对湿度:试验开始时间:年 月 日 时 分 试验结束时间:年 月 日 时 分评价人员:复核人员:计量要求试验项目用计量器具和设备序号所用计量器具和设备*测量范围主要性能指标准确度等级/不确定度/最大允许误差型号编号 *设备可不填写“准确度等级/不确定度/最大允许误差”。21J J F1 6 9 72 0 1 8市场监管总局市场监管总局1.基线噪声和基线漂移项目试验结果基线噪声基线漂移试验过程中的异常情况记录:本试验项目合格判定要求:合格判定:合格 不合格2.程序升温速率偏差项目升温速率/(/m i n)21 02 0T0/T1 0/t/m i n程序升温速率偏差/%试验过程中的异常情况记录:本试验项目合格判定要求:合格判定:合格 不合格3.分辨率P b取样量/m gKNO3取样量/m gy/mWy1/mW分辨率试验过程中的异常情况记录:本试验项目合格判定要求:合格判定:合格 不合格4.温度重复性和温度示值误差标准物质取样量m g熔化温度/试验结果标准值实测值平均实测值温度重复性温度示值误差31J J F1 6 9 72 0 1 8市场监管总局市场监管总局表(续)标准物质取样量m g熔化温度/试验结果标准值实测值平均实测值温度重复性温度示值误差试验过程中的异常情况记录:本试验项目合格判定要求:合格判定:合格 不合格5.热量重复性和热量示值误差标准物质取样量m g熔化热/(J/g)试验结果标准值J/g实测值J/g平均实测值J/g热量重复性%热量示值误差%试验过程中的异常情况记录:本试验项目合格判定要求:合格判定:合格 不合格四、通用技术要求试验记录1.环境适应性环境温度:相对湿度:试验开始时间:年 月 日 时 分 试验结束时间:年 月 日 时 分评价人员:复核人员:环境温度对仪器的影响试验项目用计量器具和设备序号所用计量器具和设备测量区间主要性能指标准确度等级/不确定度/最大允许误差型号编号41J J F1 6 9 72 0 1 8市场监管总局市场监管总局1 5温度箱示值/标物熔化温度/标物熔化热/(J/g)3 5温度箱示值/标物熔化温度/标物熔化热/(J/g)环境温度对仪器的影响:试验过程中的异常情况记录:本试验项目合格判定要求:合格判定:合格 不合格2.稳定性试验环境温度:相对湿度:试验开始时间:年 月 日 时 分 试验结束时间:年 月 日 时 分评价人员:复核人员:稳定性试验项目用计量器具和设备序号所用计量器具和设备测量区间主要性能指标准确度等级/不确定度/最大允许误差型号编号时间0h0.5h1.0h1.5h2.0h2.5h3.0h3.5h4.0h温度/熔化热/(J/g)稳定性/稳定性/(J/g)试验过程中的异常情况记录:本试验项目合格判定要求:合格判定:合格 不合格51J J F1 6 9 72 0 1 8市场监管总局市场监管总局附录B有证标准物质的取样量和升温范围有证标准物质的取样量和升温范围见表B.1。表B.1 有证标准物质的取样量和升温范围热分析标准物质名称取样量/m g升温范围/镓(G a)31 0-2 05 0水杨酸苯酯(P h e n y lS a l i c y l a t e)51 5-2 07 0铟(I n)31 01 2 01 8 0锡(S n)31 02 0 02 6 0铅(P b)31 02 9 03 5 0锌(Z n)31 03 8 04 5 0硝酸钾(KNO3)51 51 0 01 6 0二氧化硅(S i O2)51 55 4 06 0 061J J F1 6 9 72 0 1 8市场监管总局市场监管总局