JJF 2165-2024 实验室振动式液体密度仪校准规范

中华人民共和国国家计量技术规范JJF2165—2024实验室振动式液体密度仪校准规范CalibrationSpecificationforLaboratoryOscillation-typeLiquidDensityMeters2024-10-19发布2025-04-19实施国家市场监督管理总局发布JJF2165—2024实验室振动式液体密度仪校准规范CalibrationSpecificationforLaboratoryOscillation-typeLiquidDensityMeters→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→代替JJG1058—2010→ →→→→→→→→→→→→→归口单位:全国质量密度计量技术委员会主要起草单位:中国计量科学研究院参加起草单位:东营港有限责任公司河北省计量监督检测研究院山东省日照市计量科学研究院国家石油天然气管网集团有限公司中石化石油化工科学研究院有限公司本规范委托全国质量密度计量技术委员会负责解释JJF2165—2024本规范主要起草人:刘翔(中国计量科学研究院)李占宏(中国计量科学研究院)参加起草人:杨金鑫(东营港有限责任公司)白月霞(河北省计量监督检测研究院)裴志强(山东省日照市计量科学研究院)王德宁(国家石油天然气管网集团有限公司)杨鹤(中石化石油化工科学研究院有限公司)JJF2165—2024Ⅰ引言 1范围 (1)2引用文件 (1)3术语和计量单位 (1)3.1术语 (1)3.2计量单位 (1)4概述 (1)5计量特性 (2)6校准条件 (2)6.1环境条件 (2)6.2校准用标准物质和校准设备 (2)7校准项目和校准方法 (3)7.1校准前准备工作 (3)7.2校准方法 (3)8数据处理及校准结果表达 (4)8.1示值误差 (4)8.2重复性 (4)8.3校准结果表达 (4)9复校时间间隔 (5)附录A(0~40)℃纯水密度表(不含空气) (6)附录BCIPM-2007空气密度计算公式 (8)附录C密度仪测量结果不确定度评定示例 (10)附录D实验室振动式液体密度仪校准原始记录 (14)附录E实验室振动式液体密度仪校准证书内页(示例) (15)JJF2165—2024ⅡJJF1071《国家计量校准规范编写规则》、JJF1001《通用计量术语及定义》和JJF1059.1《测量不确定度评定与表示》构成支撑本规范制定工作的基础性系列规范。本规范的计量特性、校准项目和校准方法主要参照JJF1005《标准物质通用术语和定义》、JJG1058《实验室振动式液体密度仪》、ISO15212-1《振动型密度仪第1部分:实验室仪器》(Oscillation-typedensitymeters—Part1:Laboratoryinstruments)和ISO12185《原油和石油产品密度测定U形振动管法》(Crudepetroleumandpetro-leumproducts—Determinationofdensity—OscillatingU-tubemeth本规范列出了实验室振动式液体密度仪的校准条件、校准项目、校准方法及不确定度评定。本规范代替JJG1058—2010《实验室振动式液体密度仪》。本规范的历次版本发布情况为:JJG1058—2010。JJF2165—20241实验室振动式液体密度仪校准规范1范围本规范适用于常压下实验室振动式液体密度仪(含台式振动式密度仪和便携式振动式密度仪)的校准。2引用文件本规范引用了下列文件:JJF1001通用计量术语及定义JJF1005标准物质通用术语和定义JJF1059.1测量不确定度评定与表示JJF1071国家计量校准规范编写规则ISO12185原油和石油产品密度测定U形振动管法(CrudepetroleumandISO15212-1振动型密度仪第1部分:实验室仪器(Oscillation-typedensitymeters—Part1:Laboratoryinstruments)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术语和计量单位3.1术语3.1.1液体密度有证标准物质densitycertifiedreferencematerial附有标准物质证书的液体密度标准物质,其密度值用建立了溯源性的程序确定,可溯源至固体密度基准或副基准,其密度值附有给定包含概率的不确定度。注:通常用于密度量值传递。3.2计量单位密度的计量单位:kg/m3或g/cm3。4概述实验室振动式液体密度仪(以下简称密度仪)主要由振动传感器、温度传感器、数据处理单元、显示单元等组成。当传感器内液体密度发生变化时,其振动周期也相应变化,利用仪器系数按照方程计算得到被测液体在相应测量条件下的密度。传感器内液体密度与其振动周期、液体温度之间的关系可简化表示为公式(1):ρ=f(k,t,T)(1)JJF2165—20242式中:ρ—传感器内液体密度;k—密度仪系数;t—液体温度;T—振动周期。5计量特性本校准规范重点关注密度仪示值误差和重复性。密度仪的分辨力和示值误差的最大允许误差的关系见表1。表1分辨力和示值误差的最大允许误差密度仪标称参数密度仪示值误差的最大允许误差kg/m3分辨力kg/m3校准系数12±20.110±1.00.15±0.50.0120±0.200.0110±0.100.015±0.050.001100±0.1000.00150±0.050注:以上所有指标不适用于合格性判别,仅提供参考。表中最大允许误差可作为选择校准密度仪所用液体密度标准物质的依据。6校准条件6.1环境条件实验室环境应满足密度仪安装要求,不得存在强烈的机械振动和电磁干扰。实验室温度应控制在(20±5)℃,相对湿度20%~70%。环境应通风良好,须配备消防设施及水源。6.2校准用标准物质和校准设备6.2.1标准物质校准密度仪时使用的液体密度标准物质应为有证标准物质。通常选择标准物质的测量不确定度U(ρref)应不大于被校准密度仪最大允许误差绝对值的1/3,即:U(ρref)≤MPE。对于最大允许误差为±0.05kg/m3的密度仪,液体密度标准物质密度最大JJF2165—20243允许不确定度为最大允许误差绝对值的1/2。校准用液体密度标准物质应清澈、透明、无可见颗粒等物质,具备较好的均匀性。液体密度标准物质的黏度低于50mPa·s。6.2.2主要配套设备主要配套设备及技术要求见表2。表2主要配套设备设备名称技术要求温湿度表温度测量范围(5~50)℃,最大允许误差±0.5℃;相对湿度测量范围10%~85%,最大允许误差±3%压力计压力测量范围(800~1060)hPa,最大允许误差为±5.0hPa注射器及附件注射器容积为(10~20)mL注:选用的注射器和附件不能与密度标准液体发生反应。6.2.3辅助设备及材料6.2.3.1清洗液:蒸馏水、无水乙醇、石油醚、洗涤剂等,可以有效去除液体密度标准物质在传感器内的残留,同时对传感器及附件无腐蚀、粘结作用。6.2.3.2空气泵:对于没有配备内置空气泵的密度仪,需要配有空气气源,通常气源提供的空气压力不大于0.1MPa。6.2.3.3恒温水浴槽:显示分辨力不低于±0.1℃,稳定性等于或优于±0.2℃。7校准项目和校准方法7.1校准前准备工作7.1.1被校准密度仪应具有铭牌或产品标识;应有型号、编号、分辨力和制造厂商等信息;密度仪显示屏应读数清晰、完整;传感器内部应清洁干燥;按键应接触良好,能正常工作,各连接紧固件无松动。7.1.2密度仪在校准前需通电预热,预热时间可依据仪器使用说明书规定的时间或用户设定的时间。若无以上规定,则预热时间应不少于30min。7.1.3具有自校功能的密度仪,校准前按照密度仪说明书的规定进行自校。7.2校准方法a)对于具备温度控制功能的密度仪,要先将温度设置为校准温度。选取要校准的某一密度点所用的液体密度标准物质后,使用密度仪自带的进液装置或手工使用注射器将液体密度标准物质缓慢注入仪器传感器并完全排出气泡,待仪器温度稳定后得到密度仪测量结果ρi。对于不具备温度控制功能的密度仪,需要使用恒温水槽将液体密度标准物质控制到校准温度,条件稳定后获得密度仪测量结果ρi。b)按照密度仪使用说明书规定使用易于溶解液体密度标准物质的洗剂进行密度仪JJF2165—20244传感器的冲洗,用洁净干燥空气吹干,确保传感器内无液体残留。c)重复液体密度的测量,完成校准温度下至少5次测量。注:重复测量需要注入新的液体。d)重复上述步骤a)~c),完成所有需校准密度点的测量。8数据处理及校准结果表达8.1示值误差对于每一校准点示值误差E计算方式如下:E=ρ--ρref(2)(3)式中:E—密度示值误差,kg/m3;-ρ—密度仪示值平均值,kg/m3;ρref—液体密度标准物质量值,kg/m3;n—测量次数,n≥5;ρi—单次测量密度仪示值,kg/m3。8.2重复性密度仪校准点的重复性用实验标准偏差s表示:(4)式中:ρi—单次测量密度仪示值,kg/m3;-ρ—密度仪示值平均值,kg/m3;n—测量次数,n≥5。8.3校准结果表达校准证书应至少包含以下信息:b)实验室名称和地址;c)进行校准的地点(如果与实验室地址不同);d)证书的唯一性标识(如编号),每页及总页数的标识;e)客户的名称和地址;f)被校准仪器的描述和明确标识;g)校准所依据的技术规范的标识,包括名称及代号;h)本次校准所使用的液体密度标准物质的标识;i)校准环境的描述;JJF2165—20245j)校准结果及其测量不确定度的说明;k)复校时间间隔的建议;l)校准证书签发人的签名或等效标识;m)校准结果仅对被校对象有效的声明。9复校时间间隔密度仪复校时间间隔建议不超过1年。由于复校时间间隔的长短是由仪器的使用情况(如使用频率、环境条件)、仪器质量等诸因素所决定的,因此使用单位可根据实际使用情况自主决定复校时间间隔。JJF2165—20246附录A(0~40)℃纯水密度表(不含空气)单位: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(续)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为1990年国际温标(ITS-90);2水密度值采用CIPM-2001推荐计算公式计算得到。JJF2165—2024附录BCIPM-2007空气密度计算公式式中:ρ—湿空气密度,10-3kg/m3;xCO2—空气中的CO2含量,molmol-1;p—大气压力,Pa;Ζ—压缩系数;—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)—饱和蒸汽压,Pa;h—空气的相对湿度,0≤h≤1;t—空气温度,℃。以上公式(B.2)至(B.4)中的常数项数值如下: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附录C密度仪测量结果不确定度评定示例C.1被校准仪器信息被校准仪器信息列于表C.1。表C.1被校准仪器信息被校准仪器实验室振动式液体密度仪分辨力0.001kg/m3测量范围(0~3000)kg/m3黏度修正功能开启校准员进行的调整进行校准前,按照说明书进行空气和纯水调整温度分辨力0.001℃最大允许误差MPE0.05kg/m3液体密度标准物质不确定度(k=2)小于0.025kg/m3C.2校准所用标准物质校准用标准物质信息列于表C.2。表C.2标准物质信息名称标准密度值kg/m3扩展不确定度(k=2)kg/m3标准温度℃密度温度关系[(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校准用配套仪器(测温仪)校准用配套仪器(测温仪)信息列于表C.3。=表C.3配套仪器(测温仪)信息=测温范围/℃-260~+962分辨力/℃0.0001测量范围为(15~50)℃时的测量不确定度(k2)0.006℃C.4温度测量结果使用测温仪对密度仪的振动管内部温度进行测量。表C.4列出了校准温度为20℃JJF2165—202411的测量结果。表C.4温度测量结果序号被测密度仪温度示值/℃标准测温仪示值/℃标准测温仪修正值/℃温度示值误差/℃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标准测温仪在校准温度20℃下的测量不确定度为0.006℃(k=2)。C.5标准液体校准结果使用液体密度标准物质CRM1进行示值误差测量的数据列于表C.5。表C.5标准液体校准结果序号密度示值/(kg/m3)校准温度/℃1691.86620.0002691.86520.0003691.86520.0004691.86620.0005691.86520.0006691.86720.000平均值691.86620.000C.6示值误差的标准不确定度被校密度仪测量模型为:E=ρ-ρref(C.1)示值误差的合成标准不确定度的计算公式为:=厂∂E厂∂E刁2L∂ρrefu(ρref)」厂∂E刁2L∂ρ厂∂E刁2厂∂E刁2Lρs厂∂E刁2Lρs」厂∂E刁2Lρt」厂∂E刁2Lρt」(C.2)JJF2165—202412C.6.1标准不确定度评定C.6.1.1液体密度标准物质引入的不确定度u(ρref)液体密度标准物质CRM1的标准不确定度u(ρref)可以由标准物质的证书获得,其标准不确定度为:=0.010kg/m3(C.3)C.6.1.2被校密度仪分辨力引入的不确定度u(ρres)被校准密度仪分辨力为0.001kg/m3,引入的不确定度为:=0.00029kg/m3(C.4)C.6.1.3测量过程的密度仪示值重复性引入的标准不确定度u(ρs)C.6.1.4密度仪测温引入的标