平滑度仪容积检验方法研讨

GB/T 456—2002《纸和纸板平滑度的测定（别克法）》中5.5.1规定：“大真空容器，包括到玻璃板表面的连接管，体积为（380±1）mL”；5.5.2规定：“小真空容器，包括到玻璃板表面的连接管，体积为（38±1）mL”。

QB/T 1665—2004《纸与纸板平滑度仪》4.3表3中规定：“真空容器容腔体积：大容器（380±1）mL，小容器（38±1）mL”。

GB/T 456—2002和QB/T 1665—2004规定，以测量一定量的空气泄入真空容器的方法间接检验真空容器容积，检验方法示意图如图1所示。

图1 真空容器容积检验方法示意图

注   1—蒸馏水；2—玻璃量筒；3—容量吸管；4—真空管；5—针型阀；6—专用测头；7—胶垫；8—玻璃量砧。

实测环境大气压，测量实际泄入的空气量ΔV，同时记录下真空压力的变化量ΔP，按式(1)将ΔV换算为标准大气压下的泄入空气量ΔV₀。

式中，ΔV₀表示标准大气压下泄入的空气量，mL；P表示实测的环境大气压，kPa；ΔV表示环境大气压下泄入的空气量，mL；P₀表示标准大气压，P₀=101.325 kPa。

按式(2)计算真空容器容积。

按QB/T 1665—2004规定，以泄入10 mL空气检验大真空容器，以泄入1 mL空气检验小真空容器。根据GB/T 456—2002和QB/T 1665—2004要求，此时ΔP为2.66 kPa。

测量不确定度的数学模型见式(2)。

取k=2，则扩展不确定度 U=k·u_c=7.26 mL。

GB/T 456—2002和QB/T 1665—2004规定了平滑度仪真空压力的3个压力点：50.66、48.00和29.33 kPa，并要求（以下均只对大容器进行分析，小容器同理）：

当真空度从50.66 kPa降到48.00 kPa时，ΔP =（2.66±0.04）kPa，ΔV₀=（10±0.2）mL。

当真空度从50.66 kPa降到29.33 kPa时，ΔP =（21.33±0.04）kPa，ΔV₀=（80±1.0）mL。

由式(3)、式(4)可见，减小测量不确定度的有效途径之一为减小输入量ΔV₀和ΔP的灵敏系数c₁和c₂，即增大式(3)和式(4)中的分母ΔP。

当ΔV₀=80 mL，ΔP =21.33 kPa时，c₁=4.75，c₂=17.81 mL/kPa。

重复前述不确定度评定过程，在其他条件不变的情况下，通过将ΔP 由2.66 kPa调整到21.33 kPa，扩展不确定度将降低至U=0.90 mL，k=2。仍不完全满足真空容积（380±1）mL的检验要求。

使用分度值0.02 mL、容积允差±0.02 mL的容量吸管，重复前述不确定度评定过程，在其他条件不变的情况下，当ΔP=21.33 kPa时：u₂=0.012 mL，u₃=0.006 mL，则：

$u\left(\mathrm{\Delta }{V}_{\mathrm{0}}\right)=\mathrm{0.027}\mathrm{m}\mathrm{L}$，u_c=0.43 mL

扩展不确定度U=0.86 mL，k=2。

可见，减小容量吸管分度值和容积允差，扩展不确定度有改善，但不明显。

以上检验过程以平滑度仪显示的真空压力差为ΔP 的实测值，并以真空压力差的允许误差作为ΔP 引入的标准不确定度的一个分量进行不确定度评定。

按QB/T 1665—2004规定，使用准确度等级为0.05级的活塞式压力计及专用砝码（或相应等级的数字压力计）检验计时点的真空压力及计时点间的真空压力差，如以该检验的实测值对平滑度仪显示的真空压力差进行修正，则真空压力差的测量误差可控制在±0.01 kPa范围。由此，前述不确定度评定中的不确定度分量u₄可减小至0.006 kPa，输入量ΔP引入的标准不确定度$u\left(\mathrm{\Delta }P\right)$相应减小至0.007 kPa。对输入量ΔV₀引入的标准不确定度$u\left(\mathrm{\Delta }{V}_{\mathrm{0}}\right)$和输入量ΔP引入的标准不确定度$u\left(\mathrm{\Delta }P\right)$进行合成，则：u_c=0.23 mL，U=0.46 mL，k=2，满足要求。