Hiệu chuẩn giúp đảm bảo giảm thiểu độ sai lệch của thiết bị, duy trì các giá trị của hệ thống chuẩn cũng như hệ thống các phương tiện đo đang được sử dụng, sự liên kết của chúng với các chuẩn đo lường nhằm đảm bảo tính thống nhất và chính xác của phép đo được thực hiện. Ban Biên tập Tạp chí Thử nghiệm Ngày nay xin trích đăng Quy trình hiệu chuẩn phương tiện đo dung tích thông dụng do ông Trần Quang Uy, Phó Chủ tịch kiêm Tổng Thư ký Hội Đo lường Việt Nam xây dụng, áp dụng cho các Phòng hiệu chuẩn.
Quy trình bao gồm những quy định về phương pháp để kiểm tra/hiệu chuẩn các dụng cụ đo dung tích thông dụng dùng trong phòng thử nghiệm: Pipet có bầu, Pipet chia độ, Buret, Bình định mức.
Cấp chính xác phương tiện đo thể tích bằng thuỷ tinh
Sai số cho phép đối với pipet tự động
Phương tiện hiệu chuẩn và điều kiện hiệu chuẩn Phương tiện hiệu chuẩn/kiểm tra
a) Các cân chuẩn cấp 1-2-4 phạm vi đo từ 10 µg đến 4200g;
b) Chất lỏng: nước cất;
c) Nhiệt kế (0 ÷ 50)0C; giá trị độ chia 0,20C;
d) Đồng hồ bấm giây, giá trị độ chia 0,1s;
e) Các thiết bị phụ: bình cân, ca, phễu, ống đong bằng thuỷ tinh, ống dẫn mềm, giá đỡ...
Điều kiện hiệu chuẩn
Khi tiến hành hiệu chuẩn phải đảm bảo các điều kiện sau đây:
- Nhiệt độ môi trường và nước nằm trong khoảng (20±1)0C
- Sự thay đổi nhiệt độ của nước trong quá trình thực hiện một phép đo không được vượt quá 10C.
- Sự thay đổi nhiệt độ không khí không vượt quá 10C/h.
Phương pháp hiệu chuẩn
Dụng cụ dung tích bằng thủy tinh thông dụng được hiệu chuẩn theo phương pháp cân.
Chuẩn bị hiệu chuẩn
- Dùng axit sunphuaric (H2SO4) hoặc axit clohidric (HCl) loãng, nước sạch và chất tẩy rửa làm sạch bề mặt bên trong của dụng cụ cần hiệu chuẩn và các thiết bị phụ khác như bình cân, ca, phễu, ống đong. Dụng cụ theo kiểu "đổ vào" sau khi làm sạch phải được sấy khô bề mặt bên trong.
- Chất lỏng/nước cất, các phương tiện đo và các thiết bị phụ khác được đặt trong phòng thí nghiệm đã được ổn định nhiệt độ để đảm bảo các điều kiện hiệu chuẩn theo yêu cầu quy định.
Kiểm tra độ kín của vòi xả
Buret được đặt cố định trên giá đỡ theo chiều thẳng đứng. Nạp nước đầy đến vạch dấu "0".
Đóng van xả và giữ trong khoảng thời gian 30 phút. Nếu trong thời gian đó không phát hiện thấy rò rỉ tại đầu vòi xả và mức nước trên thang đo không thay đổi quá một giá trị độ chia thì van xả của buret được coi là kín.
Nếu buret có ống nạp thì phải kiểm tra cả độ kín của van xả trong điều kiện buret rỗng và ống nạp được nạp đầy nước tới mức 250 mm cao hơn vạch dấu "0" của buret theo trình tự và điều kiện nêu trên.
Kiểm tra thời gian chảy
Nạp đầy nước vào buret (hoặc pipet).
Giữ buret (hoặc pipet) ở vị trí thẳng đứng, hiệu chỉnh mặt cong của nước trùng với vạch dấu "0" của buret (hoặc vạch dấu trên cùng của pipet).
Cho nước chảy tự do vào bình chứa bằng cách mở hết cỡ van xả (hoặc thả tự do hoàn toàn mép trên của pipet) cho đến khi mặt cong của nước đạt tới vị trí đầu vòi xả của buret (đầu mút của pipet). Đối với pipet, bình chứa được đặt hơi nghiêng để đầu mút khẽ chạm vào thành trong của bình chứa nhưng không được có sự xê dịch nào. Dùng đồng hồ bấm giây để xác định thời gian chảy.
Chênh lệch giữa thời gian chảy xác định theo phương pháp trên và giá trị khác không được vượt quá giới hạn quy định.
Kiểm tra đo lường
1. Xác định độ lệch chuẩn tại các vạch dấu
a) Bình đong: Vạch dấu dung tích danh định ("đổ vào" hoặc "đổ ra") ứng với mức đong thường xuyên sử dụng.
b) Buret: Vạch dấu dung tích ứng với mức đong thường xuyên sử dụng.
c) Pipet: Vạch dấu dung tích danh định ứng với mức đong thường xuyên sử dụng.
2. Xác định khối lượng nước cất ứng với mức đong thường xuyên sử dụng
a) Bình đong kiểu "đổ vào".
- Đặt bình đã được làm sạch và sấy khô lên bàn cân để xác định khối lượng rỗng;
- Đo nhiệt độ của nước cất tại bình chứa;
- Đặt bình lên mặt phẳng và nạp nước cất vào bình cho tới khi mặt cong của nước trùng với mép trên của vạch dấu tương ứng;
- Kiểm tra và loại trừ nước còn bám dính trên bề mặt bên ngoài và bên trong bình ở phía trên vạch dấu và bọt khí trong bình;
- Đặt bình lên bàn cân để xác định khối lượng nước cất và bình;
- Đọc giá trị nhiệt độ, áp suất và độ ẩm của không khí.
b) Bình chuẩn kiểu "đổ ra"
- Nạp đầy bình đong đã được làm sạch tới vạch dấu tương ứng.
- Xả hết nước ra khỏi bình, cho nước chảy nhỏ giọt trong thời gian khoảng 60 giây;
- Đặt bình lên mặt bàn cân để xác định khối lượng rỗng;
- Đo nhiệt độ của nước cất tại bình chứa;
- Đặt bình lên mặt phẳng và nạp nước cất dính vào bình cho tới khi mặt cong của nước trùng với mép trên của vạch dấu tương ứng;
- Kiểm tra và loại trừ nước còn bám dính trên bề mặt bên ngoài và bên trong bình chuẩn ở phía trên vạch dấu và bọt khí trong bình;
- Đặt bình lên bàn cân để xác định khối lượng nước cất và bình đong;
- Đọc giá trị nhiệt độ, áp suất, độ ẩm của không khí.
c) Buret
- Đặt buret vào giá đỡ theo vị trí thẳng đứng; - Đo nhiệt độ của nước cất tại bình chứa;
- Nạp nước cất vào buret tới mức cao hơn vạch dấu "0" vài mm;
- Lau sạch nước còn bám dính bên ngoài đầu vòi xả;
- Xả nước dần dần cho tới khi mặt cong của nước trùng với mép trên của vạch dấu tương ứng;
- Khẽ chạm thành ướt của bình chứa vào đầu vòi xả để loại trừ hết nước còn bám dính ở đó;
- Kiểm tra và loại trừ nước còn bám dính trên bề mặt bên ngoài và bên trong buret ở phía trên vạch dấu và bọt khí trong buret;
- Xác định khối lượng của bình cân và nút đậy đã được làm sạch và xả hết nước;
- Xả nước tự do từ buret vào bình cân và chú ý để thành của bình cân không chạm vào đầu vòi xả của buret;
- Giữ khoá van xả ở vị trí mở hoàn toàn cho tới khi mức nước chỉ còn cách vạch dấu tương ứng vài mm thì giảm dòng chảy và điều chỉnh sao cho mặt cong của nước vừa chạm vào mép trên của vạch dấu tương ứng.
- Khẽ chạm thành trong của bình cân vào đầu vòi xả của buret để thu hết nước vào bình cân;
- Đặt bình cân lên bàn cân để xác định khối lượng nước cất và bình cân;
- Đọc giá trị nhiệt độ, áp suất và độ ẩm của không khí.
d) Pipet
- Đo nhiệt độ của nước cất tại bình chứa;
- Nhúng đầu mút của nó vào nước cất và hút nước để nạp vào pipet tới mức cao hơn vạch dấu "0" vài mm. Giữ pipet ở vị trí thẳng đứng;
- Xả nước dần dần cho tới khi mặt cong của nước trùng với mép trên của vạch dấu tương ứng;
- Khẽ chạm thành ướt của bình chứa vào đầu vòi mút để loại trừ hết nước còn bám dính ở đó;
- Kiểm tra và loại trừ nước còn bám dính trên bề mặt bên ngoài và bên trong pipet ở phía trên vạch dấu và bọt khí trong pipet;
- Xác định khối lượng của bình cân và nút đậy đã được làm sạch và xả hết nước;
- Xả nước tự do từ pipet vào bình cân và để thành trong của bình cân khẽ chạm vào đầu mút của pipet.
- Đợi cho nước được xả ra hoàn toàn khỏi pipet cho tới khi mặt cong của nước dừng lại ngay tại đầu mút của pipet. Sau vài giây khẽ dịch chuyển đầu mút của pipet dọc theo thành của bình cân để thu nốt số giọt chất lỏng còn đọng tại đó.
- Đặt bình cân lên bàn cân để xác định khối lượng nước cất và bình cân.
- Đọc giá trị nhiệt độ, áp suất và độ ẩm của không khí.
3. Tính dung tích thực tế của chuẩn tại vạch dấu kiểm tra
Dung tích thực tế của dụng cụ V20 tại vạch dấu kiểm tra là thể tích nước cất tương ứng với vạch dấu đó khi cân theo phương pháp nêu trên được quy đổi thông qua tỷ trọng của nước cất ở 200C.
Theo quy trình, thể tích nước được xác định qua công thức:
Trong đó, dnước tại 20oC là 1g/cm3. Do vậy, độ lệch chuẩn của thể tích cũng là độ lệch chuẩn của cân tương ứng.
Tính độ không đảm bảo đo
Độ không đảm bảo ứng với mức kiểm tra/hiệu chuẩn của dụng cụ đo dung tích gồm các thành phần:
- Thành phần độ không đảm bảo đo loại A: Thành phần này được xác định thông qua độ lệch chuẩn từ kết quả cân đo lặp lại;
- Thành phần độ không đảm bảo đo loại B: Thành phần này được xác định thông các số liệu kỹ thuật do nhà sản xuất cung cấp trong sổ tay kỹ thuật hặc sổ tay tra cứu khác của PTN.
- Độ không đảm bảo đo tổng hợp: Độ không đảm bảo đo tổng hợp được tính bằng căn bậc hai của tổng bình phương độ không đảm bảo đo thành phần.
Độ không đảm bảo đo mở rộng:
U = k*uc k = 2 P xấp xỉ 95%
Ví dụ:
- Đổ nước cất vào bình định mức cấp A 100 mL và thực hiện 10 lần cân, tính độ lệch chuẩn của giá trị trung bình là 0,01732 mL (độ lệch chuẩn chia cho căn băc hai của n).
- Quy định kỹ thuật của nhà SX cho bình có sai số là ± 0,08 mL.
- Hệ số nở của dung môi hữu cơ là 1x10-3 oC-1
- Sự chênh lệch nhiệt độ là ±3oC
+ Độ KĐBĐ thành phần loại A chính là độ lệch chuẩn thực nghiệm của giá trị trung bình:
uA(V) = 0,01732 mL
+ Từ quy định kỹ thuật của nhà sản xuất cho sai số của bình là ± 0,08 mL được quy về phân bố chữ nhật có độ KĐBĐ chuẩn thành phần của thể tích loại B:
uB1(V) = 0,08 mL /√3= 0,046 mL
+ Sự giãn nở thể tích do nhiệt độ biến động là
±∆t thì sai số do sự giãn nở thể tích của dụng cụ có thể tích V là ±∆t .V.∂, trong đó ∂ = 1x10-3 oC-1 là hệ số giãn nở nhiệt của dung môi hòa tan. Xem biến động của nhiệt độ có phân bố chuẩn, từ đó độ KĐB của thành phần này là (mức tin cậy 95%):
uB2(V) = ±∆t .V.∂/2 = 3 x 100 mmLx1x10-3 oC-1 = 0,15 mL
Trường hợp biến động của nhiệt độ môi trường được khảo sát bằng các phương tiện đo nhiệt độ và phát hiện độ biến động là ∆t (sử dụng phân bố chữ nhật):
uB2(V) = ±∆t .V.∂ /√3
Tổng hợp cả 3 thành phần độ KĐB trên ta có độ KĐB đo của thể tích là:
Độ không đảm bảo đo mở rộng:
U = k*uc k = 2 P xấp xỉ 95 %
U = 2*0,16 mL = 0,32 mL
PV
Tạp chí Thử nghiệm Ngày nay số 14 tháng 12/2018