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盐雾箱盐雾沉降率校准方法探讨

发表时间：2023-11-27

涂料检测仪器校准系列讲座

1.0 引言

盐雾箱是利用人工盐雾环境条件模拟天然环境, 研究和评价产品或金属材料耐腐蚀性能的一种重要试验设备,为确保开展盐雾箱盐雾沉降率量值溯源的数据准确可靠, 根据国家标准和国家计量技术规范 ,通过对盐雾箱盐雾沉降率校准所采用的标准设备 、校准步骤 、计算方法以及结果不确定度评定等分析探讨 , 提出对盐雾箱的盐雾沉降率的校准方法与说明, 并阐述盐雾沉降率校准结果不确定度的评定过程与方法 。

2.0 盐雾箱的校准

2.1　校准用标准设备

2.1.1　温度测量系统

温度测量系统由温度传感器(选用四线制铂电阻)和测量显示仪表组成, 其测量结果的扩展不确定度(k =2)不大于0.4℃。

2.1.2　盐雾沉降率测量仪器

直径不小于 100 mm 的玻璃(或其它材料)漏斗;容量50mL 的玻璃量筒 ;计时器 。

2.2　盐雾沉降率校准

2.2.1　测量点的位置

校准点位于试验箱的工作空间内 , 玻璃漏斗的上表面距工作室底面的高度不低于工作室高度的 1/3。

2.2.2　测量点的数量

盐雾沉降率校准点用 A、B 、C 、…表示 。当工作室容积不大于 2m 3 时,校准点为 5个 ,除中心点E 外 ,其它各点与内壁的距离为150mm ,布放位置如图1 所示 。中心位置有喷雾塔时, 中心点可离喷雾塔适当距离 。

当工作室容积大于 2m 3 到 10m 3 时, 校准点为 9 个 ,漏斗中心与内壁距离为 170mm , 布放位置如图 2 所示 。中心位置有喷雾塔时 ,中心点可离喷雾塔适当距离 。

2.2.3　校准步骤

校准时将漏斗穿过橡皮塞并固定在量筒上 , 将量筒放置在工作室底面上。将试验箱的温度调节到试验温度 ,使其升温到试验温度后 ,连续喷雾并开始计时。若使用直径约100mm 的漏斗, 连续喷雾 16h ;若使用直径约 200mm 的漏斗 ,连续喷雾4h 。喷雾停止后立即取出量筒 ,记录收集到各量筒中的溶液量 。

3.0 校准结果不确定度评定

 3.1 数学模型

G=V/t                                        （1）

式中：G—盐雾沉降率, mL/(h·80cm2 );

V —量筒中盐雾沉降量 , mL/(80 cm2 );

t —连续喷雾时间, h 。

式（1）中 , v 、t 之间互为独立 ,其灵敏系数与方差分别为

根据直径为 200mm 漏斗进行 8h 盐雾沉降量测量 ,沉降量为 20mL, 则灵敏系数为:

3.2　评定标准不确定度分量

盐雾沉降率测量不确定度分量主要来源:量筒准确度、量筒分辨力 、开箱水滴与盐雾残留液误差、以及时间测量误差等。

3.2.1　盐雾沉降量测量引入的标准不确定度 u(V)

(1) 量筒准确度引入的标准不确定度 u 1 (V)

根据容量 50mL 的玻璃量筒 , 其最大允许误差为0.5mL ,按均匀分布考虑, 则:

(2) 量筒分辨力引入的标准不确定度 u 2 (V)

根据容量 50mL 的玻璃量筒 ,其分辨力为 1mL, 按均匀分布考虑,则:

(3) 开箱水滴与盐雾残留液误差引入的标准不确定度 u 3 (V)

一滴水滴容积大约为 0.05mL, 估计开启盐雾箱时滴落在各量筒的水滴以及残留在漏斗 、量筒的壁上的残留盐雾量对每个量筒产生估算 1～ 5 滴影响, 产生 5滴水滴的影响,共容量 5×0.05mL =0.25mL 。按均匀分布考虑 ,则:

根据式(5)、式(6)、式(7)计算盐雾量测量引入的标准不确定度 u(V)

3.2.2　时间测量误差引入的标准不确定度 u(t)

测量盐雾试验时间按 8h 考虑,考虑到读数与本身计时器的误差估计为 2min 。按均匀分布考虑, 则:

3.3　合成标准不确定度

3.3.1　标准不确定度分量一览表

将评定的标准不确定度分量与灵敏系数计算综合列表如表1 。

3.3.2　计算合成标准不确定度

由于 V 、t 之间彼此独立不相关 ,因此合成标准不确度为：

 3.4　确定扩展不确定度

取包含因子 k =2, 则盐雾箱的盐雾沉降量为 20mL时 ,盐雾箱的盐雾沉降率扩展不确定度计算为 :

U =2×0.111mL/(h·80cm2 )=0.222mL/(h·80 cm2 )

取 U =0.3mL/(h·80 cm2 ), k =2

3.5　盐雾沉降率校准结果及其扩展不确定度表示

200mm 直径的漏斗进行 8h 盐雾沉降量的测量, 测量结果盐雾沉降量为20mL 条件下的盐雾沉降率 :

20mL= 20/8=2.5mL/(h·80 cm2 )

因此,盐雾箱盐雾沉降率为 2.5mL/(h·80 cm2),其扩展不确定度为 U =0.3mL/(h·80 cm2),k =2。

X =(G ±U)=(2.5±0.3)mL/(h·80 cm2 ), k =2

4.0 结束语

本文根据国家标准和国家计量技术规范 , 结合盐雾箱工作原理, 提出对盐雾箱的盐雾沉降率的校准方法与说明,并阐述盐雾沉降率校准结果不确定度的分析评定过程,旨在能够为盐雾箱盐雾沉降率的正确校准提供方法参考 。