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中华人民共和国国家计量检定规程
JJG981-2003
阿贝折射仪标准块
StandardBlocksforAbbeRefractometers
2003一09一23发布2003一12一23实施
国家质量监督检验检疫总局发布:.
JJG981-2003
。..、
乙4
VerificationRegulationofStandard}JJG981-2003{
乙、.。
BlocksforAbbeRefractometers
本规程经国家质量监督检验检疫总局2003年09月23日批准,并自
2003年12月23日起施行。
归口单位:全国光学计量技术委员会
主要起草单位:中国计量科学研究院
本规程委托全国光学计量技术委员会负责解释
:.
JJG981-2003
本规程主要起草人:
刘文丽(中国计量科学研究院)
马振亚(中国计量科学研究院)
杨磊(中国计量科学研究院)
姜石锋(中国计量科学研究院):.
JJG981-2003
目录
1范围··························································································……(1)
2概述·························································································……(1)
3计量性能要求·············································································……(1)
4通用技术要求··············································································……(1)
·······················································································……(1)
················································································……(2)
·················································································……(2)
5计量器具控制··············································································……(2)
·················································································……(2)
·················································································……(3)
·················································································……(3)
········································································……(5)
·················································································……(5)
附录A常用折射液的折射率及配制方法························-····················……(6)
附录B折射率(nu)值的测量不确定度评定方法·································……(7)
附录C平均色散(n;一n.)值的测量不确定度评定方法························……(10)
附录D阿贝折射仪标准块检定记录···················································……(12)
附录E阿贝折射仪标准块检定证书、检定结果通知书(内页)格式·········……(14)
:.
JJG981-2003
阿贝折射仪标准块检定规程
范围
本规程适用于阿贝折射仪标准块的首次检定、后续检定和使用中检验。阿贝折射仪
配备的工作样块的折射率检定依照本规程执行。
2概述
阿贝折射仪标准块(以下简称标准块)是用来检定阿贝折射仪及其他利用阿贝折射
原理的计量仪器的标准计量器具(块)。阿贝折射仪工作样块(以下简称工作样块)是
阿贝折射仪配备的,用于调整、检查阿贝折射仪。
标准块组由轻冕玻璃QK1,冕玻璃K9,火石玻璃F2,重火石玻璃ZF2四种优质光
学玻璃材料加工制成的长方形块组成。
光学玻璃材料折射率的测量主要有精密测角法、V棱镜折射法、阿贝折射法及浸液
法。本规程采用V棱镜折射法。
利用V棱镜折射仪,采用比较测量法,对标准块组的各三条谱线的折射率进行测
量。用D谱线测得折射率nD值,用F谱线与C谱线测得的n;与n,值之差即为平均色
散(n;一nc)值。如需测量其他谱线的折射率(如n.)值,则应采用相应的谱线(如
***灯中的e线)。
V棱镜折射法测量原理如下:
如图1所示,当单色平行光束垂直人射到V棱镜后,经V棱镜和样品的多次折射,
出射光线发生偏折。根据折射定律,按公式(1)计算样品的折射率n
n=(n孟+sing伽孟+)111(1)
式中:%-V棱镜光学玻璃的折射率;
B—光束从V棱镜最后一面出射的偏折角。
当n=n。时,0=0;
当n大于n。时,0为正值;
当n小于n。时,.B为负值。
1标准块折射率(nD)值的测量不确定度不应超过5x10-'(k=3)o
2标准块平均色散(nF一nc)值的测量不确定度不应超过7x10-'(k=3)a
3工作样块折射率(n,)值的测量不确定度应满足1x10-0(k=3)的要求。
4通用技术要求
:.
JJG981-2003
图1测量原理图
标准块材料牌号分别为QKl,K9,F2,ZF2,块体上应清晰标注牌号,无目视可见
的条纹、麻点、开口气泡、破点及破边、霉斑、明显影响测量精度的划痕等缺陷。
不得用手接触标准块抛光面,使用完毕后应立即用脱脂棉或脱脂纱布蘸少许无水酒
精与***的混合液擦拭干净,存放在干燥器皿中。
43几何参数
标准块几何形状见图2,其中a,h边长应不小于11mm,G边长应不小于15mmo
标准块建议两面抛光(至少一面抛光一面细磨),两抛光面夹角a为直角,误差应小于
士1'、
下|h|
图2折射率标准块简图
5计量器具控制
计量器具控制包括:首次检定、后续检定和使用中检验。
折射率示值的最小分辨力为1x10-50
钠灯、氢灯光源,60W普通白炽灯,D谱线、F谱线、C谱线滤光片。
:.
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各种折射液的折射率与各V棱镜光学玻璃的折射率n,,,与各被
,常用折射液的折射率及配制方法见附录A}
。
,分划最小格值不得大于1',仪器示值误差不超过+6"a
。
:20℃士19c
将检定设备和被检的标准块置于恒温室4h后方可进行检定。
:<85%RH
检定项目见表to
表1
检定项目首次检定后续检定使用中检验
外观十+十
几何参数+
标准块折射率(n )值+++
标准块平均色散(ne一n,)值++
工作样块折射率(n.)值十
注:凡需检定的项目用“+”表示,不需检定的项目用“一”表示。
以黑色屏幕为背景,光源为60W普通白炽灯泡,用放大镜目测观察标准块,按照
。
,用比较测角仪测量各标准块的直角角误差,用直尺测量其几何尺
寸。
(n)值的测量
用V棱镜折射仪测量标准块的各谱线的折射率。
,
a)在V棱镜折射仪上选放一块适合的V棱镜及其校正用的配对直角块(适合的V
棱镜即V棱镜光学玻璃的折射率n。与被测的标准块折射率n之差不大于+,如测
QK1,K9块时选用K5V棱镜,测F2,ZF2块时选用ZF1V棱镜),用脱脂棉或脱脂纱布
3:.
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蘸少许无水酒精与***的混合液擦净V棱镜及直角块的通光面,将直角块通光面涂上
少许折射液,此折射液的折射率与V棱镜光学玻璃的折射率a。,放
人V棱镜的V槽内,仔细贴置,排除其间气泡。
b)接通钠灯光源及读数系统照明光源,选配D滤光片,稍隔几分钟,待亮度保持
稳定,开始工作
c)调节仪器的聚光镜位置,使光线均匀地充满狭缝。
d)调节仪器的望远系统目镜,直至在视场中看清双分线及狭缝单丝象。转动望远
镜管并利用微动手轮使狭缝单丝象精确地平分双分线。再用测微手轮使读数目镜视场内
的单刻线平分双刻线,读取角度值,测量三次,即为D谱线的三个BODo
e)接通氢灯光源,分别选配F,C滤光片,重复c)和d)的步骤,各测量三次,
读出F谱线、C谱线的各三个BorI00C
f)取下直角块,用脱脂棉蘸酒精***混合液擦净直角块和V槽。
,
a)将标准块的两抛光面用脱脂棉蘸酒精***混合液擦拭干净,涂上少许折射液
(此折射液与标准块的折射率差不应大于=),放人V棱镜的V槽内,仔细贴置,
排除其间气泡。
b)用钠光光源加D滤光片照明,)和d)的步骤,读取角度值,
测量三次,即为D谱线的三个01D-
c)接通氢灯光源,分别选配F、CF,滤光片,)和d)的步骤,各测
量三次,读出F谱线、C谱线的各三个已F,民C。
按公式(2)依次计算出相应谱线的各三个偏折角0
B=0,一BD(2)
其中:BD-BID一BOD
BF=B1;一BOF
BC=Bic一B0C
,、nF,n。值
根据V棱镜折射仪使用说明书,查出相应的、D,norInOC,按公式(1)计算出相
应谱线的各三个折射率测量值;各自取平均值,再加上V棱镜折射仪在各标准块的各
谱线检定点处的修正值,即得出nD,nF,n。的实际值。
折射率(nD)值的测量不确定度评定方法参见附录B,。
(n,一nC)值
n;的实际值与n。的实际值之差,即为平均色散(nF一nC)o
标准块平均色散(11F一nC)值的测量不确定度评定方法参见附录C,
的规定。
(n )值的测量
:.
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,测量工作样块折射率(no)的实际值。
工作样块折射率(no)值的测量不确定度评定方法参见附录B,
定。
“检定项目”的规定进行检定,把所得各项数据参照附录D中的表
格记录下来,计算结果。各项均符合本规程要求的,判定为合格,否则为不合格。
合格的标准块发给检定证书(检定证书内页格式见附录E);不合格的发给检定结
果通知书,并注明不合格项(检定结果通知书内页格式见附录E)o
(no)值的测量不确定度、平均色散(n;一nc)值的测量不
确定度。
检定周期一般不超过1年。:.
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附录A
常用折射液的折射率及配制方法
根据被测液体折射率的概略值,在常用折射液表中选择两种折射率的液体,用体积
比法配制。
V,n2一no
叭一n。一n,
VZn2+V,nn,<n <n2)
V,+f2
式中:no—所需配制液体的折射率;
n,—第一种液体的折射率;
n2—第二种液体的折射率;
V,—第一种液体的体积;
V2—第二种液体的体积。
在体积比法的基础上,用阿贝折射仪测定所配液体的折射率no,根据差值no一no
再进一步配制折射液,使之所配制的折射液的折射率与光学玻璃标准块的折射率标准值
之差符合规程要求。
常用折射液的折射率概略值见表20
折射液名称折射率(no)概略值
a一澳代禁(Cio氏Br)
二碘甲烷(C氏1,)
漠化硒(Se,Br,)
注:a一澳代蔡有腐蚀性,二碘甲烷有毒性。
:.
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附录B
折射率(n )值的测量不确定度评定方法
按本规程规定的相关步骤,用V棱镜折射仪测得QK1,K9,F2,ZF2等四种标准块
的折射率(nu)实际值。一般来说由于ZF2标准块的折射率(、)值的测量不确定度
最大,所以,标准块的折射率(、)值的测量不确定度以ZF2标准块的折射率(n,)
值的测量不确定度为代表加以评定即可。
,过程
按本规程规定的相关步骤,用V棱镜折射仪测得ZF2标准块的三个折射率(no)
测量值,取平均后加上V棱镜折射仪在此检定点的修正值,获得ZF2标准块的折射率
(nn)实际值。
建立数学模型:
b=a+d+S
其中:b—标准块折射率实际值;
a-V棱镜折射仪测得的标准块折射率测量值;
d-V棱镜折射仪修正值;
a-温度变化造成的折射率变化量。
灵敏系数:丝=丝=8b=I
己a己d己s
分量标准不确定度
u,=u(a)
u2=u(d)
u3=u(8)
a,d,S相互独立,则:u,={+。;+。;
,标准不确定度分析
(A类评定)
预先选用一套稳定的阿贝折射仪标准块,依照规程规定的方法步骤,用V棱镜折
射仪对ZF2标准块折射率(no)值进行11次重复测量。例如11次测量值为:
,,,,,,,
,,,。
利用贝塞尔公式计算样本的单次测量实验标准差〔n=11):
7:.
.-2003
厄一x不x).。内,n-6
在实际检定工作中,要求每个点检定三次,得到测量三次平均值的实验标准差为:
、川互=“
则:u(a,)=
(B类评定)
V棱镜折射仪其折射率的估读精度为11x10-5,其均匀分布的区间为:
卜1x10-5,1x10-51,由此可得到由V棱镜折射仪其折射率的估读精度引起的标准不
确定度为:1x10-5/涯=-6,则:
u(a2)=“
u(a)=[u(a,)z+u(aZ)2w2z=1(-')"+()21,/2=
即:。=u(a)=
由V棱镜折射仪的修正值带来的测量不确定度(B类评定)。
如V棱镜折射仪经检定合格,给出折射率修正值,其测量不确定度为U=3x10-s
(k=3)。
则由V棱镜折射仪的折射率修正值带来的测量标准不确定度为(3x10-5)/3=
x10-5,则:
u(d)=’
即:u2=u(d)=-5
由于温度变化对标准块折射率造成影响。在四种标准块中,折射率(no)温度系
数最大的是ZF2,其数值为61x10-70
由于检定环境温度控制为20'C110(:,所以温度变化引起的折射率测量变化量最大
值为61x10一,x1=“。
此项服从三角分布,取其k=}-6-,则由于温度变化引人的标准不确定度
u(8)==“
即:u,=u(8)=“
(n )合成标准不确定度
以上分量相互独立,故合成标准不确定度u}
u=(u矛+uzuZ+uz)}}3=
(nr,)扩展不确定度
标准块的折射率(n )实际值的测量不确定度U等于合成标准不确定度与包含因
:.
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子k=3之积
U=ku,(k=3)
U=--5(k=3)
即:标准块的折射率(no)实际值的测量不确定度U=-5(k=3)
该项扩展不确定度U=-5(k=3),符合本检定规程对标准块的折射率
(n )实际值的测量不确定度要求小于5x10-5(k=3)的规定。:.
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附录C
平均色散(n;一nc)值的测且不确定度评定方法
按本规程规定的相关步骤,用V棱镜折射仪测得QK1,K9,F2,ZF2等四种标准块
的折射率(ne),(nc)实际值。平均色散(nF一nc)为折射率(nF)实际值与折射率
(n,)实际值之差。一般来说由于ZF2标准块的平均色散(n;一nc)实际值的测量不确
定度最大,所以,标准块的平均色散(n;一nc)值的测量不确定度以ZF2标准块的平
均色散(n;一nc)值的测量不确定度为代表加以评定即可。
,过程
按本规程规定的相关步骤,用V棱镜折射仪测得ZF2标准块的三个折射率(n,)
测量值、三个折射率(nc)测量值,各自取平均后加上V棱镜折射仪在各检定点的修
正值,获得ZF2标准块的折射率(nF)实际值、折射率(nc)实际值。折射率(n.)
实际值与折射率(nc)实际值之差即为平均色散。
建立数学模型:
n;一nc)=n;一n,
其中:(nF一n,)—标准块平均色散值;
V棱镜折射仪测得的标准块折射率(nF)实际值;
V棱镜折射仪测得的标准块折射率(n.)实际值。
2)(n;一nc)a(n;一nc)
己n,an,
n(n,)与。(ncn,n。相互独立,则:
u,,(n;一n,)=[u(nF)2+。(nc)2)V2
(nF)实际值的标准不确定度分析
(nu)的标准不确定度评定方法的步骤,评定
出折射率(nF)的u(a),u(d),u(S),合成标准不确定度u(n,)o
注意:,ZF2标准块的折射率
(n,)温度系数最大,其数值为78x10-7.
则由于温度变化引人的标准不确定度为
u(S)=
(nc)实际值的标准不确定度分析
:.
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(nn)的标准不确定度评定方法的步骤,评定出
折射率(n,)的u(a),u(d),u(8),合成标准不确定度u(n.).
注意:,ZF2标准块的折射率
(n-温度系数最大,其数值为54x10-'o
则由于温度变化引人的标准不确定度为
u(8)=
。。(n;一nc)二〔u(n,)2+。(。。),〕’‘,
平均色散的扩展不确定度U等于合成标准不确定度与包含因子k=3之积
U=ku,(k=3)
U二3x(u(n,)'+u(nc)2).12(k二3)
平均色散的扩展不确定度应符合本检定规程对标准块的平均色散实际值的测量不确
定度要求小于7x10-5(k二3)的规定。:.
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附录D
阿贝折射仪标准块检定记录
送检单位记录编号证书编号温度℃
生产单位型号规格标准块编号相对湿度%
检定依据
IN用的标准装置
外观检查几何参数检查
谱测量次数实际值平均色散
标准块线测量项目(n)(n;一n,)
123平均值
BOD
DBID
(n.)测量值
BOF
QK1F6,
(n,)测量值
B.
CBlc
(n,)测量值
BOD
DBID
(n.)测量值
BOF
K9FBIF
(nF)测量值
Boc
CBlc
(nc)测量值
BOD
01D
D一(nD)测量值
BOF
F2FBIF
(n,)测量值
Bac
C口Ic
(n.)测量值
:.
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阿贝折射仪标准块检定记录(续)
谱测量次数实际值平均色散
标准块测量项目(n;一n,)
线123平均值(n)
BOD
DBlD
(n.)测量值
BOF
ZF2FBIF
(n,)测量值
夕oc
CBlc
(n,)测量值
准予该计量器具作使用
检定结论折射率(n.)的测量不确定度为
平均色散(nF一nc)的测量不确定度为
检定日期年月日
检定员核验员
有效期至年月日
备注:.
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附录E
阿贝折射仪标准块检定证书、检定结果通知书(内页)格式
(内页)格式
材料折射率(n.)折射率(n,)折射率(n,)平均色散(n,一n,)
QKI
K9
F2
ZF2
外观:
几何参数:
折射率(nD)的测量不确定度:
平均色散(n;一nc.)的测量不确定度:
(内页)格式
要求同上,指出不合格项目。