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概念理解|標準物質的約定標尺

發布人:admin 發布時間:2018-02-02

1.自早期文明以來,人們使用過很多種測量標尺,最初的測量標尺幾乎全部都是約定的、無關的和不準確的。科學技術的進步以及國際貿易的發展建立了一個唯一的、合理的、自洽的國

1.自早期文明以來,人們使用過很多種測量標尺,最初的測量標尺幾乎全部都是約定的、無關的和不準確的。科學技術的進步以及國際貿易的發展建立了一個唯一的、合理的、自洽的國際單位制(SI),且已在全世界廣泛使用。

然而,SI對某些測量類型不適用,對于這些測量需要建立、確認并使用某些不屬于SI范圍的約定單位。

另外,有些與被測量的量有關的單位雖然處在SI框架內,但按照定義復現該單位時在技術上卻是非常困難且昂貴的。

因此使用將材料特性賦予標準值而建立的實用標尺實現測量則顯得更為方便。雖然一個標準值標尺和單純的約定標尺在理論上彼此不同,但就標準物質/標準樣品使用而言它們是類似的。

2.約定標尺是以標準物質/標準樣品賦值為基礎,賦值由標準規范、國際提議或其它標準文件規定,因此復現約定標尺的一個固定點的標準物質/標準樣品在全世界應當具有相同性質,這種類型的有證標準物質/標準樣品按特性值定值,亦即在標準儀器上用標準方法測量。

3.顯然標準物質/標準樣品只能保證一個測量標尺的固定點。在標尺的測量上,或是要求一個固定點和通過此點的一個數學函數,或要求兩個或多個固定點,在各點之間應用規定的內插方法。

注意:存在一些特殊的和不連續的標尺。

例如在地質實驗中用于測量硬度的Mohs標尺,該標尺是以賦于十個硬度級的十個礦物為基礎,每一比較硬的礦物都能將比較不硬的礦物劃痕。

4.一個約定標尺有兩個基本前提條件:

一個是用于復現固定點的標準物質/標準樣品,

另一個是相應的測量程序的標準規范(或類似文件)。

它們都應嚴格確定以確保在該約定標尺上的測量一致性。標準規范提供建立和使用以賦值為基礎的標尺所需要的詳細信息,或者提供依據假設的測量中所使用的實驗和計算的程序。建議在詳述測量程序的同一標準規范中規定對于有證標準物質/標準樣品的要求。借助于必需的有證標準物質/標準樣品和相應的標準規范,用戶能創建測量標尺,并利用這一標尺測量其樣品或校準儀器。

5.在估計某一標尺上的測量不確定度時,用戶應考慮創建標尺的不確定度以及用有證標準物質/標準樣品確定固定點時的不確定度。

有時用戶的最終使用中所需要的不確定度水平比由有證標準物質/標準樣品所確定的固定點的不確定度要低(例如血液pH測量)。

應當意識到在標尺上測量的不確定度必定大于固定點的不確定度。另外,有證標準物質/標準樣品的重復測量和標尺的建立(測量點的合理選擇、內插方法的特征及重復性等)也影響總不確定度。

6.確定標尺固定點的有證標準物質/標準樣品的選擇應當取決于最終使用要求的不確定度水平。為使標尺上測量值的不確定度減到最小,用戶應當使用以標尺單位定值的有證標準物質/標準樣品。

顯然,用戶理應通曉有關復現標尺的程序以及正確使用該有證標準物質/標準樣品的聲明的全部信息。

在某些情況下,以標尺單位定值的有證標準物質/標準樣品若得不到或價格昂貴,或者在測量的不確定度水平下不必使用這種有證標準物質/標準樣品,則用戶可以應用純的化學化合物來確定固定點。若選擇此方法,用戶應當知道物質純度和所依據標尺的特性之間的關系,而且測量的不確定度只能粗略估計。約定標尺有多種多樣,確定它們時有證標準物質/標準樣品的使用方法很不相同。

實例:PH標尺

1.由于絕對單離子活度不能用實驗方法測量,因而pH被認為是一個不嚴格的物理量。為了使被測的pH盡可能有意義,采用了一個約定的pH標尺,它由賦予pH值的標準溶液來定義。這些溶液的pH值是通過測量無遷移的氫-銀/氯化銀電池的電動勢,并根據約定用給定的計算方法計算得到的。

2.很多國家標準規范中描述了標準溶液的制備以及pH的賦值方法,標準溶液的標準值不確定度限定在千分之幾的pH單位之內。

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