示差扫描热量计型式评价大纲

1示差扫描热量计型式评价大纲本型式评价大纲适用于分类编码为46021500的示差扫描热量计(亦称差示扫描热本规范引用了下列文件：JJG936—2012示差扫描热量计凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本规范；凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本规范。示差扫描热量计是在程序控制温度下，测量样品与参比物之间的加热功率差或温差的仪器。根据仪器测量原理的不同，可分为功率补偿式和热流式，其结构示意图如图1、图2所示。功率补偿式示差扫描热量计的结构原理是样品和参比物分别具有独立的加热器和传感器。采用两个控制系统进行监控，其中一个控制温度，使样品和参比物在预定速率下升温或降温；另一个用于补偿样品和参比物之间所产生的温差。通过功率补偿使样品和参比物的温度保持相同。热流式示差扫描热量计的结构原理是样品和参比物放在可以进行程序温度控制的同一加热系统中，通过样品支持器和参比支持器底部的热电偶监测它们的温差，样品温度由测温元件直接监控。示差扫描热量计由加热炉、测温元件、控制系统等组成。图1功率补偿式DSC结构示意图2图2热流式DSC结构示意图4法制管理要求4.1计量单位仪器应采用法定计量单位，见表1。表1仪器中的法定计量单位量的名称单位符号温度℃质量g热量J4.2外部结构仪器对不允许使用者自行调整的部位，应采用封闭式结构设计或者留有加盖封印的位置，该结构应设计成封印可更换的形式。仪器应有方便现场检定的接口、接线端子等结构。4.3标志必须在仪器的铭牌或面板等明显部位标注计量器具的法制标志和计量器具的标识，其标志、编号和说明必须清晰可辨，牢固可靠。制造计量器具许可标志和编号(试验样机应留有相应位置);计量器具型式评价批准标志和编号(试验样机可留有相应位置，本项不是强制性规定);产品合格印、证(此项可以与计量器具本体分开位置)。仪器名称、规格(型号)、出厂编号、制造日期和制造厂名；对于安装放射源检测器的仪器，在其外部应有放射源安全图案及标识；仪器的高温加热区应有防烫伤标识；对安装不当会影响准确度等性能或对安装有特殊要求的仪器，应该有安装说明的标志。5计量要求仪器的计量性能要求列于表2。3表2仪器计量性能要求序号计量性能指标A级B级C级基线噪声/mW基线漂移/mW程序升温速率偏差/%不超过±1不超过±4不超过±8温度重复性/℃温度示值误差/℃不超过±2不超过±3不超过±6热量重复性/%热量示值误差/%不超过士5不超过士8不超过士10分辨率6通用技术要求6.1外观仪器外观整洁，表面涂、镀层无明显剥落、擦伤及污垢。各功能键工作正常，紧固件无松动、面板显示应清晰完整，自检功能、标定功能正常。6.2环境适应性环境温度在(15～35)℃范围内时，温度和热量的示值误差不应超过表2中5.5和6.3稳定性4h内仪器的温度和热量的示值误差不应超过表2中5.5和5.7的规定。7型式评价项目表型式评价项目列于表3。表3型式评价项目表序号型式评价项目技术要求评价方式评价方法一、法制管理要求1计量单位观察2外部结构观察3标志观察二、计量要求4基线噪声试验9.1.15基线漂移试验9.1.14表3(续)序号型式评价项目技术要求评价方式评价方法二、计量要求6程序升温速率偏差试验9.1.27温度重复性试验9.1.38温度示值误差试验9.1.49热量重复性试验9.1.5热量示值误差试验9.1.6分辨率试验9.1.7三、通用技术要求外观观察环境适应性试验9.2.1稳定性试验9.2.28提供样机的数量及样机的使用方式8.1提供样机的数量申请单位应提供自己生产的样机。申请单位可以按单一产品提出申请，也可以按系列产品提出申请。凡按单一产品申请的，提供一台样机。按系列产品申请的，应考虑系列产品的测量对象、准确度、测量区间等选择有代表性的产品，并参考下面的原则确定提供样机的数量：a)准确度相同、测量区间不同的系列产品在选择样机时，应包括测量区间上、下限的产品。每种产品提供一台样机；b)准确度不同、测量区间和结构相同的系列产品在选取样机时应包括各准确度等级的产品。每种产品提供一台样机。8.2样机的使用方式所有试验项目应在同一台样机上进行，且不得在试验期间或试验中对样机进行9型式评价项目的试验方法和条件以及数据处理和合格判据9.1计量性能试验9.1.1基线噪声和基线漂移9.1.1.1试验目的检验仪器基线噪声和基线漂移是否符合表2中5.1和5.2的要求。9.1.1.2试验条件室内温度(15～30)℃,相对湿度≤85%,附近无影响仪器正常工作的机械振动，5热流/热流/mw供电电路中无强电磁干扰。9.1.1.3试验程序取两个空铝坩埚，分别放在样品支持器和参比支持器上，设置氮气流动速率为50mL/min,从室温加热到50℃,恒温到基线稳定后开始加热，以10℃/min的速率程序升温到300℃。9.1.1.4数据处理观察测量曲线谱图，选取(100～300)℃范围内曲线瞬时波动最为明显的波动峰，取最大峰热流值与最小峰热流值之差为基线噪声，如图3中X₁值；选取(100～300)℃范围内曲线上热流值最大值和热流值最小值之差为基线漂移，如图3中X₂值。图3基线噪声和基线漂移示意图9.1.1.5合格判据结果符合表2中5.1和5.2要求为合格。9.1.2程序升温速率偏差9.1.2.1试验目的检验程序升温速率偏差是否符合表2中5.3的要求。9.1.2.2试验条件同9.1.1。9.1.2.3试验设备秒表，见表4。9.1.2.4试验程序取两个空铝坩埚，分别放在样品支持器和参比支持器上，设置氮气流动速率为50mL/min,以10℃/min的速率进行加热，稳定后用秒表开始计时，记录此时样品温度为T。,10min后记录样品温度为T1o。重复上述方法，分别以2℃/min、20℃/min的升温速率测量。9.1.2.5数据处理按公式(1)分别计算2℃/min、10℃/min、20℃/min程序升温速率偏差。6式中：△v——程序升温速率偏差，%;t——T₀温度时秒表计时，min;v——升温速率，℃/min。9.1.2.6合格判据结果均符合表2中5.3要求为合格。9.1.3温度重复性9.1.3.1试验目的检验仪器温度重复性是否符合表2中5.4的要求。9.1.3.2试验条件同9.1.1。9.1.3.3试验设备有证标准物质，分析天平，见表4。9.1.3.4试验程序用分析天平准确称取热分析标准物质铟(In)适量，装入铝坩埚中，升温速率设定为10℃/min,在基线上选取左边界点F₁和右边界点F₂,可以得到标准物质的熔化温度，如图4所示。熔化温度为外推起始温度。样品更换后再测量1次。重复上述方法，分别选取热分析标准物质锡(Sn)、锌(Zn),测量其熔化温度。温度/℃9.1.3.5数据处理按公式(2)计算3种标准物质的温度重复性。式中：sr——温度重复性，℃;T₁,T₂——第1次，第2次仪器测得的标准物质的熔化温度，℃。79.1.3.6合格判据结果均符合表2中5.4要求为合格。9.1.4温度示值误差9.1.4.1试验目的检验温度示值误差是否符合表2中5.5的要求。9.1.4.2试验条件同9.1.1。9.1.4.3试验设备有证标准物质，分析天平，见表4。9.1.4.4试验程序同9.1.3。9.1.4.5数据处理用公式(3)、公式(4)计算3种标准物质的温度示值误差。T₁,T₂——第1次，第2次仪器测得的标准物质的熔化温度，℃;△T——温度的示值误差，℃;T。仪器测得标准物质熔化温度的平均值，℃T.——标准物质的认定值，℃。9.1.4.6合格判据结果均符合表2中5.5要求为合格。9.1.5热量重复性9.1.5.1试验目的检验仪器热量重复性是否符合表2中5.6的要求。9.1.5.2试验条件同9.1.1。9.1.5.3试验设备有证标准物质，分析天平，见表4。9.1.5.4试验程序用分析天平准确称取热分析标准物质铟(In)适量，装入铝坩埚中，升温速率设定为10℃/min,在基线上选取左边界点F₁和右边界点F₂,通过测量曲线在F₁数据点和F₂数据点之间对熔化峰积分，曲线的面积即为标准物质的熔化热(简称热量),如图5所示。样品更换再测量1次。重复上述方法，分别选取热分析标准物质锡(Sn)、锌(Zn),测量其熔化热。8热流或功率差/热流或功率差/mw温度/℃9.1.5.5数据处理按公式(5)、公式(6)计算3种标准物质的热量重复性。△H=(△H₁+△H₂)/2 仪器测得标准物质的热量的平均值，△H₁,△H₂——第1次，第2次仪器测得标准物质的热量，J/g;sg——热量重复性。9.1.5.6合格判据结果均符合表2中5.6要求为合格。9.1.6热量示值误差9.1.6.1试验目的检验仪器热量示值误差是否符合表2中5.7的要求。9.1.6.2试验条件同9.1.1。9.1.6.3试验设备有证标准物质，分析天平，见表4。9.1.6.4试验程序同9.1.5。9.1.6.5数据处理根据9.1.5的热量测量结果，用公式(5)、公式(7)计算热量的示值误差。式中：δ——热量的示值误差；99.1.6.6合格判据结果均符合表2中5.7要求为合格。9.1.7分辨率9.1.7.1试验目的检验仪器分辨率是否符合表2中5.8的要求。9.1.7.2试验条件同9.1.1。9.1.7.3试验设备有证标准物质，见表4。9.1.7.4试验程序取标准物质铅(Pb)约5mg,硝酸钾(KNO₃)约2mg,装入坩埚中，放到样品支持器上，按以下程序升温：1)从50℃升温至290℃,升温速率为20℃/min;2)在290℃恒温5min;3)从290℃升温至350℃,升温速率为2℃/min。测量曲线如图6温度/℃9.1.7.5数据处理按公式(8)计算分辨率。R——分辨率；y——在两个峰范围内，从基线到测量曲线间的最小距离，mW;y₁——标准物质铅(Pb)的峰高，mW。9.1.7.6合格判据结果符合表2中5.8要求为合格。9.2通用技术要求试验9.2.1环境适应性9.2.1.1试验目的检验环境温度对仪器的影响是否符合6.2的要求9.2.1.2试验条件同9.1.1。9.2.1.3试验设备有证标准物质，温度试验箱，见表4。9.2.1.4试验程序a)在试验过程中，不调节仪器的任何调节器。将温度以不大于1℃/min的变化率降至15℃。此时，仪器接通电源，并在此温度下保持1h后，对标准物质铟(In)进行10℃/min的升温测试，计算标准物质的熔化温度T₁和熔化热△H₁;b)以不大于1℃/min的温度变化率将温度试验箱升温至35℃,在此温度下保持1h后，对标准物质铟(In)进行10℃/min的升温测试，计算标准物质的熔化温度T₂和熔化热△H₂;c)断开仪器电源，以相同温度变化速率降温至室温。9.2.1.5数据处理按公式(9)、公式(10)计算△T.和△T,2,按公式(11)、公式(12)计算δ式中：△T1,△T.2——温度15℃和35℃时温度示值误差，℃;δ1,δn₂——温度15℃和35℃时热量示值误差，℃;T,——标准物质的认定值，℃;△H。——标准物质的认定值，J/g。9.2.1.6合格判据结果符合6.2的要求为合格。9.2.2稳定性试验9.2.2.1试验目的检验仪器稳定性是否符合6.3的要求。9.2.2.2试验条件同9.1.1。9.2.2.3试验设备有证标准物质，分析天平，见表4。9.2.2.4试验程序仪器接通电源，稳定2h。用分析天平准确称取热分析标准物质铟(In)适量，装入铝坩埚中，升温速率设定为10℃/min,测得标准物质的熔化温度和熔化热，方法同9.1.3和9.1.5。4h内，每隔0.5h记录一次数据Tw.和△H(i=1,2,…,8)。9.2.2.5数据处理按公式(13)、公式(14)计算△Tw;和δ.,取绝对值最大者作为仪器示值稳定性。T.——标准物质的认定值，℃;△T——4h内标准物质的温度示值误差，℃;δ——4h内标准物质的热量示值误差，%。9.2.2.6合格判据结果符合6.3的要求为合格。10型式评价结果的判定所有样机的所有评价项目均符合型式评价大纲的要求为合格。对于单一产品的，有一项及一项以上项目不合格，判定其不合格。系列产品中，有一种及一种以上型号不合格的，判定该系列不合格。11试验项目所用计量器具和设备表试验所用计量器具和设备列于表4。序号计量器具和设备名称测量区间主要性能指标备注1热分析国家有证标准物质熔化温度不确定度为(0.06~0.94)℃,k=2,熔化热不确定度为(0.3～1.3)J/g,k=22分析天平最大秤量不低于10g实际分度值不大于0.01mg,①级3秒表分辨力不大于0.01s,MPE:±0.55s/d4温度试验箱15℃和35℃两点的最大允许误差不超过±2℃;试验箱有效容积应大于仪器体积的3倍通过通过不通过附录A示差扫描热量计型式评价原始记录格式一、样机基本信息记录申请单位计量器具名称规格型号样机编号型式评价大纲章节号要求十—备注计量单位外部结构标志外观十 ××三、计量性能试验记录计量要求试验项目用计量器具和设备序号所用计量器具和设备*测量范围主要性能指标准确度等级/不确定度/最大允许误差型号编号设备可不填写“准确度等级/不确定度/最大允许误差”。1.基线噪声和基线漂移试验结果基线噪声基线漂移试验过程中的异常情况记录：本试验项目合格判定要求：合格判定：□合格□不合格2.程序升温速率偏差升温速率/(℃/min)2T₀/℃T10/℃程序升温速率偏差/%试验过程中的异常情况记录：本试验项目合格判定要求：合格判定：□合格□不合格3.分辨率Pb取样量/mgKNO₄取样量/mg分辨率试验过程中的异常情况记录：本试验项目合格判定要求：4.温度重复性和温度示值误差标准物质取样量℃℃平均实测值℃温度重复性℃温度示值误差℃表(续)标准物质取样量mg熔化温度/℃试验结果标准值℃实测值℃平均实测值℃温度重复