酒精计检定校准辅助装置改进性研究

摘要：本文介绍了一种新型酒精计检定校准辅助装置。该装置采用读数显微镜、双层真空不锈钢溢出筒、带有两个酒精计放置孔的塑料圆盘、电子温度显示器与铂电阻传感器等组件，解决了检定校准过程中乙醇溶液稳定时间长、酒精计读数不准确、乙醇溶液温度测量不准确、乙醇溶液温度波动大等问题，具有较强的实用性，可显著提高酒精计检定校准精度。

关键词：酒精计；检定校准；读数显微镜；双层真空不锈钢溢出筒；铂电阻传感器

中图分类号：TS264.9文献标志码：ADOI编码：10.3969/j.issn.1674-4977.2025.01.075

1技术领域和背景

1.1技术领域

本文所涉及的新型酒精计检定校准辅助装置主要应用于不同精度酒精计的计量检定与校准工作，旨在解决检定校准过程中的精准读数、精确测温、持续恒温等问题。

1.2技术背景

酒精计主要用于测量白酒或其他溶液中的乙醇浓度。其测量方法简单：在标准温度下，将酒精计放置到待测溶液中，待其稳定后读取酒精计弯月面（上缘或者下缘）与刻度线平齐处的数值，该数值即为溶液的乙醇含量。为保证测量数据的准确可靠，需要对酒精计进行定期检定。按照JJG 42—2023《工作玻璃浮计》检定规程要求，将被检酒精计与标准酒精计同时放置到盛有乙醇溶液的玻璃溢出筒中，待稳定后分别读取被检酒精计与标准酒精计的数值，计算示值误差并给出修正值。

笔者在对酒精计进行检定校准时常常会遇到乙醇溶液稳定时间过长、人为读数误差过大造成测量结果不准确、不能正确反应乙醇溶液实际温度以及乙醇溶液温度波动过大等问题。为了解决以上问题，笔者按照检定规程，结合实际工作经验设计了一款新型酒精计检定校准辅助装置用以解决以上问题。

2新型酒精计检定校准辅助装置概述

2.1常用辅助装置介绍

目前常用的酒精计检定校准辅助装置如图1所示，其主要组成包括玻璃溢出筒、导管、烧杯、玻璃温度计。该辅助装置在实际检定校准使用过程中常存在读数费力、测控温不准、温度波动度大等问题。

2.2新型酒精计检定校准辅助装置总体介绍

新型辅助装置设计新颖、实用性强，结合实际工作需要，解决了检定校准乙醇溶液时出现的稳定时间长、温度波动度大、温度测量不准确、检定校准人员读数误差大等问题。其主要构造有双层真空不锈钢溢出筒、电子温度显示器与铂电阻传感器、读数显微镜、带有两个酒精计放置孔的塑料圆盘等结构组成。其结构如图2所示。

2.3新型酒精计检定校准辅助装置主要创新点

2.3.1读数显微镜

酒精计通常由玻璃制成，其头部带有读数标尺的干管外直径不足4 mm，标尺端最小刻度间距为1.5 mm。常用工作酒精计的分度值为0.1%Vol，在实际检定校准过程中按照“一二五”的估读原则，还需要向下估读一位。在如此精细的刻度范围内，检定人员仅凭肉眼要准确读取溶液凹液面下缘的读数极为困难。另外，酒精计多为10支套装，每支酒精计至少检定3个点，先读取标准酒精计示值，再读取被检酒精计数值，一套酒精计检定下来至少要读取60个点的数据，这很容易引起检定校准人员视觉疲劳，从而造成较大的读数误差。人为因素引入的不确定度分量增大，最终会导致测量结果的不确定度增大。为了解决上述问题，新型酒精计检定校准辅助装置设计了读数显微镜结构。通过读数显微镜放大读数标尺，检定人员可以准确地读取测量数据，进而提高测量的准确度。由于不同浓度、不同体积乙醇溶液会导致标准酒精计与被检酒精计的漂浮高度不同，新型酒精计检定校准辅助装置可以根据不同的漂浮高度来调节读数显微镜的高度，使检定人员的视线尽可能与读数弯月面齐平，进一步减小读数误差。

2.3.2双层真空不锈钢溢出筒

JJG 42—2023《工作玻璃浮计》检定规程规定，酒精计的检定要在恒温恒湿实验室中进行，其中温度波动为±2℃，检定使用的配套设备为玻璃溢出筒。由于无水乙醇在稀释过程中需要放出热量，配置好的不同浓度的乙醇溶液需在恒温室中静置较长时间后才能使用。检定规程中还要求乙醇溶液的温度波动不超过±0.1℃。在实际检定过程中，溢出筒材质的导热性以及检定人员体温、呼吸等因素，都可能影响检定的“小环境”，造成乙醇溶液温度发生波动，进而影响检定校准结果的准确性。为了解决上述问题，结合日常使用的“暖水瓶”原理，新型酒精计检定校准辅助装置设计了一个特殊结构——双层真空不锈钢溢出筒。在检定校准时，将配置好的且静置温度恒定的不同浓度乙醇溶液依次注入不锈钢溢出筒中，利用其真空隔热的方式可以减少乙醇溶液温度波动造成的测量误差。

2.3.3带有两个酒精计放置孔的塑料圆盘

JJG 42—2023《工作玻璃浮计》检定规程规定，在酒精计检定校准时，需要把标准酒精计和被检酒精计同时放置到乙醇溶液中，待稳定后读取各自数值，计算示值误差。在实际操作中，放置酒精计会扰动溶液，常出现两只酒精计相互触碰或酒精计与溢出筒壁接触的情况，从而导致整个系统达到稳定状态所需时间过长。为了解决上述问题，新型酒精计检定校准辅助装置设计了带有两个酒精计放置孔的塑料圆盘。塑料圆盘漂浮在液面上，有效避免了两只酒精计或酒精计与溢出筒壁的触碰。另外，塑料圆盘与双层真空不锈钢溢出筒形成一个小的密闭环境，有助于减小乙醇溶液温度波动带来的测量误差。

2.3.4电子温度显示器与铂电阻传感器

JJG 42—2023《工作玻璃浮计》检定规程规定，测量溶液温度的方法是检定人员用手提着玻璃温度计，使玻璃温度计悬浮在乙醇溶液中，待温度稳定后读取数值。这样操作存在两个不足点：一是手提玻璃温度计悬浮时间不易掌握，时间过短不能正确反映乙醇溶液的实际温度，时间过长容易造成检定人员疲劳；二是玻璃温度计水银室在乙醇溶液中所处的位置不易控制，不能正确反映乙醇溶液温度的均匀性。

由于技术不断地迭代更新，高精度铂电阻传感器应用也越来越广泛。高精度铂电阻传感器具有测量精度高（±0.05℃）、可靠稳定性强（6万小时以上）、漂移小（最大温度漂移为0.02℃）等特点。鉴于实际测量温度存在的问题，以及高精度铂电阻温度传感器优点，新型酒精计检定校准辅助装置设计了一套电子测温装置。该装置由3个电子温度显示器和3个高精度铂电阻传感器组成。3个电子温度显示器与均匀分布在不锈钢筒内壁上的3个高精度铂电阻传感器相连。这样的设计不但能很好地反映乙醇溶液温度的均匀性，而且通过计算3点温度测量的平均值可以更加精确地得到乙醇溶液的实际温度值。

3新型酒精计检定校准辅助装置的工作原理及使用流程

3.1工作原理

该装置作为酒精计检定校准的辅助装置，其工作原理是通过读数显微镜的精准读取酒精计示值，通过双层真空不锈钢溢出筒的设计减小酒精溶液的温度波动，通过3个均匀分布的高精度铂电阻传感器准确测定乙醇溶液的实际温度。

3.2使用流程

该装置应置于温度波动度不超过±2℃的恒温恒湿实验室内。首先关闭排液管，将配置好并静置一段时间的乙醇溶液倒入双层不锈钢筒内，将圆盘放置在液面上，然后调整溶液液面，使其与溢出管口齐平，静置等待温度稳定（通过观察与铂电阻传感器相连的3个温度显示器示值，看示值是否一致），然后读取温度示值。将标准酒精计、被检酒精计分别放置在塑料圆盘的两个孔内，待两个酒精计稳定后，上下调节读数显微镜支架，使读数显微镜视野与液面持平，通过读数显微镜分别读取两个酒精计示值，计算示值误差，每个点检定校准2次。检定校准完成后，打开排液管，将该浓度乙醇溶液排出，同时将溢出槽内的液体一并倒出。关闭排液管，倒入下一浓度的乙醇溶液，重复以上步骤，直至全部酒精计检定校准完成。

4结束语

为解决酒精计日常检定校准过程中遇到的读数误差大、温度恒定时间长、测温不准确等问题，笔者设计了一套新型酒精计检定校准辅助装置。与传统的玻璃溢出筒、玻璃温度计等配套设备相比较，本装置通过设计读数显微镜装置解决了酒精计读数不准确问题；通过设计双层真空不锈钢溢出筒和测量圆盘解决了乙醇溶液温度恒定时间长、温度波动大的问题；通过设计3个高精度温度传感器解决了传统玻璃温度计测温不准确、不均匀等问题；通过设计放置孔解决了标准酒精计和被检酒精计容易与筒壁碰撞以及相互碰撞的问题。与传统酒精计检定校准辅助装置相比，该装置在读数精度、温度测量精度、控温准确性等方面均实现了显著提高，极大地方便了一线检定校准人员的操作。

参考文献

[1]工作玻璃浮计：JJG 42—2023[S].

[2]费业泰.误差理论与数据处理[M].北京：机械工业出版社，2005.

[3]何志强，王笑君.从误差理论看中学常见测量仪器的估读[J].物理教师，2014，35（6）：54-57.

[4]朱家良.工业铂、铜热电阻[M].北京：中国计量出版社，2011.

作者简介

刘学恩，男，1982年出生，工程师，学士，研究方向为计量检定与校准。

（编辑：李加鹏，收稿日期：2024-06-14）