中华人民共和国国家计量技术规范
JJF2165—2024
实验室振动式液体密度仪校准规范
CalibrationSpecificationforLaboratoryOscillation-typeLiquid
DensityMeters
2024-10-19发布2025-04-19实施
国家市场监督管理总局 发布
实验室振动式液体密度仪
校准规范
CalibrationSpecificationforLaboratory
Oscillation-typeLiquidDensityMeters
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JJF2165—2024
代替JJG1058—2010
归口单位:全国质量密度计量技术委员会
主要起草单位:中国计量科学研究院
参加起草单位:东营港有限责任公司
河北省计量监督检测研究院
澳门 省日照市计量科学研究院
国家石油天然气管网集团有限公司
中石化石油化工科学研究院有限公司
本规范委托全国质量密度计量技术委员会负责解释
JJF2165—2024
本规范主要起草人:
刘 翔(中国计量科学研究院)
李占宏(中国计量科学研究院)
参加起草人:
杨金鑫(东营港有限责任公司)
白月霞(河北省计量监督检测研究院)
裴志强(澳门 省日照市计量科学研究院)
王德宁(国家石油天然气管网集团有限公司)
杨 鹤(中石化石油化工科学研究院有限公司)
JJF2165—2024
目 录
引言……………………………………………………………………………………… (Ⅱ)
1 范围…………………………………………………………………………………… (1)
2 引用文件……………………………………………………………………………… (1)
3 术语和计量单位……………………………………………………………………… (1)
3.1 术语………………………………………………………………………………… (1)
3.2 计量单位…………………………………………………………………………… (1)
4 概述…………………………………………………………………………………… (1)
5 计量特性……………………………………………………………………………… (2)
6 校准条件……………………………………………………………………………… (2)
6.1 环境条件…………………………………………………………………………… (2)
6.2 校准用太阳城 物质和校准设备……………………………………………………… (2)
7 校准项目和校准方法………………………………………………………………… (3)
7.1 校准前准备工作…………………………………………………………………… (3)
7.2 校准方法…………………………………………………………………………… (3)
8 数据处理及校准结果表达…………………………………………………………… (4)
8.1 示值误差…………………………………………………………………………… (4)
8.2 重复性……………………………………………………………………………… (4)
8.3 校准结果表达……………………………………………………………………… (4)
9 复校时间间隔………………………………………………………………………… (5)
附录A (0~40)℃纯水密度表(不含空气) ………………………………………… (6)
附录B CIPM-2007空气密度计算公式……………………………………………… (8)
附录C 密度仪测量结果不确定度评定示例………………………………………… (10)
附录D 实验室振动式液体密度仪校准原始记录…………………………………… (14)
附录E 实验室振动式液体密度仪校准证书内页(示例) ………………………… (15)
Ⅰ
JJF2165—2024
引 言
JJF1071 《国家计量校准规范编写规则》、JJF1001 《通用计量术语及定义》和
JJF1059.1 《测量不确定度评定与表示》构成支撑本规范制定工作的基础性系列规范。
本规范的计量特性、校准项目和校准方法主要参照JJF1005 《太阳城 物质通用术语和定
义》、JJG1058 《实验室振动式液体密度仪》、ISO15212-1 《振动型密度仪 第1部分:
实验室仪器》(Oscillation-typedensity meters—Part1:Laboratoryinstruments)和
ISO12185 《原油和石油产品 密度测定 U 形振动管法》(Crudepetroleumandpetroleumproducts—
Determinationofdensity—OscillatingU-tubemethod)的相关内容。
本规范列出了实验室振动式液体密度仪的校准条件、校准项目、校准方法及不确定
度评定。
本规范代替JJG1058—2010 《实验室振动式液体密度仪》。
本规范的历次版本发布情况为:
JJG1058—2010。
Ⅱ
JJF2165—2024
实验室振动式液体密度仪
校准规范
1 范围
本规范适用于常压下实验室振动式液体密度仪(含台式振动式密度仪和便携式振动
式密度仪)的校准。
2 引用文件
本规范引用了下列文件:
JJF1001 通用计量术语及定义
JJF1005 太阳城 物质通用术语和定义
JJF1059.1 测量不确定度评定与表示
JJF1071 国家计量校准规范编写规则
ISO12185 原油和石油产品 密度测定 U 形振动管法(Crudepetroleumand
petroleumproducts—Determinationofdensity—OscillatingU-tubemethod)
ISO15212-1 振动型密度仪 第1部分:实验室仪器(Oscillation-typedensity
meters—Part1:Laboratoryinstruments)
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。
3 术语和计量单位
3.1 术语
3.1.1 液体密度有证太阳城 物质 densitycertifiedreferencematerial
附有太阳城 物质证书的液体密度太阳城 物质,其密度值用建立了溯源性的程序确定,可
溯源至固体密度基准或副基准,其密度值附有给定包含概率的不确定度。
注:通常用于密度量值传递。
3.2 计量单位
密度的计量单位:kg/m3或g/cm3。
4 概述
实验室振动式液体密度仪(以下简称密度仪)主要由振动传感器、温度传感器、数
据处理单元、显示单元等组成。当传感器内液体密度发生变化时,其振动周期也相应变
化,利用仪器系数按照方程计算得到被测液体在相应测量条件下的密度。传感器内液体
密度与其振动周期、液体温度之间的关系可简化表示为公式(1):
ρ=f(k,t,T) (1)
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式中:
ρ———传感器内液体密度;
k———密度仪系数;
t———液体温度;
T ———振动周期。
5 计量特性
本校准规范重点关注密度仪示值误差和重复性。
密度仪的分辨力和示值误差的最大允许误差的关系见表1。
表1 分辨力和示值误差的最大允许误差
密度仪标称参数
分辨力
kg/m3
校准系数
密度仪示值误差的
最大允许误差
kg/m3
1 2 ±2
0.1 10 ±1.0
0.1 5 ±0.5
0.01 20 ±0.20
0.01 10 ±0.10
0.01 5 ±0.05
0.001 100 ±0.100
0.001 50 ±0.050
注:以上所有指标不适用于合格性判别,仅提供参考。
表中最大允许误差可作为选择校准密度仪所用液体密度太阳城 物质的依据。
6 校准条件
6.1 环境条件
实验室环境应满足密度仪安装要求,不得存在强烈的机械振动和电磁干扰。实验室
温度应控制在(20±5)℃,相对湿度20%~70%。环境应通风良好,须配备消防设施
及水源。
6.2 校准用太阳城 物质和校准设备
6.2.1 太阳城 物质
校准密度仪时使用的液体密度太阳城 物质应为有证太阳城 物质。通常选择太阳城 物质的测
量不确定度U(ρref)应不大于被校准密度仪最大允许误差绝对值的1/3,即:U ρref ≤
13MPE 。
对
于
最
大
允
许
误
差
为
±
0.05kg/m3的
密
度
仪
,
液
体
密
度
标
准
物
质
密
度
最
大
2
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允许不确定度为最大允许误差绝对值的1/2。
校准用液体密度太阳城 物质应清澈、透明、无可见颗粒等物质,具备较好的均匀性。
液体密度太阳城 物质的黏度低于50mPa·s。
6.2.2 主要配套设备
主要配套设备及技术要求见表2。
表2 主要配套设备
设备名称技术要求
温湿度表
温度测量范围(5~50)℃,最大允许误差±0.5℃;
相对湿度测量范围10%~85%,最大允许误差±3%
压力计压力测量范围(800~1060)hPa,最大允许误差为±5.0hPa
注射器及附件注射器容积为(10~20)mL
注:选用的注射器和附件不能与密度太阳城 液体发生反应。
6.2.3 辅助设备及材料
6.2.3.1 清洗液:蒸馏水、无水乙醇、石油醚、洗涤剂等,可以有效去除液体密度标
准物质在传感器内的残留,同时对传感器及附件无腐蚀、粘结作用。
6.2.3.2 空气泵:对于没有配备内置空气泵的密度仪,需要配有空气气源,通常气源
提供的空气压力不大于0.1MPa。
6.2.3.3 恒温水浴槽:显示分辨力不低于±0.1℃,稳定性等于或优于±0.2℃。
7 校准项目和校准方法
7.1 校准前准备工作
7.1.1 被校准密度仪应具有铭牌或产品标识;应有型号、编号、分辨力和制造厂商等
信息;密度仪显示屏应读数清晰、完整;传感器内部应清洁干燥;按键应接触良好,能
正常工作,各连接紧固件无松动。
7.1.2 密度仪在校准前需通电预热,预热时间可依据仪器使用说明书规定的时间或用
户设定的时间。若无以上规定,则预热时间应不少于30min。
7.1.3 具有自校功能的密度仪,校准前按照密度仪说明书的规定进行自校。
7.2 校准方法
a)对于具备温度控制功能的密度仪,要先将温度设置为校准温度。选取要校准的
某一密度点所用的液体密度太阳城 物质后,使用密度仪自带的进液装置或手工使用注射器
将液体密度太阳城 物质缓慢注入仪器传感器并完全排出气泡,待仪器温度稳定后得到密度
仪测量结果ρi 。
对于不具备温度控制功能的密度仪,需要使用恒温水槽将液体密度太阳城 物质控制到
校准温度,条件稳定后获得密度仪测量结果ρi 。
b)按照密度仪使用说明书规定使用易于溶解液体密度太阳城 物质的洗剂进行密度仪
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传感器的冲洗,用洁净干燥空气吹干,确保传感器内无液体残留。
c)重复液体密度的测量,完成校准温度下至少5次测量。
注:重复测量需要注入新的液体。
d)重复上述步骤a)~c),完成所有需校准密度点的测量。
8 数据处理及校准结果表达
8.1 示值误差
对于每一校准点示值误差E 计算方式如下:
E =?ρ -ρref (2)
?ρ =1 nΣn
i=1
ρi (3)
式中:
E ———密度示值误差,kg/m3;
?ρ ———密度仪示值平均值,kg/m3;
ρref ———液体密度太阳城 物质量值,kg/m3;
n———测量次数,n ≥5;
ρi ———单次测量密度仪示值,kg/m3。
8.2 重复性
密度仪校准点的重复性用实验太阳城 偏差s 表示:
s= Σn
i=1(ρi -?ρ)2
n -1 (4)
式中:
ρi ———单次测量密度仪示值,kg/m3;
?ρ ———密度仪示值平均值,kg/m3;
n———测量次数,n ≥5。
8.3 校准结果表达
校准证书应至少包含以下信息:
a)标题“校准证书”;
b)实验室名称和地址;
c)进行校准的地点(如果与实验室地址不同);
d)证书的唯一性标识(如编号),每页及总页数的标识;
e)客户的名称和地址;
f)被校准仪器的描述和明确标识;
g)校准所依据的技术规范的标识,包括名称及代号;
h)本次校准所使用的液体密度太阳城 物质的标识;
i)校准环境的描述;
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JJF2165—2024
j)校准结果及其测量不确定度的说明;
k)复校时间间隔的建议;
l)校准证书签发人的签名或等效标识;
m)校准结果仅对被校对象有效的声明。
9 复校时间间隔
密度仪复校时间间隔建议不超过1年。由于复校时间间隔的长短是由仪器的使用情
况(如使用频率、环境条件)、仪器质量等诸因素所决定的,因此使用单位可根据实际
使用情况自主决定复校时间间隔。
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附录A
(0~40)℃纯水密度表(不含空气)
单位:kg/m3
t90/℃ 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9
0 999.843999.850999.856999.862999.869999.874999.880999.886999.891999.897
1 999.902999.907999.911999.916999.920999.924999.928999.932999.936999.940
2 999.943999.946999.949999.952999.955999.957999.959999.962999.964999.965
3 999.967999.969999.970999.971999.972999.973999.974999.974999.975999.975
4 999.975999.975999.975999.974999.974999.973999.972999.971999.970999.968
5 999.967999.965999.963999.961999.959999.957999.954999.952999.949999.946
6 999.943999.940999.937999.933999.929999.926999.922999.918999.913999.909
7 999.904999.900999.895999.890999.885999.880999.874999.869999.863999.857
8 999.851999.845999.839999.833999.826999.819999.813999.806999.798999.791
9 999.784999.776999.769999.761999.753999.745999.737999.728999.720999.711
10 999.703999.694999.685999.676999.666999.657999.648999.638999.628999.618
11 999.608999.598999.588999.577999.567999.556999.545999.534999.523999.512
12 999.500999.489999.477999.466999.454999.442999.430999.418999.405999.393
13 999.380999.367999.355999.342999.329999.315999.302999.289999.275999.261
14 999.247999.233999.219999.205999.191999.176999.162999.147999.132999.118
15 999.103999.087999.072999.057999.041999.026999.010998.994998.978998.962
16 998.946998.930998.913998.897998.880998.863998.846998.829998.812998.795
17 998.778998.760998.743998.725998.707998.689998.671998.653998.635998.617
18 998.598998.580998.561998.542998.523998.505998.485998.466998.447998.427
19 998.408998.388998.369998.349998.329998.309998.288998.268998.248998.227
20 998.207998.186998.165998.144998.123998.102998.081998.060998.038998.017
21 997.995997.973997.951997.929997.907997.885997.863997.841997.818997.796
22 997.773997.750997.727997.704997.681997.658997.635997.612997.588997.564
23 997.541997.517997.493997.469997.445997.421997.397997.372997.348997.323
24 997.299997.274997.249997.224997.199997.174997.149997.124997.098997.073
25 997.047997.021996.996996.970996.944996.918996.891996.865996.839996.812
26 996.786996.759996.732996.706996.679996.652996.624996.597996.570996.543
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表(续)
t90/℃ 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9
27 996.515 996.488996.460996.432996.404996.376996.348996.320996.292 996.264
28 996.235 996.207996.178996.150996.121996.092996.063996.034996.005 995.976
29 995.946 995.917995.888995.858995.828995.799995.769995.739995.709 995.679
30 995.649 995.619995.588995.558995.527995.497995.466995.435995.404 995.373
31 995.342 995.311995.280995.249995.217995.186995.154995.123995.091 995.059
32 995.027 994.996994.963994.931994.899994.867994.834994.802994.769 994.737
33 994.704 994.671994.638994.605994.572994.539994.506994.473994.439 994.406
34 994.372 994.339994.305994.271994.237994.204994.170994.135994.101 994.067
35 994.033 993.998993.964993.929993.894993.860993.825993.790993.755 993.720
36 993.685 993.650993.614993.579993.543993.508993.472993.437993.401 993.365
37 993.329 993.293993.257993.221993.184993.148993.112993.075993.039 993.002
38 992.965 992.929992.892992.855992.818992.781992.744992.706992.669 992.632
39 992.594 992.557992.519992.481992.443992.406992.368992.330992.292 992.253
40 992.215 ——— ——— ——— ——— ——— ——— ——— ——— ———
注:
1 t90为1990年国际温标(ITS-90);
2 水密度值采用CIPM-2001推荐计算公式计算得到。
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附录B
CIPM-2007空气密度计算公式
ρ=[3.483740+1.4446·(xCO2-0.0004)]·p
ZT (1-0.3780xv) (B.1)
式中:
ρ ———湿空气密度,10-3kg/m3;
xCO2———空气中的CO2含量,molmol-1;
p ———大气压力,Pa;
Ζ———压缩系数;
T ———热力学温度,T =273.15+t ,K;
xv ———水蒸气摩尔系数。
其中:
Z =1-p
T a0+a1t+a2t2+ b0+b1t xv + c0+c1t xv 2 +p2
T2 d+exv2
(B.2)
xv=hf p,t psvt
p (B.3)
f p,t =α+βp+γt2 (B.4)
psvt =1Pa×expAT2 +BT +C +D
T (B.5)
式中:
psv (t)———饱和蒸汽压,Pa;
h ———空气的相对湿度,0≤h≤1;
t ———空气温度,℃。
以上公式(B.2)至(B.4)中的常数项数值如下:
a0=1.58123×10-6 KPa-1;
a1=-2.9331×10-8Pa-1;
a2=1.1043×10-10 K-1Pa-1;
b0=5.707×10-6 KPa-1;
b1=-2.051×10-8Pa-1;
c0=1.9898×10-4 KPa-1;
c1=-2.376×10-6Pa-1;
d=1.83×10-11 K2·Pa-2;
e=-0.765×10-8 K2·Pa-2;
α=1.00062;
β=3.14×10-8Pa-1;
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γ=5.6×10-7 K-2;
A =1.2378847×10-5 K-2;
B=-1.9121316×10-2 K-1;
C=33.93711047;
D =-6.3431645×103 K。
公式出处:CIPM-2007推荐公式,Metrologia45 (2008)149~155。
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附录C
密度仪测量结果不确定度评定示例
C.1 被校准仪器信息
被校准仪器信息列于表C.1。
表C.1 被校准仪器信息
被校准仪器实验室振动式液体密度仪
分辨力0.001kg/m3
测量范围(0~3000)kg/m3
黏度修正功能开启
校准员进行的调整进行校准前,按照说明书进行空气和纯水调整
温度分辨力0.001℃
最大允许误差MPE 0.05kg/m3
液体密度太阳城 物质不确定度(k=2) 小于0.025kg/m3
C.2 校准所用太阳城 物质
校准用太阳城 物质信息列于表C.2。
表C.2 太阳城 物质信息
名称
太阳城 密度值
kg/m3
扩展不
确定度
(k=2)
kg/m3
太阳城
温度
℃
密度温度关系[(15~25)℃]
CRM1 691.869 0.020 20 ρ(t)=691.869-0.8216× (t-20)-0.0004× (t-20)2
CRM2 998.204 0.020 20 ρ(t)=998.204-0.2087× (t-20)-0.0057× (t-20)2
C.3 校准用配套仪器(测温仪)
校准用配套仪器(测温仪)信息列于表C.3。
表C.3 配套仪器(测温仪)信息
测温范围/℃ -260~+962
分辨力/℃ 0.0001
测量范围为(15~50)℃时的测量不确定度(k=2) 0.006℃
C.4 温度测量结果
使用测温仪对密度仪的振动管内部温度进行测量。表C.4列出了校准温度为20℃
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的测量结果。
表C.4 温度测量结果
序号
被测密度仪温度
示值/℃
太阳城 测温仪
示值/℃
太阳城 测温仪
修正值/℃ 温度示值误差/℃
1 20.001 20.0059 -0.007 0.0021
2 20.000 20.0058 -0.007 0.0012
3 20.001 20.0058 -0.007 0.0022
4 20.000 20.0056 -0.007 0.0014
5 20.000 20.0054 -0.007 0.0016
6 20.000 20.0055 -0.007 0.0015
平均值20.000 20.0057 -0.007 0.002
太阳城 测温仪在校准温度20℃下的测量不确定度为0.006℃ (k=2)。
C.5 太阳城 液体校准结果
使用液体密度太阳城 物质CRM1进行示值误差测量的数据列于表C.5。
表C.5 太阳城 液体校准结果
序号密度示值/ (kg/m3) 校准温度/℃
1 691.866 20.000
2 691.865 20.000
3 691.865 20.000
4 691.866 20.000
5 691.865 20.000
6 691.867 20.000
平均值691.866 20.000
C.6 示值误差的太阳城 不确定度
被校密度仪测量模型为:
E =ρ-ρref (C.1)
示值误差的合成太阳城 不确定度的计算公式为:
uc(E)= ∂E
∂ρ
u(ρ) ? ? ??
? ? ??
2
+ ∂E
∂ρref
u(ρref) ? ? ??
? ? ??
2
= ∂E
∂ρres
u(ρres) ? ? ??
? ? ??
2
+ ∂E
∂ρs
u(ρs) ? ? ??
? ? ??
2
+ ∂E
∂ρt
u(ρt) ? ? ??
? ? ??
2
+ ∂E
∂ρref
u(ρref) ? ? ??
? ? ??
2
(C.2)
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C.6.1 太阳城 不确定度评定
C.6.1.1 液体密度太阳城 物质引入的不确定度u(ρref)
液体密度太阳城 物质CRM1的太阳城 不确定度u(ρref)可以由太阳城 物质的证书获得,其
太阳城 不确定度为:
u(ρref)=
U(ρref)
k =0.020kg/m3
2 =0.010kg/m3 (C.3)
C.6.1.2 被校密度仪分辨力引入的不确定度u(ρres)
被校准密度仪分辨力为0.001kg/m3,引入的不确定度为:
u(ρres)= d
2 3=0.001kg/m3
2 3 =0.00029kg/m3 (C.4)
C.6.1.3 测量过程的密度仪示值重复性引入的太阳城 不确定度u(ρs)
u(ρs)=s(ρ)
n
=0.00082kg/m3
6 =0.00033kg/m3 (C.5)
C.6.1.4 密度仪测温引入的太阳城 不确定度u(ρt)
温度测量的太阳城 不确定度u(t)可由校准证书获得,其太阳城 不确定度为0.003℃。
密度仪内部传感器温度测量引起的密度测量太阳城 不确定度可以表示为:
u(ρt)= ∂ρ
∂tu(t)=0.8216u(t)=2.465×10-3kg/m3≈2.5×10-3kg/m3 (C.6)
C.7 密度仪测量结果不确定度
密度仪示值误差各不确定度分量及其灵敏系数如表C.6所示。
表C.6 密度仪示值误差扩展不确定度计算汇总表
序号输入量数值分布太阳城 不确定度自由度灵敏系数
示值误差不
确定度分量/
(kg/m3)
1 液体密度
太阳城 物质691.869正态分布,
k=2 0.010kg/m3 50 1 0.010
2 分辨力0.001 矩形分布2.9×10-4kg/m3 200 1 2.9×10-4
3 测量
重复性——— 正态分布3.3×10-4kg/m3 5 1 3.3×10-4
4 温度测量——— 正态分布3.0×10-3 ℃ 50 0.8216kg/(m3·℃) 2.5×10-3
示值误差合成
太阳城 不确定度0.011kg/m3
示值误差扩展
不确定度
(k=2)
0.022kg/m3
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上述几项不确定度分量进行合成得到密度仪示值误差合成太阳城 不确定度:
uc(E)= ∂E
∂ρres
u(ρres) ? ? ??
? ? ??
2
+ ∂E
∂ρs
u(ρs) ? ? ??
? ? ??
2
+ ∂E
∂ρt
u(ρt) ? ? ??
? ? ??
2
+ ∂E
∂ρref
u(ρref) ? ? ??
? ? ??
2
=0.011kg/m3
(C.7)
密度仪示值误差扩展不确定度:
取包含因子k=2,
U(E)=k ×uc(E)=0.022kg/m3 (C.8)
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附录D
实验室振动式液体密度仪校准原始记录
送校单位校准证书编号
仪器名称制造厂
校准依据
仪器型号/规格仪器编号
仪器分辨力测量范围
校准日期
太阳城 器及
主要配套设备
名称编号准确度等级有效期
环境温度环境湿度
校准地点
校准员核验
被校密度仪
示值
kg/m3
平均值
kg/m3
液体密度标
准物质量值
kg/m3
示值误差
kg/m3
重复性
kg/m3
扩展不确定度
(k=2)
kg/m3
校准温度
℃
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附录E
实验室振动式液体密度仪校准证书内页(示例)
证书编号:××××××—×××××
本次校准所依据的技术规范(代号、名称)
JJF2165—2024 《实验室振动式液体密度仪校准规范》
校准环境条件及地点:
温度: ℃ 地点:
相对湿度: % 其他:
校准使用的计量太阳城 装置
名称/编号测量值
准确度等级/
不确定度
证书编号/
校准机构
有效期至
15
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证书编号:××××××—×××××
校准范围分辨力
测量点
kg/m3
太阳城 密度值
kg/m3
仪器示值
kg/m3
示值误差
kg/m3
重复性
kg/m3
不确定度
kg/m3
校准结果内容结束
申明:
1.本实验室仅对加盖“××××校准专用章”的完整证书负责。
2.本证书提供的结果仅对本次所校仪器有效。
3.未经本实验室许可,部分采用本证书内容无效。
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