Pomůcky pro kalibrační měření |
Vzorky a chemikálie |
Výsledky kalibračních měření
Uvedený příklad popisuje výsledky kalibrace zákalometru s ručním záznamem a vyhodnocením naměřených dat v provedení a sestavě dle obr. 2a. Přístroj umožňuje nefelometrické i turbidimetrické stanovení zákalu a lze ho s výhodou použít k praktické výuce základů měření zákalu kapalin, jakož i pro normativní měření zákalu jiných kapalin, jako např. nápojů. Zákalometr v provedení podle obr. 2a měří na principu dvoucestné (resp. dvoukanálové) fotometrie v rozdílném čase. Napěťové signály z převodníků fotodiod, které měří výkon svazků světla v nefelometrickém (N) resp. transmisním (T) kanálu, se postupně přepojují přepínačem N/T ke společnému milivoltmetru. Pro stanovení zákalu se střídavě měří výstupní napětí UN a UT na milivoltmetru při vloženém vzorku v měřící komoře přístroje.
- zákalometr dle Sladkého a Dientsbiera [7] školní model MMZP v. č. 93002
- držák přístrojových kyvet do měřící komory zákalometru
- přístrojová kyveta Ć 59,2 mm, výška 138 mm, šíře stěny 2,5 mm
- odměrný válec 200 ml
- odměrné baňky 100 ml
- kádinky 50 ml, 100 ml a 200 ml
- pipety 5 ml a 1 ml
- analytické váhy s rozlišením 10 -4g
- tyčinkové míchadlo
- destilovaná voda běžné laboratorní čistoty
- chemikálie na přípravu standardní formazinové suspenze (tj. 10 g hexamethylentetraminu
a 1 g síranu hydrazinia) resp. připravená standardní formazinová suspenze.
Ke stanovení nulové hodnoty zákalu byla z didaktických důvodů a z důvodů ekonomické
dostupnosti použita destilovaná voda běžné laboratorní čistoty tj. bez úpravy mikrofiltrací
ve smyslu normy [2]. Táž voda byla použita pro přípravu formazinového standardu a
pro imerzní náplň měřící komory zákalometru.
Přípravná měření i vlastní kalibrace přístroje byla provedena zjednodušenými postupy
dle obecného postupu kalibrace pouze pro původní kyvetu dodanou s přístrojem. Výchozí
naměřené hodnoty signálů pro stanovení kalibrace a chyby byly zaznamenány v podobě
připravených tabulek, uvedených přehledně v:tab. 3.a.,
tab. 3.b.,
tab. 3.c..
(a) Zapojení ručního zákalometru MMZP 93002 k měření a uvedení do provozu
dle stručného návodu k tomuto přístroji bylo shledáno jako funkční.
(b) Sledování a stanovení stability signálů fotometrické přenosové
cesty bylo provedeno společně s metodickým krokem (c).
(c) Kontrola úrovně hodnot zákalu použité destilované vody jako nuly ZF (EBC) formazinové stupnice
byla provedena pro dodanou přístrojovou kyvetu. Jako imerze byla použita tatáž destilovaná voda.
Naměřené hodnoty jsou číselně uvedeny v tab. 3.a.
a graficky na obr. 6.
Nulová hodnota úrovně relativního zákalu použité "čiré" vody včetně přesvitů činí pro použitou přístrojovou kyvetu: ZR = (0,050 ± 0,001) rel. jedn. Na základě toho činí krátkodobá stabilita (cca 30 min) zákalové nuly 2,6 % její střední hodnoty a 0,1 % z hlediska úrovně střední hodnoty zákalu 1 EBC (4 ZF).
(d) Kontrola "izotropie" optických rozptylových vlastností použité kyvety
byla provedena pro obě úrovně relativního zákalu ZR (0) a ZR (1 EBC).
Kyveta byla změřena 5x v polohách lišících se o 90°. Poslední poloha (360°)
byla provedena jako kontrolní měření. Ze všech měření byla pro kyvetu
spočítána průměrná hodnota relativního zákalu ZR a příslušná směrodatná
odchylka. Výsledky těchto měření jsou zaznamenány v
tab. 3.b. a zde jsou
uvedeny střední hodnoty a směrodatné odchylky:
ZR (0) = (0,049 ± 0,001) rel. jedn. tj. 1,4 %.
ZR(1) = (0,826 ± 0,006) rel. jedn. tj. 0,7 %.
(e) Výběr měřících nádob - tento metodický krok přirozeně odpadne, neboť byla k dispozici pouze jedna přístrojová kyveta. Nicméně byl proveden se sérií zkumavek použitých pro měření zákalů s automatickým záznamem dat.
(f) Kalibrace a tvorba kalibrační stupnice pro danou měřící nádobu byla provedena inkrementální metodou s přístrojovou kyvetou v intervalu malých zákalů 0 až 4 ZFn s dělením 0,8 ZFn a v intervalu 4 až 40 ZFn s dělením po ZFn. Primární naměřené hodnoty v nefelometrických jednotkách ZFn popř. EBC jsou uvedeny v tab. 3.c. Zde jsou na obr. 7 uvedeny graficky pro relativní nefelometrický zákal ZRN = UN / UT a na obr. 8 pro relativní turbidimetrický zákal ZRT = log [UT (0)/ UT (EBC)] obojí v závislosti na koncentraci formazinové suspenze, vyjádřené v jednotkách EBC (1 EBC = 4 ZFn = 4 ZFt). Stupnicové resp. převodní kalibrační funkce udávající zákal v jednotkách EBC nebo ZF na relativní stupnici zákalometru s danou kyvetou v daném uspořádání se získá inverzí příslušných kalibračních funkcí na obr. 7 resp. obr. 8. U zákalometrů s ručním odečtem resp. výpočtem ZR = ZR (EBC nebo ZF) se s výhodou použije tabelované podoby kalibrační funkce volené s požadovaným rozlišením v rámci měřeného resp. kalibrovaného intervalu. Pro kalibrovaný zákalometr MMZP 93002 a danou přístrojovou kyvetu je příklad převodní resp. kalibrační tabulky uveden v podobě tab. 3.d. pro interval 0 až 1 ZFn, v podobě tab. 3.e. pro interval 1 až 10 ZFn a v podobě tab. 3.f. pro interval 10 až 40 ZFn
(g) Stanovení chyby měření resp. kalibrace a velikosti tzv. přesvitů tj. nenulové hodnoty relativního přístrojového zákalu pro ideálně čirou vodu v daném měřícím uspořádání je definováno vztahem: Přesvit ZP (%) = ZR (0 ZF resp. EBC)/ ( ZR (4 ZF resp. 1 EBC) - ZR (0 ZF resp. EBC) Pro přístrojovou kyvetu byla vypočtena hodnota přesvitu 6,4 %. Hodnota přesvitů pro dané měřící uspořádání omezuje rozlišení zákalometru v oblasti velmi malých zákalů a vymezuje absolutní chybu měření přístroje. Z toho plyne, že měření velmi čirých kapalin (Z << ZF) je nutno provádět v relativním např. průtokovém uspořádání při pevně fixované měřící kyvetě vůči osám jednotlivých měřících optických svazků při odpovídající stabilitě přenosové optoelektrické cesty. V průtokovém uspořádání lze rovněž přesněji stanovit přesnost koncentračních hodnot EBC resp. ZF stupnice formazinového standardu.
