ISO/TR 20461:2023
(Main)Determination of uncertainty for volume measurements of a piston-operated volumetric apparatus using a gravimetric method
Determination of uncertainty for volume measurements of a piston-operated volumetric apparatus using a gravimetric method
This document gives detailed information regarding the evaluation of uncertainty for the gravimetric reference measurement procedure specified in ISO 8655-6[1] and the gravimetric procedure specified in ISO 8655-7:2022[1], Annex A, according to the ISO/IEC Guide 98-3[16]. This document also includes the determination of other uncertainty components related to the liquid delivery process of a piston-operated volumetric apparatus (POVA), e.g. repeatability and handling. Furthermore, it provides examples for the calculation and application of the uncertainty of the mean delivered volume and the uncertainty in use of a single delivered volume.
Détermination de l’incertitude de mesure pour les mesurages volumétriques des appareils volumétriques à piston au moyen de la méthode gravimétrique
Le présent document donne des informations détaillées concernant l’évaluation de l’incertitude pour le mode opératoire de mesure gravimétrique de référence spécifié dans l’ISO 8655-6[1] et le mode opératoire gravimétrique spécifié dans l’ISO 8655-7:2022[1], Annexe A, conformément au Guide ISO/IEC 98-3[16]. Le présent document inclut également la détermination d’autres composantes de l’incertitude associées au procédé de distribution de liquide d’un appareil volumétrique à piston (AVAP), notamment la répétabilité et la manipulation. En outre, il fournit des exemples pour le calcul et l’application de l’incertitude du volume distribué moyen et de l’incertitude lors de l’utilisation d’un seul volume distribué.
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Relations
Standards Content (Sample)
TECHNICAL ISO/TR
REPORT 20461
Second edition
2023-02
Determination of uncertainty for
volume measurements of a piston-
operated volumetric apparatus using
a gravimetric method
Détermination de l’incertitude de mesure pour les mesurages
volumétriques des appareils volumétriques à piston au moyen de la
méthode gravimétrique
Reference number
© ISO 2023
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Published in Switzerland
ii
Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 S c op e . 1
2 Nor m at i ve r ef er enc e s . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Modelling the measurement.1
5 G eneral procedure for the uncertainty calculation . 3
6 S tandard uncertainty components associated with the measuring system
(gravimetric measurement procedure) . 4
6.1 G eneral information on standard uncertainty components estimation. 4
6.2 S tandard uncertainty of weighing (balance indication) . 5
6.3 S tandard uncertainty of temperature . 5
6.4 S tandard uncertainty of water density . 6
6.5 S tandard uncertainty of air density . 6
6.6 S tandard uncertainty of weights density . 7
6.7 S tandard uncertainty related to air cushion effects . 7
7 S tandard uncertainty components associated with the POVA . 7
7.1 S tandard uncertainty of cubic expansion coefficient . 7
7.2 S tandard uncertainty of resolution . 8
7.3 S tandard uncertainty of setting . 8
8 S tandard uncertainty components associated with the liquid delivery process .8
8.1 R epeatability (experimental standard deviation) . 8
8.2 Reproducibility . 8
9 C ombined standard uncertainty of measurement associated with the volume V .9
ref
10 Sensitivity coefficients .9
11 Choice of an appropriate coverage factor (k) .10
12 Expanded uncertainty of measurement associated with the volume V .10
ref
13 E xample for determining the uncertainty of the volume measurement of POVA .10
13.1 M easurement conditions . 10
13 . 2 R e s u lt s . .13
13.2.1 C alculations . .13
13.2.2 Uncertainty in use and corrections for pressure changes .13
13.2.3 General remarks .13
13.2.4 Note on the conformity of the ISO 8655 series with ISO/IEC Guide 98-3 .13
Annex A (informative) Approaches for the estimation of uncertainty in use of a single
delivered volume .14
Annex B (informative) Volume correction due to pressure changes .17
Bibliography .18
iii
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www.iso.org/patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and
expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to
the World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT), see
www.iso.org/iso/foreword.html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 48, Laboratory equipment.
This second edition cancels and replaces the first edition (ISO/TR 20461:2000), which has been
technically revised and cancels ISO/TR 20461:2000/Cor 1:2008.
The main changes are as follows:
— the term “standard deviation of the mean delivered volume” has been replaced in this document by
“repeatability” according to ISO/IEC Guide 99 ;
— a new uncertainty calculation example has been supplied;
— new uncertainty components have been added, namely, reproducibility, air cushion and resolution;
— a new Annex A concerning approaches for the estimation of uncertainty in use of a single delivered
volume has been added;
— a new Annex B concerning volume correction due to pressure changes has been added.
Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A
complete listing of these bodies can be found at www.iso.org/members.html.
iv
Introduction
The example given in this document is informative and supports the requirements found in
ISO 8655-6:2022, 9.6 and ISO 8655-7:2022, 4.2, to perform an estimation of measurement uncertainty
when calibrating POVA according to the measurement procedures described in these documents and
the principles of ISO/IEC Guide 98-3.
The revision of this document coincides with a major revision of the ISO 8655 series in 2022, reflecting
the state-of-the-art measurement procedures and approaches for the estimation of measurement
uncertainty.
v
TECHNICAL REPORT ISO/TR 20461:2023(E)
Determination of uncertainty for volume measurements
of a piston-operated volumetric apparatus using a
gravimetric method
1 S cope
This document gives detailed information regarding the evaluation of uncertainty for the gravimetric
[1]
reference measurement procedure specified in ISO 8655-6 and the gravimetric procedure specified
[1] [16]
in ISO 8655-7:2022 , Annex A, according to the ISO/IEC Guide 98-3 .
This document also includes the determination of other uncertainty components related to the liquid
delivery process of a piston-operated volumetric apparatus (POVA), e.g. repeatability and handling.
Furthermore, it provides examples for the calculation and application of the uncertainty of the mean
delivered volume and the uncertainty in use of a single delivered volume.
2 Normat ive references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content
constitutes requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For
undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 8655-1, Piston-operated volumetric apparatus — Part 1: Terminology, general requirements and user
recommendations
ISO/IEC Guide 2, Standardization and related activities — General vocabulary
ISO/IEC Guide 99, International vocabulary of metrology — Basic and general concepts and associated
terms (VIM)
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 8655-1, ISO/IEC Guide 2 and
ISO/IEC Guide 99 apply.
ISO and IEC maintain terminology databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: available at https:// www .electropedia .org/
4 Modelli ng the measurement
In the gravimetric reference measurement procedure, a quantity of water is delivered by the instrument
under calibration (POVA) into a vessel that is weighed on a balance. Ambient conditions are recorded so
that the liquid density and air density can be determined and, consequently, the delivered volume can
be calculated from this data.
Furthermore, the influence of possible evaporation and possible temperature difference of the
POVA from the reference calibration temperature are taken into consideration as corrections in the
mathematical model of the calibration.
The general formula for calculation of the volume at the reference temperature of 20 °C, V (at a
reference temperature of 27 °C, V ), from the balance indication of the delivered water as described in
[2] [1]
ISO 4787 and the ISO 8655 series , is given by Formula (1). When a liquid other than water is used,
Formula (1) is modified accordingly.
ρ
1
A
Vm=−mm+ × ×−11×−[]γ ()tt− (1)
()
refL Eevap Wref
ρρ− ρ
WA B
where
V is the calculated volume at the reference temperature, in ml;
ref
m is the balance indication of the weighing vessel after water delivery, in g;
L
m is the balance indication of the weighing vessel before water delivery, in g (m = 0 in case the
E E
balance was tared with the weighing vessel);
m is the estimated evaporated mass within a test cycle, in g;
evap
ρ is the density of air, in g/ml, at the temperature, humidity and atmospheric pressure of the
A
test, see Formula (3);
ρ is the density of the reference weights (typically 8 g/ml);
B
ρ is the density of water at the test temperature (in units of °C), in g/ml, calculated with the
W
“T
...
RAPPORT ISO/TR
TECHNIQUE 20461
Deuxième édition
2023-02
Détermination de l’incertitude
de mesure pour les mesurages
volumétriques des appareils
volumétriques à piston au moyen de la
méthode gravimétrique
Determination of uncertainty for volume measurements of a piston-
operated volumetric apparatus using a gravimetric method
Numéro de référence
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Publié en Suisse
ii
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives .1
3 Termes et définitions . 1
4 Modélisation du mesurage .1
5 Mode opératoire général pour le calcul de l’incertitude . 3
6 Composantes de l’incertitude-type associées au système de mesure (mode
opératoire de mesure gravimétrique) . 4
6.1 Informations générales relatives à l’estimation des composantes de l’incertitude-
type . 4
6.2 Incertitude-type du pesage (relevé indiqué par la balance) . 5
6.3 Incertitude-type de la température . 5
6.4 Incertitude-type de la masse volumique de l’eau . 6
6.5 Incertitude-type de la masse volumique de l’air . 7
6.6 Incertitude-type de la masse volumique des masses . 7
6.7 Incertitude-type associée aux effets du matelas d’air . 7
7 Composantes de l’incertitude-type associées à l’AVAP . 8
7.1 Incertitude-type du coefficient de dilatation volumique . . 8
7.2 Incertitude-type de la résolution . 8
7.3 Incertitude-type du réglage . 8
8 Composantes de l’incertitude-type associées au procédé de distribution de liquide .8
8.1 Répétabilité (écart-type expérimental) . 8
8.2 Reproductibilité . 8
9 Incertitude-type composée de la mesure associée au volume V .9
réf
10 Coefficients de sensibilité . 9
11 Choix d’un facteur d’élargissement (k) approprié .10
12 Incertitude de mesure élargie associée au volume V .11
réf
13 Exemple de détermination de l’incertitude de mesure pour le mesurage
volumétrique de l’AVAP .11
13.1 Conditions de mesurage . 11
13.2 Résultats .13
13.2.1 Calculs . 13
13.2.2 Incertitude lors de l’utilisation et corrections dues aux variations de
pression . 13
13.2.3 Remarques générales .13
13.2.4 Note sur la conformité de la série ISO 8655 au Guide ISO/IEC 98-3 .13
Annexe A (informative) Approches pour l’estimation de l’incertitude lors de l’utilisation
d’un seul volume distribué .14
Annexe B (informative) Correction du volume due aux variations de pression .17
Bibliographie .19
iii
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux.
L'ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier, de prendre note des différents
critères d'approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a
été rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir
www.iso.org/directives).
L'attention est attirée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l'élaboration du document sont indiqués dans l'Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l'ISO (voir www.iso.org/brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l'ISO liés à l'évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l'adhésion
de l'ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles
techniques au commerce (OTC), voir www.iso.org/avant-propos.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 48, Équipement de laboratoire.
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO/TR 20461:2000), qui a fait l’objet
d’une révision technique, et annule l’ISO/TR 20461:2000/Cor 1:2008.
Les principales modifications sont les suivantes:
— le terme «écart-type du volume distribué moyen» a été remplacé dans le présent document
par «répétabilité», conformément au Guide ISO/IEC 99;
— un nouvel exemple de calcul de l’incertitude a été fourni;
— de nouvelles composantes de l’incertitude ont été ajoutées, à savoir celles associées à la
reproductibilité, au matelas d’air et à la résolution;
— une nouvelle Annexe A concernant les approches pour l’estimation de l’incertitude lors de l’utilisation
d’un seul volume distribué a été ajoutée;
— une nouvelle Annexe B concernant la correction du volume due aux variations de pression a été
ajoutée.
Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent
document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes
se trouve à l’adresse www.iso.org/fr/members.html.
iv
Introduction
L’exemple donné dans le présent document est fourni à titre informatif et vient à l’appui des exigences
de l’ISO 8655-6:2022, 9.6, et de l’ISO 8655-7:2022, 4.2, afin d’estimer l’incertitude de mesure lors de
l’étalonnage des appareils volumétriques à piston (AVAP) conformément aux modes opératoires de
mesure décrits dans ces documents et aux principes du Guide ISO/IEC 98-3.
La révision du présent document coïncide avec une révision majeure de la série ISO 8655 en 2022, afin
de refléter l’état de l’art des modes opératoires et approches de mesure pour l’estimation de l’incertitude
de mesure.
v
RAPPORT TECHNIQUE ISO/TR 20461:2023(F)
Détermination de l’incertitude de mesure pour les
mesurages volumétriques des appareils volumétriques à
piston au moyen de la méthode gravimétrique
1 Domaine d’application
Le présent document donne des informations détaillées concernant l’évaluation de l’incertitude
[1]
pour le mode opératoire de mesure gravimétrique de référence spécifié dans l’ISO 8655-6 et le
[1]
mode opératoire gravimétrique spécifié dans l’ISO 8655-7:2022 , Annexe A, conformément au
[16]
Guide ISO/IEC 98-3 .
Le présent document inclut également la détermination d’autres composantes de l’incertitude
associées au procédé de distribution de liquide d’un appareil volumétrique à piston (AVAP), notamment
la répétabilité et la manipulation. En outre, il fournit des exemples pour le calcul et l’application de
l’incertitude du volume distribué moyen et de l’incertitude lors de l’utilisation d’un seul volume
distribué.
2 Références normatives
Les documents suivants sont cités dans le texte de sorte qu’ils constituent, pour tout ou partie de leur
contenu, des exigences du présent document. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique.
Pour les références non datées, la dernière édition du document de référence s’applique (y compris les
éventuels amendements).
ISO 8655-1, Appareils volumétriques à piston — Partie 1: Définitions, exigences générales et
recommandations pour l'utilisateur
Guide ISO/IEC 2, Normalisation et activités connexes — Vocabulaire général
Guide ISO/IEC 99, Vocabulaire international de métrologie — Concepts fondamentaux et généraux et
termes associés (VIM)
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l’ISO 8655-1, le
Guide ISO/IEC 2 et le Guide ISO/IEC 99 s’appliquent.
L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en
normalisation, consultables aux adresses suivantes:
— ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: disponible à l’adresse https:// www .electropedia .org/
4 Modélisation du mesurage
Dans le mode opératoire de mesure gravimétrique de référence, une quantité d’eau est distribuée par
l’instrument en cours d’étalonnage (AVAP) dans un récipient qui est pesé sur une balance. Les conditions
ambiantes sont enregistrées, de sorte que la masse volumique du liquide et la masse volumique de l’air
puissent être déterminées et que, par conséquent, le volume distribué puisse être
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.