第一章容量计量基础知识
容量系指容器内所容纳物质（液体、气体和固体微粒）数量（体积或质量）的多少。容量计量是研究物质体积或质量的计量专业学科。容量计量工作也是一项基础性的法制计量工作，它关系到石油化工、医疗卫生、交通、商业、贸易等系统中许多企业的经营管理、产品质量、成本核算以及经济与社会效益问题。在古代“度、量、衡”中的“量”即指“容量”。
容量是导出量，容量计量技术涉及到质量、密度、长度、温度等计量技术，是一门综合性的计量专业。
第一节容量名词术语及定义
容量计量名词术语及定义，包括容量计量通用术语和容量计量器具定义等内容。
一、通用术语
1、容器container
可容纳物质（液体、气体或固体微粒）的器具。
2、容量capacity
容器内在一定条件下可容纳物质的数量（体积或质量）。
3、容积volume
容器内可容纳物质的空间体积。
4、量器measuringcontainer
具有一定容积并可作为计量器具的容器。
5、量入式量器measuringcontainer(tocontain)
用于测量注入量器（内壁干燥）内液体体积的量器。
6、量出式量器measuringcontainer(todeliver)
用于测量从量器内部排出液体体积的量器。
7、标准量器standardmeasuringcontainer
结构满足一定要求，可作为容量国家量值传递标准的量器。标准量器分标准玻璃量器和标准金属量器。
8、标称容量nominalcapacity
根据量器的容量大小，在量器上所标注的容量值。
9、容量允差capacitypermissibleerror
对不同等级量器规定的容量最大允许误差。
10、检定介质calibrationliquid
量器检定时所使用的液体。
11、残留量remainingliquid
在规定时间内，将量器内部液体排出后，留在量器内壁表面的液体量。
12、流出时间dischargingtime
为保证量器的测量准确度，所规定的量器内全部液体流出时间。
13、等待时间waitingtime
为使量器内壁上残留液体充分流出所规定的时间。
14、罐壁温度temperatureoftankshell
量器的器壁平均温度。
15、液体温度liquidtemperature
量器内的液体平均温度。
16、容量表calibrationtable
量器内高度和容量对应关系的表格。
17、静压力容积修正值表hydrostaticcorrectiontable
在液体静压力作用下，液位高度与容器容积增大值的对应表。
18、装满系数fillingfactor
部分容纳物质的容积与总容积之间的比值。
19、附件体积ancillaryvolume
影响罐容积的附件所占体积。当其体积使罐的有效容量增加时，称为正体积；当其体积使罐的有效容量减少时，称为负体积。
20、最小测量容量smallestmeasurablevolume
为了保证罐容量计量达到规定的不确定度，在收发作业时，所排出或注入的最少液体体积。
21、底量bottomvolume
罐底板最高点水平面以下的容量。
22、死量headstock
下计量基准点水平面以下的容量。
二、容量计量器具定义
1、玻璃量器glassware
用玻璃制成的量器，包括标准玻璃量器、常用玻璃量器和专用玻璃量器。
（1）标准玻璃量器standardglasscontainer
按规定的结构制造，可作为容量量值传递的玻璃量器。
（2）常用玻璃量器workingglasscontainer
在工作中常用的玻璃量器，包括滴定管、分度吸量管、单标线吸量管、单标线容量瓶、量筒、量杯等。
1）滴定管buret
管身细长且刻有分度线，具一定标称值的量出式玻璃量器。
2）分度吸量管graduatedpipette
具有多条分度刻线，用于吸取一定液体的量出式玻璃量器。
3）单标线吸量管pipette(onemark)inglass
具有单一刻线，用于吸取一定液体的量出式玻璃量器。
4）单标线容量瓶volumetricflasks(onemark)inglass
颈部带有单一刻线、底部呈梨状形的玻璃量器。”
5）量筒glassgraduate
具有分度线的宽边底座玻璃圆筒形玻璃量器。
6）量杯conicalgraduate
具有分度线的锥形玻璃量器。
（3）专用玻璃量器specialglassware
根据用途，从结构形状上专门设计制作的玻璃量器，包括海水溶解氧滴定管、微量吸管、奥氏吸管、比色管、离心管、刻度试管、血糖管和消化管等。
1）海水溶解氧滴定管seawater(withoxygen)buret
由玻璃管、侧管、缓冲器、流液嘴组成的无活塞自动定零位滴定管。
2）微量吸管micropipettes
由乳白衬背的毛细玻璃管制成，是用于定量采集血液的量入式量器。
3）奥氏吸管Ostwaldpipettes
奥氏吸管上部为直管形毛细管，中间是橄榄形球部，球的下部为锥形拉尖部分组成，是用于定量采集血液的量出式量器。
4）比色管colortubes
由平底和细长玻璃管制成，一般有半量和全量分度刻线的量入式量器。
5）离心管graduatedcentrifugetubes
离心管为尖底或圆底，是用于化学分析的量入式量器。
6）刻度试管graduatedtesttubes
刻度试管为具塞和无塞两种形式的圆底玻璃管，是用于化学分析的量入式量器。
7）血糖管bloodsugartubes
是用于分析人体血液中血糖含量的量入式量器。
8）消化管blooddigestiontubes
是用于化学分析的量入式量器。
（4）医用注射器injector
由外套、芯子和锥头组成，外套表面有容量示值的量器。
（5）移液器quantitativeadjustablepipet
由定位部件、容量调节指示部分、活塞套和吸液嘴等组成，在化学分析中取样和加液用的量出式量器。移液器分可调移液器和定量移液器。
2、金属量器metalliccontainer
用金属(不锈钢、碳素钢等)制成的量器。
（1）标准金属量器standardmetalliccontainer
按规定的结构制造，可作为容量量值传递的金属量器。
（2）工作量器workingmeasuringcontainer
具有一定容积，作为工作中使用的量器。
3、售油器retailapplianceforvegetableoil
用于食用植物油零售的计量器具。
4、液态物料定量灌装机quantitativefillingmachine
用于化工、医药、食品定量灌装的计量器具，灌装机的结构分为直立式和旋转式。以容积量为单位进行定量灌装的灌装机叫定容式灌装机；以质量量为单位进行定量灌装的灌装机叫定重式灌装机。
5、容重器(Instrumentsformeasuringthedensityofcereals)
通过测量一定容积谷物的质量，为确定谷物等级提供依据的计量器具。
6、液化石油气汽车槽车liquefiedpetroleumgasvehicletankvolume
用于公路运输液化气的专用容器。
7、汽车油罐车roadtankers
用于公路运输液体并进行计量的汽车罐车。
8、罐和桶tanksandbarrels
盛装、运送液体并进行计量的器具。
9、燃油加油机fueldispensers
为燃油机动车充装燃油的液体体积测量系统。
10、立式金属罐verticalmetallictank
竖直安装的圆筒形金属罐。
11、卧式金属罐horizontalmetallictank
水平放置的圆筒形金属罐。
12、球形金属罐sphericalmetallictank
用钢板焊成球形状的压力密闭容器。
13、铁路罐车railwaytankers
用来装载液体、液化气体等介质的铁路货车。
（1）主型铁路罐车main-typerailwaytanker
在铁路运行的数量超过200辆（含200辆）的铁路罐车。
（2）特型铁路罐车special-typerailwaytanker
在铁路运行的数量少于200辆的铁路罐车或试制的新型铁路罐车。
14、液货计量舱measuringcargoforliquidproducts
由船体、纵横水密舱壁组成，用来装运、计量液体货物的容器。
（1）小型舱pony-sizecabin
单舱容量小于或等于300m3的液货计量舱。
（2）大型舱large-scalecabin
单舱容量大于300m3的液货计量舱。
（3）规则舱regularcabin
几何形状规则的液货计量舱。
（4）部分规则舱partialregularcabin
下部不规则，中上部规则的液货计量舱。
（5）不规则舱erosecabin
除规则舱和部分规则舱外的液货计量舱。
第二节容量计量方法
容量计量方法主要有：“衡量法”、“容量比较法”和“几何测量法”。
一、衡量法
1、测量原理
通过测量量器容纳介质（通常为水）的质量、密度、温度求其容积的方法。测量介质质量时通常采用“替代衡量法”以消除天平不等臂性影响。测量时先把被测量器（或过渡容器）放入天平的一个盘上（如左盘），同时在此盘内再放入标准砝码，砝码的质量应等于被测量器的标称容积所对应的介质（水）的质量，在天平另一盘上放平衡重物，使天平出于平衡状态，通过称量确定天平的平衡位置；从天平盘（如左盘）上取下标准砝码，将测量介质（水）注入被测量器至标线位置，天平另一盘上平衡重物不变，再次称量、确定天平的平衡位置，若天平不能平衡，可以在天平某个盘上加小砝码使其平衡。
根据上述“替代衡量法”测量原理，若量器的质量为ML，量器的钢材体积为VL，水的质量为MW，水的体积为VW，水的密度为ρw，天平室内的空气密度为ρA，水的表观质量为M（由标准砝码质量、补加小砝码和天平平衡位置计算），得平衡方程如下：
ML－VLρA＋MW－VWρA＝T－VTρA(1-1)
ML－VLρA＋M－VMρA＝T－VTρA(1-2)
合并式(1-1)和(1-2)可得：
MW－VWρA＝M－VMρA(1-3)
由于MW＝VWρw(1-4)
VM＝(1-5)
将式(1-4)和(1-5)代入式(1-3)得：
(1-6)
VW就是量器内容纳水的体积，也就是t℃时的量器容积，即：Vt＝VW
将量器t℃时的容积换算到标准温度20℃时的容积：
(1-7)
由式(1-6)和式(1-7)可知：测量量器标称容量刻线以下所容纳水的表观质量M(kg)、水温度t（℃）以及温度为t℃时的水密度ρw(g/cm3),同时测量天平室内的空气密度ρA(g/cm3)，则该量器标称刻线处的20℃时的容量值V20(L)为：
(1-8)
式中：V20—被检量器20℃时的容积值（L）；
M—检定介质的表观质量（kg）；
—标准砝码材料密度(g/cm3)；
不锈钢ρB=7.85g/cm3
铜合金ρB=8.4g/cm3
—检定环境实验室内的空气密度(g/cm3)；
—检定介质水在t℃时的密度(g/cm3)；
β—被检量器的体膨胀系数(℃-1)；
1Cr18Ni9Tiβ=50×10-6℃-1
碳素钢β=33×10-6℃-1
t—检定介质在量器内的平均温度（℃）。
2、主要仪器设备
高精度天平、砝码、专用容器、精密水密度计、温度计、空气密度测量仪、秒表等。
3、应用范围
一般用于容量基准的量值复现、一等标准量器和特种非标准量器的容积检测。
4、适用条件
该方法对实验室环境条件要求较高，需在恒温室内，且测量过程较复杂。
二、容量比较法
1、测量原理
通过介质水，用高等级标准量器量入或量出的方法，与被检量器直接比较，经温度修正计算其容积。若高等级标准量器20℃时的容积值为VB，体胀系数为β1，注入其中的水温度为t1；则：高等级标准量器在t1℃时的容积Vt1为：
Vt1=VB(1-9)
高等级标准量器中的水由排水管注入被检量器过程中，水温度受环境条件等情况影响，可能会发生变化，若被检量器体胀系数为β2，注入其中的水温度变为t2，水在t1℃～t2℃范围内的平均体胀系数为βW，则：被检量器在t2℃时的容积Vt2为：
Vt2=VB×(1-10)
将被检量器t2℃时的容积Vt2换算到标准温度20℃时的容积值V20：
即：
V20=VB××(1-11)
化简式（1-11）略去高阶项得：
V20=VB(1-12)
式中：
V20---被检量器20℃时的容积值（L）；
VB---标准量器20℃时的容积值（L）；
t1---标准量器内的水温度（℃）；
t2---被检量器内的水温度（℃）；
β1---标准量器的体胀系数（/℃）；
β2---被检量器的体胀系数（/℃）；
βW---水的体胀系数（一般取0.0002/℃）。
2、主要仪器设备
高等级标准量器、温度计、秒表等。
3、应用范围
适用于精度要求较高的不规则中小容器的检测。
4、适用条件
该方法要求实验室环境温度与水的温度不能超过±5℃。
三、几何测量法
1、基本原理
通过测量容器的几何尺寸、内部附件体积等，计算其容积。
2、常用容积计算公式
3、主要仪器设备
钢卷尺、套管尺、经纬仪（或全站仪）、水准仪、径向偏差测量仪、垂准仪、量油尺、温度计等。
4、应用范围
适用于对几何形状规则的大型容器如卧式金属罐、立式金属罐、球形金属罐、铁路罐车、船舱等容积的检测。
5、适用条件
该方法要求环境条件不高，可以在常温下测量。
第三节容量计量单位
一、容量法定计量单位
根据我国法定计量单位的规定，容量计量单位包括两种，一是国际单位制（SI），容积的单位是立方米，符号为m3，其分数单位为立方分米和立方厘米，符号分别为dm3和cm3。二是国家选定的非国际单位制单位，容积的单位是升，符号为L（l），其分数单位为毫升和微升，符号分别为mL和μL。
换算关系1m3＝1000dm3＝1000000cm3
1L＝1000mL＝1000000μL
1L＝1dm3＝10－3m3
考虑到容量的习惯用法，玻璃量器（小容量）一般用µL和mL为计量单位；金属量器（中容量）一般用L为计量单位；计量罐（大容量）一般用m3为计量单位。
二、容量非法定计量单位换算
1立方米(m3)＝219.97英加仑(Ukgal)
＝264.17美加仑(USgal)
＝6.2898桶(美)(barrel)
1美加仑(USgal)＝3.78533升(L)
＝0.83268英加仑(Ukgal)
＝0.0238095桶(美)(barrel)
1英加仑(Ukgal)＝4.54596升
＝1.20094美加仑(USgal)
＝0.028594桶(美)(barrel)
1桶(美)(barrel)＝158.984升
＝42美加仑(USgal)
＝34.9726英加仑(Ukgal)
第四节容量分类
在容量计量中量器的容量值相差很大，较小的量器只有几微升，较大的量器到十几万立方米。不同容量的量器，结构不同，使用方法不同，检测方法也不同。鉴于上述原因，习惯上将容量分为大容量、中容量和小容量，实际上不是按照容量的大小划分的。
一、大容量
大容量一般指各种大油罐,检测方法一般采用几何测量法，例如：立式金属罐、卧式金属罐、球形金属罐、船舶液货计量舱和铁路罐车等；
二、中容量
中容量一般指标准金属量器或用标准金属量器检定的容量计量器具，检测方法一般采用容量比较法，例如：一等标准金属量器、二等标准金属量器、三等标准金属量器（工作量器）、燃油加油机、液化气加气机、汽车油罐车等；
三、小容量
小容量一般指各种玻璃量器，检测方法一般采用衡量法或容量比较法，例如：标准玻璃量器、常用玻璃量器和专用玻璃量器等。
第五节容量与温度的关系
同一量器在不同的温度下，其容积是不一样的，温度升高容积增大；温度降低容积减小，所以只有在特定的温度下量器的容积才有意义。量器受到热胀冷缩的影响而引起的容积变化量，在检定和使用中必须考虑和修正。
假设某量器在0℃时的容积为V0，其材料的体膨胀系数为β，则其在t℃时的容积Vt为：
Vt＝V0(1+βt)(1-3)
若温度由t1变化到t2，则量器容积将由V1变化到V2，由(1-3)式可得：
V1＝V0(1+βt1)
V2＝V0(1+βt2)
合并上式得：
V2＝V1(1+βt2)(1-βt1+β2t21+···)
忽略β的高次微量项得：
V2＝V1(1-4)
上式即是温度变化对量器容积影响的计算公式，为了统一量器的容积值，必须规定量器的标准温度。我国采用20℃为标准温度，所以在检测量器时必须用上式把量器的容积换算到20℃时的容积。