劉雪萍，鄧書武，鄧耀熙

（1.廣西衛(wèi)生職業(yè)技術(shù)學(xué)院醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)部，南寧 530023； 2.廣西醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院藥學(xué)部，南寧 530021；3.首都經(jīng)濟(jì)貿(mào)易大學(xué)管理工程學(xué)院，北京 100070）

常用的玻璃量器主要有量筒、量杯、分度吸量管、具塞滴定管等。在地質(zhì)、藥學(xué)或者食品等行業(yè)的檢驗(yàn)工作中，玻璃量器的檢定是一項(xiàng)非常普遍、十分重要而且繁雜的工作。為確保實(shí)驗(yàn)室化學(xué)分析計(jì)量的準(zhǔn)確度，需要對(duì)常用玻璃量器進(jìn)行定期檢定[1-3]，淘汰計(jì)量不合格的量器，以保證定量分析的準(zhǔn)確度。傳統(tǒng)的檢定方法幾乎全靠人工來(lái)完成[4]，比如判定室溫與純化水溫度之差不得大于2 ℃、判定兩次檢定數(shù)據(jù)之差不能超過(guò)被檢玻璃量器容量允差的1/4、計(jì)算容量允差、查系數(shù)表[5]、數(shù)據(jù)修約等。這些工作不僅耗費(fèi)大量的時(shí)間，而且還需要進(jìn)行大量的計(jì)算，過(guò)程也很容易出錯(cuò)[6-7]，占用不少的人力。

目前有不少相關(guān)軟件或者設(shè)備可自動(dòng)檢定玻璃量器[8-10]，使檢定工作更加便利，數(shù)據(jù)處理也更加快速、準(zhǔn)確。也有不少單位選擇定期委托第三方計(jì)量機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢定，但成本相對(duì)較高[11]，而且委托檢定往往效率不高，影響儀器的正常使用。大部分實(shí)驗(yàn)室為了節(jié)約成本，主要還是自行全人工檢定[12]，檢定的相關(guān)計(jì)算工作也主要依靠人工完成。有些檢定員建立Excel 表格來(lái)處理數(shù)據(jù)，Excel 默認(rèn)的數(shù)據(jù)修約方式是“四舍五入”，而我國(guó)計(jì)量數(shù)據(jù)通常要求“四舍六入五成雙”的修約方式，再加上其它種種原因，很難實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)全自動(dòng)處理，未能體現(xiàn)計(jì)算機(jī)的優(yōu)勢(shì)。

筆者結(jié)合實(shí)際計(jì)量工作需求，利用WPS Office辦公軟件，建立電子表格，輔助檢定數(shù)據(jù)計(jì)算，既能提高檢定效率又能提高數(shù)據(jù)計(jì)算準(zhǔn)確率，既保證了玻璃量器檢定的準(zhǔn)確性，又縮短了檢定時(shí)間。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器與軟件

電子天平：ME204 型，感量為0.1 mg，梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司。

數(shù)字溫度計(jì)：JM222，感量為0.1 ℃，天津今明儀器有限公司。

分度吸量管：1 mL，最小分度值為0.01 mL，天津市天科玻璃儀器制造有限公司。

分度吸量管：5 mL，最小分度值為0.05 mL，天津市天科玻璃儀器制造有限公司。

具塞滴定管：10 mL，最小分度值為0.05 mL，天津市天科玻璃儀器制造有限公司。

WPS Office 軟件：11.1.0.10912 版，金山辦公軟件有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)步驟

1.2.1 設(shè)計(jì)電子表格

以1 mL 流出式分度吸量管為例，依據(jù)JJG 196—2006《常用玻璃量器檢定規(guī)程》[5]檢定。玻璃材質(zhì)為鈉鈣玻璃，采用傳統(tǒng)衡量法檢定，檢定點(diǎn)為0.1、0.5、1.0 mL，檢定溫度為(20±5) ℃，檢定時(shí)純化水溫度與室溫之差不得超過(guò)2 ℃，A 級(jí)容量允差為±0.008 mL，2次檢定數(shù)據(jù)的差值應(yīng)不超過(guò)被檢玻璃容量允差的1/4，即2 次檢定的差值不得大于0.002 mL。利用WPS Office 設(shè)計(jì)一個(gè)能自動(dòng)處理數(shù)據(jù)的電子工作表格。

第1步，打開WPS Office，新建表格，如圖1粗方框部分所示建立項(xiàng)目。A列“編號(hào)”為檢定玻璃量器的編號(hào)；B 列“檢定點(diǎn)”為玻璃量器的檢定點(diǎn)；C 列“室溫”為檢定時(shí)的環(huán)境溫度；D 列“實(shí)測(cè)質(zhì)量”為每個(gè)檢定點(diǎn)的純化水實(shí)際稱得質(zhì)量；E 列“純水溫度”為檢定時(shí)玻璃量器內(nèi)實(shí)時(shí)純化水的溫度；F列“溫度差”為檢定時(shí)玻璃量器內(nèi)水溫和室溫之差；G列“K(t)值”為檢定時(shí)純化水溫度對(duì)應(yīng)的校準(zhǔn)系數(shù)；H 列“V計(jì)算結(jié)果”即經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)后計(jì)算所得實(shí)際容量(未修約)；I 列“實(shí)際容量V”即經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)后計(jì)算所得實(shí)際容量(已修約)；J 列“2 次檢定差值”為兩次檢定的實(shí)際容量差；K 列“容量偏差”為每次檢定實(shí)際容量和檢定點(diǎn)對(duì)應(yīng)的容量偏差；L 列“偏差計(jì)算”為兩次檢定的偏差平均值(未修約)；M 列“容量平均偏差”為兩次檢定的偏差平均值(已修約)；N 列“鈉鈣玻璃K(t)值-水溫”為常用玻璃量器衡量法K(t)值表中的水溫；O 列“鈉鈣玻璃K(t)值-K(t)值”為常用玻璃量器衡量法K(t)值表中的K(t)值。

圖1 1 mL流出式分度吸量管數(shù)據(jù)自動(dòng)處理電子表格樣式

第2步，在表格空余處(如圖1中N、O列)輸入常用玻璃量器衡量法K(t)值[5]，N 列為水溫，O 列為水溫對(duì)應(yīng)的K(t)值。

第3步，設(shè)定C列室溫合格值。C列室溫要求為(20±5) ℃，選中C 列字體設(shè)置為紅色，“條件顯示”“突出顯示單元格規(guī)則”“介于15到25之間”“綠填充深綠色文本”，若出現(xiàn)紅色字體，則警示溫度不符合要求(如圖2方框部分)。

圖2 檢定室溫不合格顯示樣式

第4 步，設(shè)定純化水溫度與室溫差值。純化水溫度與室溫之差不能超過(guò)2 ℃，即C列(室溫)和E列(純水溫度)差值不能大于2。選中F3 輸入=ABS(C3-E3)，“條 件 顯 示”“突 出 顯 示 單 元 格 規(guī) 則”“大 于2”，設(shè)置為“紅色文本”，若如圖2方框部分字體顯示紅色，則說(shuō)明檢定溫度差不合格。

第5步，利用VLOOKUP函數(shù)，提高查系數(shù)表的速度和正確率。選中G3輸入函數(shù)=VLOOKUP (E3，N：O，2，0)即可實(shí)現(xiàn)根據(jù)E3 數(shù)值從本表格K(t)值表(即N、O列)中自動(dòng)搜索K(t)值填入G3。只要在E列中輸入檢定時(shí)純水溫度，就不用再查表，在G列會(huì)自動(dòng)填入K(t)值，節(jié)省了查表的時(shí)間，也提高了查表的正確率。

第6 步，根據(jù)V20=m·K(t)，選中H3 列輸入“=D3*G3”，計(jì)算實(shí)際容量，為了核對(duì)需要保留H 列(V計(jì)算結(jié)果)。

第7步，I列(實(shí)際容量V)是對(duì)H列(V計(jì)算結(jié)果)的修約。檢定結(jié)果的實(shí)際容量值或容量偏差保留小數(shù)點(diǎn)位數(shù)應(yīng)比規(guī)定容量允差多一位，1 mL分度吸量管的容量允差為±0.008 mL，所以這里保留小數(shù)點(diǎn)后四位。修約規(guī)則采用“四舍六入五成雙”[13]，選中I3，輸入“=TRUNC (ROUND (H3，4＋(ROUND (MOD(H3*10^4，2)，9)= 0.5))，4)”。

第8 步，設(shè)置J列(2 次檢定差值)不得大于0.002 mL。選中J3 輸入“=ABS (I3-I4)”，“條件顯示”“突出顯示單元格規(guī)則”“大于0.002”，設(shè)置為“紅色文本”，計(jì)算結(jié)果如字體顯示紅色，則檢定結(jié)果不合格。

第9 步，K 列(容量偏差)在容量允差±0.008 mL內(nèi)。選中K3 輸入“=I3-B3”，選中K 列設(shè)置紅色字體，“條件顯示”“突出顯示單元格規(guī)則”“介于-0.008到+0.008 之間”，“綠填充深綠色文本”，計(jì)算結(jié)果若為紅色字體，則判定為不合格。

第10 步，起初L 列(偏差計(jì)算)采用簡(jiǎn)單計(jì)算平均值L3=(K3＋K4)/2，但經(jīng)過(guò)大量計(jì)算，發(fā)現(xiàn)有計(jì)算機(jī)浮點(diǎn)數(shù)引起的BUG，導(dǎo)致有時(shí)候L 列(偏差計(jì)算)修 約 錯(cuò) 誤[14]，改 進(jìn) 后 函 數(shù) 為“=ROUND ((K3＋K4)/2，5)”。

第11步，M列(容量平均偏差)是對(duì)L列(偏差計(jì)算)的修約，選中M3，輸入“=TRUNC (ROUND (L3，4＋(ROUND (MOD (L3*10^4，2)，9)=0.5))，4)”。

第12 步，用十字光標(biāo)復(fù)制相關(guān)公式，創(chuàng)建完整的檢定表格，如圖3和圖4所示。圖4方框部分顯示紅色字體提示檢定不合格。再根據(jù)規(guī)定[5]，在sheet2、sheet3……，適當(dāng)修改參數(shù)，制作其它常用玻璃量器的專用檢定電子表格。

圖3 1 mL分度吸量管檢定數(shù)據(jù)自動(dòng)處理空白電子表格

圖4 1 mL分度吸量管檢定數(shù)據(jù)自動(dòng)處理電子表格

制成的表格只需要輸入室溫、實(shí)測(cè)質(zhì)量和純水溫度三個(gè)數(shù)值即可，計(jì)算機(jī)會(huì)立刻得出檢定結(jié)果是否合格。不需要人工檢索系數(shù)表，也不需要計(jì)算溫差、偏差等是否符合要求，使檢定工作更加便捷、快速、準(zhǔn)確。

1.2.2 方法比對(duì)

具塞滴定管和分度吸量管在含量測(cè)定等檢驗(yàn)工作中是最常用也是最重要的玻璃量器，而且檢定數(shù)量也是最多的，因此分別取具有代表意義的1、5 mL分度吸量管和10 mL 具塞滴定管作為研究對(duì)象，分別按照傳統(tǒng)衡量法[5]和利用電子表格自動(dòng)處理數(shù)據(jù)法進(jìn)行檢定。

(1) 分度吸量管

傳統(tǒng)衡量法：將洗干凈已干燥的吸量管垂直放置，計(jì)時(shí)，緩慢吸取純化水至標(biāo)線以上約5 mm 處，擦干流液口外的水，緩慢地將液面調(diào)整到被檢分度線上，移去流液口的最后一滴水珠。取一個(gè)100 mL量杯，放置于電子天平上歸零。將流液口接觸于量杯內(nèi)壁，量杯傾斜30°，釋放吸量管內(nèi)的純化水，待流液口不再有純化水流出后等待3 s，進(jìn)行稱量，稱得純化水質(zhì)量(m)。在調(diào)整被檢吸量管液面的同時(shí)，測(cè)量純化水溫度，讀數(shù)精確到0.1 ℃。根據(jù)純水溫度查系數(shù)表，獲得K(t)值，按照公式V20=m·K(t)計(jì)算被檢測(cè)點(diǎn)的實(shí)際體積，計(jì)算檢定結(jié)果是否符合規(guī)定。檢定完一整根吸量管所有檢定點(diǎn)，正確書寫檢定記錄，計(jì)時(shí)結(jié)束。重復(fù)實(shí)驗(yàn)6次。

電子表格自動(dòng)處理數(shù)據(jù)法：將洗干凈已干燥的吸量管垂直放置，計(jì)時(shí)，檢定方法同傳統(tǒng)衡量法。獲得室溫以及純化水質(zhì)量和對(duì)應(yīng)的純化水溫度后將相關(guān)數(shù)據(jù)輸入電子表格，獲得檢定結(jié)果數(shù)據(jù)，正確書寫檢定記錄，計(jì)時(shí)結(jié)束。重復(fù)實(shí)驗(yàn)6次。

(2) 具塞滴定管

傳統(tǒng)衡量法：把具塞滴定管洗干凈，晾干，固定于滴定臺(tái)上，計(jì)時(shí)。加純化水，排去流液口的空氣，調(diào)整液面至0 mm標(biāo)線上約5 mm處，再緩慢調(diào)整到0 mm 標(biāo)線處，移去最后一滴水珠。取一只100 mL量杯，放置于電子天平上歸零。開啟活塞，把純化水釋放至距離被檢分度線以上約5 mm 處，等待30 s，然后在10 s 內(nèi)將液面調(diào)整至被檢分度線上，移去流液口最后一滴水珠。將被檢量程內(nèi)的純化水完全釋放至量杯后，稱得純化水質(zhì)量(m)。在調(diào)整被檢吸量管液面的同時(shí)，測(cè)量純化水溫度，讀數(shù)精確到0.1 ℃。根據(jù)純水溫度查系數(shù)表獲得K(t)值，按照公式V20=m·K(t)計(jì)算被檢測(cè)點(diǎn)的實(shí)際體積，判斷檢定結(jié)果是否符合規(guī)定。檢定完具塞滴定管所有檢定點(diǎn)，正確書寫檢定記錄，計(jì)時(shí)結(jié)束。重復(fù)實(shí)驗(yàn)6次。

電子表格自動(dòng)處理數(shù)據(jù)法：把具塞滴定管洗干凈，晾干，固定于滴定臺(tái)上，計(jì)時(shí)。檢定方法同傳統(tǒng)衡量法。獲得室溫以及純化水質(zhì)量和對(duì)應(yīng)的純化水溫度后將相關(guān)數(shù)據(jù)輸入電子表格，獲得檢定結(jié)果數(shù)據(jù)。正確書寫檢定記錄，計(jì)時(shí)結(jié)束。重復(fù)實(shí)驗(yàn)6次。

1.2.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

使用SPSS26.0 軟件對(duì)數(shù)據(jù)資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(X±S)用以表示計(jì)量資料，采用T檢驗(yàn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。以P＜0.05 或P＜0.01 作為有顯著差異的依據(jù)。

2 結(jié)果與討論

傳統(tǒng)衡量法與電子表格自動(dòng)處理數(shù)據(jù)法檢定時(shí)間見表1，其中的“檢定時(shí)間”是所有檢定點(diǎn)每次檢定都合格的檢定時(shí)間，無(wú)“檢定不合格重新檢定”“書寫記錄錯(cuò)誤重新書寫”的情況。若考慮不合格重新檢定和書寫記錄出錯(cuò)重新書寫的因素，人為及隨機(jī)干擾因素過(guò)多，不能真實(shí)反映兩種方法對(duì)比的結(jié)果，因此本實(shí)驗(yàn)的6組重復(fù)的數(shù)據(jù)均選自所有檢定順利進(jìn)行的時(shí)間。傳統(tǒng)衡量法與電子表格自動(dòng)處理數(shù)據(jù)法檢定時(shí)間統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表2。由表2可知，在檢定1、5 mL分度吸量管及10 mL具塞滴定管時(shí)，兩種方法統(tǒng)計(jì)結(jié)果均具有顯著差異(P＜0.01)，電子表格自動(dòng)處理數(shù)據(jù)法總平均時(shí)間為23.70 min，比傳統(tǒng)衡量法總平均時(shí)間40.84 min縮短約42%。

表1 傳統(tǒng)衡量法與電子表格自動(dòng)處理數(shù)據(jù)法檢定時(shí)間 min

表2 傳統(tǒng)衡量法與電子表格自動(dòng)處理數(shù)據(jù)法檢定時(shí)間統(tǒng)計(jì)結(jié)果

但實(shí)際工作中，往往因?yàn)閭€(gè)人、環(huán)境以及儀器等因素使得檢定未能順利進(jìn)行，通常需要重新檢定、重新書寫記錄多次，如此便增加了不少檢定時(shí)間，真實(shí)檢定時(shí)間比電子表格自動(dòng)處理數(shù)據(jù)法的檢定時(shí)間會(huì)多出不少。不過(guò)，有計(jì)算機(jī)輔助的新方法，消除了查表以及計(jì)算的錯(cuò)誤，優(yōu)勢(shì)仍很明顯。不同的實(shí)驗(yàn)室、不同的檢定員以及不同的管理方式使得檢定效率相差較大。總之，利用電子表格對(duì)數(shù)據(jù)全自動(dòng)處理可以大幅提高檢定效率。

3 結(jié)語(yǔ)

電子表格默認(rèn)的修約方式是“四舍五入”簡(jiǎn)單修約規(guī)則[15-16]，會(huì)導(dǎo)致計(jì)算出現(xiàn)系統(tǒng)性錯(cuò)誤，不符合“四舍六入五成雙”的修約要求，因此檢定數(shù)據(jù)也不符合要求。這也是電子表格設(shè)計(jì)的難點(diǎn)。如果檢定記錄數(shù)據(jù)無(wú)需手寫，檢定報(bào)告打印簽字即可，或者只需出具無(wú)紙化報(bào)告即可，則利用電子表格自動(dòng)處理數(shù)據(jù)的檢定方法會(huì)發(fā)揮更大的優(yōu)勢(shì)，能節(jié)省手寫記錄花費(fèi)的大量時(shí)間[17-18]。

利用電子表格自動(dòng)處理數(shù)據(jù)的檢定方法雖然消除了人為查表以及計(jì)算的錯(cuò)誤，但是在設(shè)計(jì)程序的時(shí)候，系統(tǒng)性的錯(cuò)誤也會(huì)耽誤不少時(shí)間，好在通常此種錯(cuò)誤一般有規(guī)律可循，比較容易核查，從而進(jìn)行糾正。在抄寫數(shù)據(jù)、書寫檢定記錄時(shí)，為了美觀和減少錯(cuò)誤，也可選擇隱藏多余的列，十分便捷。如今幾乎每個(gè)企事業(yè)單位都配有電腦，而且WPS Office辦公軟件普及率較高。該方法不僅提高了企事業(yè)單位檢定常用玻璃量器的效率，降低了計(jì)算的錯(cuò)誤率，而且無(wú)需再另外購(gòu)買軟件和設(shè)備，成本較低。同時(shí)，該方法不僅能處理玻璃量器的檢定數(shù)據(jù)，也可以延伸到其它領(lǐng)域的數(shù)據(jù)處理，其潛在應(yīng)用范圍十分廣泛[19-20]。