การสอบเทียบเครื่องวัดปริมาตรคืออะไร? Gravimetric Method ตรวจอะไรบ้าง

การสอบเทียบเครื่องวัดปริมาตรด้วย Gravimetric Method สำหรับ Burette Volumetric Flask Cylinder และ Pipette
02
พ.ย.

การสอบเทียบเครื่องมือวัดปริมาตร คือการหาความสัมพันธ์ระหว่าง ปริมาตรที่อุปกรณ์ระบุ (Nominal Volume) กับ ปริมาตรที่ได้จริงภายใต้เงื่อนไขที่กำหนด เพื่อให้ทราบ Error หรือ Correction และ Measurement Uncertainty ของการวัด

เครื่องมือที่พบได้บ่อย เช่น

    • Burette
    • Volumetric Flask
    • Graduated Cylinder
    • Glass Pipette
    • Piston Pipette / Micropipette

สำหรับเครื่องแก้วและพลาสติกแบบ Volumetric Instruments มาตรฐาน ISO 4787:2021 กำหนดวิธีสำหรับการทดสอบ การสอบเทียบ และการใช้งาน โดยครอบคลุม Burette, Volumetric Flask, Graduated Cylinder และ Pipette ในช่วง Nominal Capacity 100 µL ถึง 10,000 mL ค่ะ

สารบัญบทความ

การสอบเทียบเครื่องวัดปริมาตรคืออะไร?

แนวคิดพื้นฐานคือการหาว่าอุปกรณ์สามารถ บรรจุหรือจ่ายปริมาตรจริงเท่าใด

ตัวอย่าง Volumetric Flask ระบุ

100.00 mL

หลังสอบเทียบอาจพบ Actual Volume เช่น

100.12 mL

ดังนั้นถ้านิยาม

Error = Actual Volume − Nominal Volume

จะได้

Error = +0.12 mL

และ

Correction = −Error

จึงเท่ากับ

−0.12 mL

ทั้งนี้รูปแบบการรายงานต้องยึดวิธีสอบเทียบของห้องปฏิบัติการค่ะ

เครื่องมือประเภทใดสอบเทียบปริมาตรได้บ้าง?

ISO 4787:2021 ครอบคลุมเครื่องมือ Volumetric หลายประเภท ได้แก่ Single-volume Pipette, Graduated Pipette, Burette, Volumetric Flask และ Graduated Measuring Cylinder ค่ะ 

ส่วนอุปกรณ์แบบลูกสูบ เช่น Micropipette ใช้มาตรฐานกลุ่ม ISO 8655 โดย ISO 8655-6:2022 กำหนด Gravimetric Reference Measurement Procedure สำหรับ Piston-operated Volumetric Apparatus โดยเฉพาะค่ะ

Nominal Volume กับ Actual Volume ต่างกันอย่างไร?

Nominal Volume คือค่าที่กำหนดบนอุปกรณ์ เช่น

100 mL
250 mL
1,000 mL

ส่วน Actual Volume คือค่าปริมาตรที่ได้จากการสอบเทียบจริงภายใต้เงื่อนไขที่กำหนด

จึงไม่ควรคิดว่า

ระบุ 100 mL = ปริมาตรจริง 100.000 mL เสมอ

Calibration มีหน้าที่ช่วยให้เราทราบความแตกต่างนี้ค่ะ

Gravimetric Method คืออะไร?

เป็นวิธีสำคัญที่ใช้ในการสอบเทียบ Volume โดยอาศัยหลักการ

ปริมาตรของของเหลว ↔ มวลของของเหลว

EURAMET Calibration Guide No. 19 Version 4.0 (2025) ระบุว่า Gravimetric Method เป็นวิธีมาตรฐานที่ใช้โดย National Metrology Institutes, Designated Institutes และ Accredited Laboratories สำหรับสอบเทียบ Volume Instruments โดยชั่งอุปกรณ์หรือปริมาตรของของเหลว แล้วนำมวลที่ได้ไปคำนวณเป็น Volume ภายใต้เงื่อนไขที่เกี่ยวข้องค่ะ 

แนวคิดอย่างง่ายคือ

ชั่งน้ำ → ได้ Mass → ใช้ Density และ Corrections → คำนวณ Volume

ทำไมจึงใช้น้ำในการสอบเทียบ?

น้ำบริสุทธิ์เป็นของเหลวที่นิยมใช้ เพราะคุณสมบัติทางกายภาพได้รับการศึกษาดี และสามารถหาความสัมพันธ์ระหว่าง Temperature, Density และ Volume ได้อย่างน่าเชื่อถือ

EURAMET CG-19 ระบุว่าของเหลวที่ใช้โดยทั่วไปคือ Pure Water เช่น Distilled, Bi-distilled หรือ Deionized Water โดยเลือกให้เหมาะกับระดับ Accuracy ของงานค่ะ 

แต่ไม่ได้หมายความว่า “น้ำทุกชนิดใช้แทนกันได้” ต้องเป็นไปตาม Method ของห้องปฏิบัติการค่ะ

อุณหภูมิมีผลต่อการสอบเทียบปริมาตรอย่างไร?

มีผลทั้งต่อ

Density ของน้ำ
และ
Volume ของภาชนะ

เมื่อ Temperature เปลี่ยน Density ของน้ำก็เปลี่ยน และวัสดุของ Volumetric Instrument ก็สามารถขยายหรือหดตัวได้

ตัวอย่างในแนวทาง EURAMET มีการใช้ Water Temperature, Water Density, Air Density และ Coefficient of Thermal Expansion ของภาชนะเป็น Input Quantities ในการประเมิน Volume และ Measurement Uncertainty ค่ะ

ดังนั้นการสอบเทียบ Volume ไม่ใช่เพียง “ชั่งน้ำแล้วหารด้วย 1” ค่ะ

Density ของน้ำสำคัญอย่างไร?

เพราะเครื่องชั่งวัด Mass แต่สิ่งที่ต้องการคือ Volume

ในแนวคิดพื้นฐาน

Volume = Mass / Density

แต่ในงาน Metrology จริงอาจต้องพิจารณาเพิ่มเติม เช่น

    • Air Buoyancy
    • Reference Temperature
    • Thermal Expansion
    • Balance Calibration
    • Evaporation

ตามระดับความถูกต้องและ Method ที่ใช้

EURAMET CG-19 แสดงตัวอย่าง Calculation Model ที่รวม Water Density, Air Density, Density of Mass Standards และ Thermal Expansion ของภาชนะไว้ด้วยค่ะ

TC/In และ TD/Ex มีผลต่อการสอบเทียบอย่างไร?

มีผลโดยตรงค่ะ

  • TC / In — To Contain

เป็นอุปกรณ์ที่กำหนดปริมาตรของของเหลว ภายในอุปกรณ์

ตัวอย่างสำคัญ:

Volumetric Flask

  • TD / Ex — To Deliver

เป็นอุปกรณ์ที่กำหนดปริมาตรของของเหลว ที่จ่ายออกตามวิธีที่กำหนด

ตัวอย่าง:

Burette
Pipette บางประเภท

ดังนั้น Procedure สำหรับ TC กับ TD จึงต่างกัน เพราะใน TD อาจต้องพิจารณา

    • Drainage
    • Waiting Time
    • Liquid Remaining on Wall
    • Tip Condition

ร่วมด้วย

EURAMET CG-19 เน้นว่า Draining และ Drying Procedures สามารถส่งผลต่อ Calibration Result ได้ค่ะ

Meniscus มีผลต่อผลสอบเทียบอย่างไร?

มีผลค่ะ โดยเฉพาะเครื่องแก้วที่กำหนดปริมาตรจาก Calibration Mark

ต้องจัด Meniscus ให้ตรงกับขีดตามวิธีอย่างเหมาะสม และอ่านในระดับสายตาเดียวกันเพื่อลด Parallax Error

EURAMET CG-19 ระบุ Meniscus Reading เป็นหนึ่งใน Input Quantities ที่อาจนำมาพิจารณาใน Measurement Uncertainty ของ Volumetric Calibration ด้วยค่ะ

การสอบเทียบ Burette ทำอย่างไร?

หลักการทั่วไปคือ

  1. ตรวจสภาพ Burette และ Stopcock
  2. ทำความสะอาด
  3. ตรวจ Air Bubble ที่ Tip
  4. เติมน้ำตาม Procedure
  5. ตั้ง Meniscus
  6. จ่ายน้ำตามจุดที่กำหนด
  7. ชั่งมวลน้ำที่จ่าย
  8. วัด Temperature
  9. แปลง Mass เป็น Volume
  10. หาค่า Error/Correction และ Uncertainty

จำนวนจุดและ Waiting Time ต้องเป็นไปตาม Standard/Method ค่ะ

การสอบเทียบ Volumetric Flask ทำอย่างไร?

Volumetric Flask เป็น To Contain

แนวคิดทั่วไปคือ

  1. ตรวจความสะอาดและสภาพ Flask
  2. ชั่งภาชนะตาม Method
  3. เติมน้ำจน Meniscus ตรง Calibration Mark
  4. วัด Temperature
  5. ชั่งมวล
  6. หามวลน้ำ
  7. แปลงเป็น Volume ที่ Reference Temperature
  8. ประเมิน Error และ Uncertainty

EURAMET CG-19 มีตัวอย่าง Gravimetric Calibration ของ 1,000 mL Flask โดยใช้มวล น้ำ อุณหภูมิ Density และ Thermal Expansion ใน Calculation Model ค่ะ

การสอบเทียบ Graduated Cylinder ทำอย่างไร?

Cylinder มีหลาย Scale Mark จึงอาจต้องสอบเทียบ หลายจุดตามช่วงใช้งานหรือ Method

หลักการยังอาศัย Gravimetric Method ได้เช่นเดียวกัน แต่ต้องควบคุม

Meniscus
Temperature
Scale Reading
Balance
Water
Repeatability

อย่างเหมาะสม

การสอบเทียบ Pipette ต่างจากเครื่องแก้วอย่างไร?

ต้องแยกก่อนว่าเป็น

Glass Pipette

หรือ

Piston Pipette / Micropipette

Glass Pipette สามารถอยู่ภายใต้แนวทาง ISO 4787 ตามชนิดค่ะ

ส่วน Piston-operated Pipette ใช้ชุดมาตรฐาน ISO 8655 และ ISO 8655-6:2022 กำหนด Gravimetric Reference Measurement Procedure สำหรับการหาปริมาตรค่ะ

Micropipette ยังมีปัจจัยเฉพาะ เช่น

Tip
Pre-wetting
Pipetting Technique
Evaporation
Liquid Handling

ซึ่งต้องควบคุมตาม Method

Error และ Correction คำนวณอย่างไร?

สมมติ Nominal Volume

100.00 mL

และ Actual Volume

100.12 mL

หากนิยาม

Error = Actual − Nominal

จะได้

+0.12 mL

Correction จึงเป็น

−0.12 mL

เพราะ Correction คือค่าที่ใช้ชดเชย Error

แต่ต้องดูนิยามและรูปแบบ Certificate ของห้องปฏิบัติการด้วยค่ะ

Measurement Uncertainty มีอะไรบ้าง?

สำหรับ Gravimetric Volume Calibration ตัวอย่างองค์ประกอบที่อาจเกี่ยวข้อง ได้แก่

    • Balance Calibration/Resolution
    • Repeatability
    • Water Temperature
    • Water Density
    • Air Density
    • Thermal Expansion of Instrument
    • Meniscus Reading
    • Evaporation
    • Drainage/Waiting Time
    • Operator Technique

EURAMET Calibration Guide No. 19 จัดทำขึ้นโดยเฉพาะเพื่อเป็นแนวทางประเมิน Measurement Uncertainty ใน Gravimetric Volume Calibration ค่ะ

การสอบเทียบแล้วตัดสิน Pass/Fail หรือไม่?

ไม่จำเป็นต้องตัดสินโดยอัตโนมัติค่ะ

Calibration มีหน้าที่รายงานผลการวัด เช่น

Nominal Value
Actual/Measured Volume
Error หรือ Correction
Measurement Uncertainty

หากลูกค้าต้องการ Statement of Conformity เช่น “ผ่าน/ไม่ผ่าน” ต้องมี

Acceptance Criteria + Decision Rule

ที่ตกลงและเหมาะสมก่อนการตัดสินผล

สำหรับ SCaL ควรรักษาหลักนี้ให้ชัดในบทความค่ะ

ก่อนส่งเครื่องมือวัดปริมาตรสอบเทียบควรเตรียมอะไร?

ควรระบุอย่างน้อย

    • ประเภทอุปกรณ์
    • Nominal Capacity
    • TC/In หรือ TD/Ex
    • Class A/B ถ้ามี
    • Reference Temperature
    • Calibration Points
    • วิธีใช้งานจริง
    • Requirement / Acceptance Criteria หากมี
    • สภาพเครื่องแก้ว
    • Stopcock/Tip/Accessory ที่ใช้งานร่วมกัน

สำหรับ Micropipette ควรระบุ Volume Range และจุดใช้งานสำคัญด้วยค่ะ

สรุป

การสอบเทียบเครื่องวัดปริมาตรเป็นมากกว่าการดูว่า “ขีด 100 mL ตรงหรือไม่”

วิธี Gravimetric ต้องเชื่อมโยง

Mass → Temperature → Density → Volume

พร้อมควบคุม

Meniscus + TC/TD + Drainage + Environment + Repeatability + Measurement Uncertainty

เพื่อให้ได้ปริมาตรที่เชื่อถือได้

และต้องเลือกมาตรฐานให้ตรงกับประเภทอุปกรณ์ เช่น

ISO 4787 สำหรับ Volumetric Instruments จากแก้วและพลาสติกหลายประเภท และ ISO 8655-6 สำหรับ Piston-operated Volumetric Apparatus ค่ะ ISO

หมายเหตุ: ขั้นตอน จำนวนครั้ง จุดสอบเทียบ Waiting Time และ Calculation Model อาจแตกต่างกันตามประเภทเครื่องมือ Standard, Calibration Method และขอบข่ายของห้องปฏิบัติการ ควรยึด Procedure และมาตรฐานฉบับที่ใช้งานจริง

แหล่งอ้างอิง

  • ISO 4787:2021 — Laboratory glass and plastic ware — Volumetric instruments — Methods for testing of capacity and for use 
  • EURAMET Calibration Guide No. 19, Version 4.0 (09/2025) — Guidelines on the Determination of Uncertainty in Gravimetric Volume Calibration 
  • ISO 8655-6:2022 — Piston-operated volumetric apparatus — Part 6: Gravimetric reference measurement procedure for the determination of volume 

บทความแนะนำ

ทีมวิชาการ SCaL

ทีมวิชาการ SCaL จัดทำบทความด้านการสอบเทียบ เครื่องมือวัด ISO/IEC 17025, Measurement Uncertainty และมาตรวิทยา เพื่อช่วยให้ผู้ใช้งานเข้าใจผลการวัดและเลือกใช้บริการได้อย่างเหมาะสม