(天津市計(jì)量監(jiān)督檢測科學(xué)研究院 天津 300192)

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在線pH計(jì)電計(jì)pH示值誤差測量結(jié)果不確定度評定

李紅亮郭知明孫銀合姚堯

(天津市計(jì)量監(jiān)督檢測科學(xué)研究院天津300192)

隨著工業(yè)發(fā)展和技術(shù)更新越來越多的在線儀器需要校準(zhǔn)檢定，特別是在線pH計(jì)，本文主要根據(jù)JJF 1547-2015《在線pH計(jì)校準(zhǔn)規(guī)范》討論了在pH計(jì)關(guān)于電計(jì)pH示值誤差不確定度的評定，對于校準(zhǔn)在線pH計(jì)有著重要指導(dǎo)意義。

在線pH計(jì)；電計(jì)pH值；示值誤差；不確定度評定

在線pH計(jì)是在線測量儀器中常見的一種分析測量儀器，廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥化工、食品、石油化工、污水處理、環(huán)境監(jiān)測、城市供水等關(guān)系經(jīng)濟(jì)和生活行業(yè)中，具有實(shí)時連續(xù)性監(jiān)測。本文主要對在線pH計(jì)電計(jì)pH示值誤差進(jìn)行不確定度評定和分析。

一、測量方法：按照J(rèn)JF 1547-2015《在線pH計(jì)校準(zhǔn)規(guī)范》關(guān)于電計(jì)pH示值誤差的校準(zhǔn)方法。

校準(zhǔn)用計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器：PHC-1酸度檢定儀，0.0006級

環(huán)境條件：溫度23.5℃，濕度45%RH

計(jì)量對象：0.01級和0.1級兩臺在線pH計(jì)

二、測量方法：按照J(rèn)JF 1547-2015《在線pH計(jì)校準(zhǔn)規(guī)范》中7.2條款，把酸度檢定儀接好在線pH計(jì)，儀器溫度補(bǔ)償調(diào)至25℃，校準(zhǔn)好儀器，然后用酸度檢定儀向電計(jì)輸入pH信號值，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)值和測量值的差值，即為電計(jì)pH示值誤差。

三、數(shù)學(xué)模型建立

電計(jì)pH示值誤差服從以下公式

ΔpH示值

(式1)

其中：ΔpH示值為電計(jì)示值誤差

pH為被校準(zhǔn)電計(jì)示值

pHs為輸入的標(biāo)準(zhǔn)值

其不確定度的計(jì)算公式可以從(1)中導(dǎo)出。

(式2)

由于?d/?pH=1 ?d/?pHs=-1

(式3)

1.不確定度來源分析

(1)示值測量引入的不確定度；(2)標(biāo)準(zhǔn)器引入的不確定度；(3)儀器分辨力引入的不確定度。

2.各分量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評定

(1)A類不確定度電計(jì)pH示值測量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(pH)

計(jì)算電計(jì)示值測量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(pH)，要求給出標(biāo)準(zhǔn)偏差，可以考慮從測量時得到的數(shù)據(jù)的分散性，用A類評定的方法可按貝塞爾公式計(jì)算：

用酸度檢定儀對兩臺儀器輸入10.00pH點(diǎn)測量6次結(jié)果如下表1所示。

表1 示值測量結(jié)果

(2)B類不確定度標(biāo)準(zhǔn)器的不確定度u(pHs)

(3)儀器分辨力也會對測量結(jié)果產(chǎn)生影響，分辨力產(chǎn)生的不確定度即最小分辨率的誤差u(pH量)，則以上的式(3)可以改為以下公式：

(式4)

0.01級在線pH計(jì)，其最小分辨率為0.01pH，不確定度為：

0.1級在線pH計(jì)，其最小分辨率為0.1pH，不確定度為：

(4)合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

把以上計(jì)算得到的分量不確定度值代入公式(4)中，合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度，具體結(jié)果見表2。

表2 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

(5)合成擴(kuò)展不確定度

取包含因子k=2，則擴(kuò)展不確定度為：

0.01級U=ku(ΔpH示值)=2×0.005pH=0.01pH

0.1級U=ku(ΔpH示值)=2×0.04pH=0.10pH