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        電導率儀示值誤差測量的不確定度評定

        2017-05-30 08:24:59史博心
        科技尚品 2017年4期

        史博心

        摘 要:本文介紹了電導率儀檢定裝置的工作原理及組成,并對該裝置的不確定度進行分析和評定。

        關(guān)鍵詞:電導率儀檢定裝置;不確定度;評定

        1 前言

        隨著國家對環(huán)境保護工作的持續(xù)關(guān)注,水質(zhì)分析類儀器已被越來越多的應(yīng)用在自燃流域水質(zhì)監(jiān)控等諸多領(lǐng)域,電導率儀是一個常用的化驗設(shè)備,幾乎遍布每個化驗室。因此為了保證該測定儀的準確可靠,需要建立電導率儀檢定裝置。

        2 概述

        (1)校準依據(jù):JJG376-2007《電導率儀檢定規(guī)程》;JJF1059-1999《測量不確定度評定與表示》。

        (2)環(huán)境條件:要求室溫(20±2)℃ 相對濕度(30~85)%RH;測量環(huán)境室溫20.1℃ 相對濕度64%。

        (3)測量標準:交流電阻箱。

        3 電導率示值誤差測量不確定度

        3.1 測量方法

        依據(jù)JJG376-2007《電導率儀檢定規(guī)程》。

        3.2 輸入量的標準不確度評定

        3.2.1 輸入量K的標準不確定度u(K)的評定

        輸入量K的不確定度來源主要是電導儀的測量重復性,可以通過連續(xù)測量得到測量鏈,采用A類評定方法進行評定。

        對一臺電導儀,在2000μs/cm檔及200μs/cm檔分別用GBW(E)130107(20℃時定標值為1276μs/cm),GBW(E)130108(20℃時定標值為133μs/cm)兩種電導率標準溶液,在相同條件下連續(xù)測得10次,得到2000檔測量列1276,1276,1276,1276,1276,1276,1276,1275,1275,1277μs/cm及200檔測量列133.0,133.0,133.0,133.0,133.0,133.2,133.2,133.1,133.1,133.1μs/cm,根據(jù)貝塞爾公式:

        分別計算得到單次實驗標準差2000μs/cm檔為0.568μs/cm,200檔為0.0823μs/cm。另外選取兩臺同類型電導率儀,同樣在2000μs/cm檔即200μs/cm檔分別用GBW(E)130107,GBW(E)130108兩種電導率標準溶液,在相同條件下連續(xù)測量10次:

        2000μs/cm檔實驗標準差結(jié)果:S1=0.568μs/cm;S2=0.548μs/cm;S3=1.05μs/cm;

        200μs/cm檔實驗標準差結(jié)果:S1=0.0823μs/cm;S2=0.0517μs/cm;S3=0.06335μs/cm。

        從計算結(jié)果看,各檔實驗標準差數(shù)據(jù)之間差異較大,為保守起見,使評定結(jié)果可靠,取各檔單次標準差中最大值Smax來評定測量重復性帶來的不確定度,則在2000μs/cm檔,Smax=1.05μs/cm;在200μs/cm檔,Smax=0.0823μs/cm。

        由于重復性條件下連續(xù)測量3次,以3次測量算術(shù)平均值為測量結(jié)果,則該結(jié)果的標準不確定度為在2000μs/cm檔,u()=0.61μs/cm;在200μs/cm檔,u()= 0.48μs/cm。

        3.2.2 輸入量K標的標準不確定度u(K標)的評定

        輸入量K標的不確定度主要來源于標準溶液20℃時標準電導率值的定值標準不確定度u(K標)及恒溫槽控溫誤差帶來的標準不確定度u(K標2),均可采用B類評定。

        (1)K標1的標準不確定度u(K標1)評定

        u(K標1)可根據(jù)定值證書給出的定值不確定度來評定,標準物質(zhì)證書給出20℃時電導率標準值的相對擴展不確定度為0.25%,認為服從正態(tài)分布,置信概率95%包含因子取k=2,則

        可得在2000μs/cm檔;u(K標1)=1.60μs/cm

        估計△u=(K標1)/(K標2)為0.10。

        可得在200μs/cm檔;u(K標1)=0.166μs/cm

        估計△u=(K標1)/(K標2)為0.10。

        (2)K標2標準不確定度u(K標2)的評定

        由于GBW(E)130107和GBW(E)130108兩種標準溶液的溫度系數(shù)約為2%℃,而所使用的恒溫箱控溫誤差為±0.05℃,認為服從均勻分布,則

        可得在2000μs/cm檔,u(K標2)=0.737μs/cm;估計△u=(K標2)/(K標2)為0.10。

        在200μs/cm檔,u(K標2)=0.0768μs/cm;估計△u=(K標2)/(K標2)為0.10。

        (3)輸入量K標標準溶液不確定度u(K標標)的計算

        則得:在2000μs/cm檔:u(K標)=1.761μs/cm;在200μs/cm檔,u(K標)=0.1829μs/cm

        4 合成標準不確定度的評定

        4.1 根據(jù)公式的靈敏系數(shù)

        C1=1;C2=-1。

        4.2 標準不確定度匯總

        輸入量的標準不確定度匯總

        (1)2000μs/cm檔標準不確定度匯總

        電導儀的測量重復性引入標準不確定度:0.61s/cm,

        標準溶液電導率值定值引入標準不確定度:1.60s/cm,

        恒溫槽控溫誤差引入標準不確定度:0.737s/cm,

        (2)200μs/cm檔標準不確定度匯總

        電導儀的測量重復性引入標準不確定度:0. 048s/cm,

        標準溶液電導率值定值引入標準不確定度:0.166s/cm,

        恒溫槽控溫誤差引入標準不確定度:0.0768s/cm,

        4.3 合成標準不確定度的計算

        輸入量K與K標彼此獨立不相關(guān),所以合成標準不確定度可按公式得到:

        在2000μs/cm檔,uc=1.87μs/cm ;在200μs/cm檔,uc=0.189μs/cm

        5 擴展不確定度的評定

        取置信概率P=95%,查t分布表得到:t95(50)=2.01

        則擴展不確定度U95為:在2000μs/cm檔,U95=t95(50)uc(△K)=3.8μs/cm

        在200μs/cm檔,U95=t95(50)uc(△K)=0.38μs/cm

        6 測量不確定度的報告與表示

        電導儀電導率指示值誤差測量結(jié)果的擴展不確定度為:

        在2000μs/cm檔,U95=3.8μs/cm γef=50;在200μs/cm檔,U95=0.38μs/cm γef=50

        參考文獻

        [1]章悅.電導率儀示值誤差測量不確定度評定[J].科學之友,2013,(4):21-22.

        (作者單位:呼倫貝爾市產(chǎn)品質(zhì)量計量檢測所)

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