酸度計(jì)電計(jì)示值誤差測(cè)量結(jié)果的不確定度評(píng)定

俞鋒

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，環(huán)境化工行業(yè)中酸度計(jì)的使用越來越廣泛，越來越重要。因此酸度計(jì)的校準(zhǔn)要求越來越重要，酸度計(jì)的電計(jì)示值誤差測(cè)量結(jié)果的不確定度評(píng)定也越來越被重視。本文就酸度計(jì)的電計(jì)示值誤差測(cè)量結(jié)果的不確定度進(jìn)行了分析和評(píng)定。

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)室pH（酸度）計(jì)：不確定度

1 概述

1.1 測(cè)量方法：依據(jù)JJG119-2005《實(shí)驗(yàn)室pH（酸度）計(jì)》國(guó)家計(jì)量檢定規(guī)程。

1.2 環(huán)境條件：溫度（23±10）℃；相對(duì)濕度≤85%。

1.3 測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)：智能化酸度計(jì)檢定儀，測(cè)量范圍[（0.0000～±18.4512）pH、（-999.999～

999.999）mV]，準(zhǔn)確度等級(jí)：0.0006級(jí)。

1.4 被測(cè)對(duì)象：酸度計(jì)。

1.5 測(cè)量過程：

采用直接比較法進(jìn)行檢定，即將pH計(jì)檢定儀與被測(cè)對(duì)象正確連接起來，首先進(jìn)行定位，然后分別輸入不同的pH值，從而計(jì)算出儀器示值與輸入標(biāo)準(zhǔn)值之差為電計(jì)的示值誤差。

1.6 評(píng)定結(jié)果的使用：

在符合上述條件下的測(cè)量結(jié)果，一般可直接使用本不確定度的評(píng)定結(jié)果。

2 測(cè)量模型

d =pH-pHs

式中：d ——示值誤差；

pH——被檢電計(jì)示值；

pHs——pH計(jì)檢定儀示值。

3 輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定

3.1 標(biāo)準(zhǔn)儀器引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（pHs）的評(píng)定

以pH計(jì)檢定儀為標(biāo)準(zhǔn)器時(shí)，接儀器說明書規(guī)定pH計(jì)準(zhǔn)確度（允許誤差）為±0.002，考慮為均勻分布，則其標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

u（pHs）= =0.001

估計(jì) =0.1

適用于0.01級(jí)及其以下的pH計(jì)檢定。

3.2 檢定時(shí)重復(fù)測(cè)量的不確定度u（pH1）和儀器示值分辨率引入的不確定度u（pH2）的評(píng)定

a）1.1選0.1級(jí)的酸度計(jì)在10pH值上測(cè)量10次，得到測(cè)量列：

10.0 10.1 10.0 10.0 10.0 10.0 10.0 10.0 10.0 10.0

pH計(jì)的重復(fù)性測(cè)量不確定度u（pH）可按貝塞爾公式計(jì)算：

則單次測(cè)量實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差：s = =0.05

該值可利用電計(jì)示值重復(fù)性檢定的結(jié)果，按pH計(jì)規(guī)程，重復(fù)測(cè)量2次，代入上式計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)差，實(shí)際測(cè)量時(shí)，應(yīng)使用實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，u（pH）應(yīng)用平均值的標(biāo)準(zhǔn)差，它由單次測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)差s計(jì)算。

U（pH1）= = =0.04

1.2 被檢PH計(jì)示值分辨率引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（pH2）：

采用B 類評(píng)定方法進(jìn)行評(píng)定。pH計(jì)的讀數(shù)分辨力為0.1pH，其分辨力可能導(dǎo)致的最大示值誤差的絕對(duì)值為0.05pH，估計(jì)其為均勻分布，則由分辨力引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

0.03

b）1.1選0.01級(jí)的酸度計(jì)在10pH值上測(cè)量10次，得到測(cè)量列：

10.00 10.01 10.00 10.01 10.00 10.00 10.00 10.00 10.00 10.01

pH計(jì)的重復(fù)性測(cè)量不確定度u（pH）可按貝塞爾公式計(jì)算：

則單次測(cè)量實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差：s = =0.01

該值可利用電計(jì)示值重復(fù)性檢定的結(jié)果，按pH計(jì)規(guī)程，重復(fù)測(cè)量2次，代入上式計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)差，實(shí)測(cè)量時(shí)，應(yīng)使用實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，u（pH）應(yīng)用平均值的標(biāo)準(zhǔn)差，它由單次測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)差s計(jì)算。

u（pH1）= = =0.007

1.2 被檢PH計(jì)示值分辨率引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（pH2）：

采用B 類評(píng)定方法進(jìn)行評(píng)定。pH計(jì)的讀數(shù)分辨力為0.01pH，其分辨力可能導(dǎo)致的最大示值誤差的絕對(duì)值為0.005pH，估計(jì)其為均勻分布，則由分辨力引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

0.003

4 合成不確定度的評(píng)定

4.1 各不確定度分量匯總及計(jì)算表

PH計(jì)的重復(fù)性u(píng)（pH1）和PH計(jì)示值分辨率引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（pH2）兩者取大值為u（pH）

4.2 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的計(jì)算

由于各不確定度分量之間相互獨(dú)立，因此可得：

u2（d）=[ u（pHs）]2+[ u（pH）]2

故 u（d）=

0.1級(jí)：合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（d）=0.02；

0.01級(jí)：合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（d）=0.004；

5 擴(kuò)展不確定度的評(píng)定

取k=2，則擴(kuò)展不確定為：

U= k·uc=0.1pH （0.1級(jí)）

U=k·uc=0.01pH （0.01級(jí)）

6 測(cè)量不確定度的報(bào)告

電計(jì)示值誤差測(cè)量結(jié)果的擴(kuò)展不確定度：

U=0.1pH k=2 （0.1級(jí)）

U=0.01pH k=2 （0.01級(jí)）

參考文獻(xiàn)

[1]修宏宇 JJG119-2005《實(shí)驗(yàn)室pH（酸度）計(jì)》檢定規(guī)程 中國(guó)計(jì)量出版社 2006年

[2]丁躍清 鄧媛芳JJF1033-2016《計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)考核規(guī)范》中國(guó)質(zhì)檢出版社 2016年

[3]葉德培 趙峰等JJF 1059.1-2012《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》中國(guó)質(zhì)檢出版社2013年

（作者單位：桐鄉(xiāng)市計(jì)量檢定測(cè)試所）