酸度计测量结果的不确定度评定

酸度计测量结果的不确定度评定

付丽荣

(鹤壁市质量技术监督检验测试中心 河南鹤壁 458000)

摘 要:本文对酸度计在实际检定过程中,影响其电计示值误差和仪器示值误差的有关因素进行分析,并对测量结果的不确定度分别进行了评定,给出了评定结果。

关键词:酸度计 示值误差 不确定度中图分类号:P412.1文献标识码:A文章编号:1672-3791(2014)07(b)-0190-02

1 电计示值误差测量结果的不确定度评按照《JJG119-2005实验室pH(酸度)计定

检定规程》规定的环境条件进行电计示值1.1概述

误差检定,采用直接比较法,可以忽略温(1)测量依据:《JJG119-2005 实验室pH度、湿度、方法等影响。检定测量的重复性(酸度)计检定规程》。

包括了人员操作的影响和被检计量器具的(2)测量环境:温度(23±10)℃,相对湿变动性;标准器的不确定度(或最大允许误度≤85%。

差)可参考其检定证书、仪器说明书或检定(3)测量标准:酸度计检定仪,型号规程等资料。

pHC-1C,pH值最大允许误差±0.0006pH,2

2

pH电势输出范围(-18.4512～18.4512)pH。

u2

d=dd

pHupHm+

pHupHsm

s(4)被测对象:0.01级及以下酸度计,本 (2)次评定采用0.01级酸度计,其电计示值误式中:ud为电计示值误差测量结果的差为±0.01pH。

(5)测量方法:把酸度计检定仪和被检不确定度;upHm为检定时测量重复性引酸度计正确连接,由酸度计检定仪给出标起的不确定度;upHs为酸度计检定仪引准pH示值,从被检酸度计上读取测量值。重起的不确定度。

复测量两次。两次测量值的算术平均值与

由于cd

1pH1,cd2标准pH示值的差值即为仪器的示值误差。mpH1s(6)评定结果:符合上述条件下的测量可得udu2

pH2

mupHs (3)

结果,一般可以直接使用本不确定度的评1.3输入量的标准不确定度评定

定结果。(1)电计示值重复性引入的标准不确定1.2数学模型

度upH(1)d=pHm1。

m-pHs (1)式中:d为被检酸度计电计示值误差;按照《JJG119-2005实验室pH(酸度)计pH检定规程》,对电计示值重复性进行检定,m为被检酸度计电计示值;pHs为pH计检定仪示值。

即对1台0.01级酸度计,以pH等电位值＋3pH为(2)方差和灵敏系数。

测量点,在相同条件下重复测量6次,得到

表1

1 2 3 4 5 6 x 9.99 10.00 10.01 10.00 10.00 10.00 10.00 表2

标准不确定度分量uxi 不确定度来源 标准不确定度 ci ciuxi upHm1 被检酸度计的测量重复性 0.002pH 1 0.002pH upHm2 被检酸度计的分辨力 0.0029pH 1 0.0029pH upHs 酸度计检定仪的准确度 0.0003pH -1 -0.0003pH （最大允许误差） 表3

1 2 3 4 5 6 pH s 9.18 9.18 9.19 9.19 9.18 9.18 9.183 0.0052 190科技资讯 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION

下列一组测量值,采用A类方法进行评定。(如表1)

单次测量的标准偏差spH

i

pH2

n1

=0.006pH

检定时重复测量的不确定度upHm1=

s

n

0.002pH(2)被检酸度计分辨力引入的标准不确定度upHm2。

采用B类方法评定,被检酸度计0.01级分辨力0.01pH,半宽度0.005pH,考虑为均匀分布,包含因子k=

3,则

upHm2=

k

0.0053=0.0029pH。

(3)酸度计检定仪准确度引入的标准不

确定度upHs。

根据酸度计检定仪的检定证书给出的标准器的级别为0.0006级,其最大允许误差MPE:±0.0006Ph。采用B类方法进行评价。考虑为均匀分布,包含因子k=3。

则其pH值的标准不确定度为

upHs=0.0006/3=0.0003pH。

1.4合成标准不确定度的评定

(1)标准不确定度汇总表(如表2)。(2)合成标准不确定度的计算。输入量pHs和pHm彼此不相关,所

以合成标准不确定度按下式计算:

uu2pH22

cucdc21m1c221upHm2c2upHs =0.00220.002920.000320.004pH1.5扩展不确定度的评定

取置信概率95%,k951.96则扩展不确定度U95k95uc1.9600.0040.008pH

1.6测量不确定度的报告与表示

酸度计电计示值误差测量结果的扩展不确定度为U950.008pH,k951.96。

2 仪器示值误差测量结果的不确定度评定

2.1概述

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表4

2014 NO.20SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION科技资讯01pH,按均匀分布,采用B类方法评定,则

标准不 确定度 0.002pH 0.003pH 0.006pH 0.0029pH 0.0028pH 1 -1 -1 -1 -1 0.002pH -0.003pH -0.006pH -0.0029pH -0.0028pH ci 标准不确定度分量ux i不确定度 来源 ciuxi upHj0.0130.006pH。

upH (4)pH计的分辨力分量upHf。被检酸度计0.01级分辨力0.01pH,半宽度0.005pH,考虑为均匀分布,包含因子k=

upHf=

检定测量重复性 标准溶液 液接界电势 被检酸度计分辨力 温度对标准物质的影响 upHj upHs 3,采用B类方法评定,则

3

upHf k

0.005

=0.0029pH。

upHw (5)温度对标准溶液pH值影响的不确定(1)测量依据:《JJG119-2005 实验室pH(酸度)计检定规程》。

(2)测量环境:温度(23±10)℃,相对湿度≤85%。

(3)测量标准:二级标准溶液,其扩展不确定度为0.01pH,k=3。

(4)被测对象:0.01级及以下酸度计,本次评定采用0.01级酸度计,其电计示值误差为±0.01pH。

(5)测量方法:采用标准溶液测量法,即用一种标准溶液校准仪器后,测量另一种标准溶液的pH值,重复测量三次,三次测量值的算术平均值与标准溶液的标准值的差值,即为仪器的示值误差。

(6)评定结果:符合上述条件下的测量

结果,一般可以直接使用本不确定度的评

定结果。

2.2数学模型

(1)dpHpHs (4)式中:d为仪器示值误差;pH为被检仪器示值;pHs为标准溶液的标准值。

(2)方差与灵敏系数。

在仪器示值误差检定中,标准溶液的不确定度(或允差)可从其检定证书、仪器说明书或检定规程等资料中找到;人员操作的影响和被检计量器具的变动性体现在检定测量的重复性中;根据仪器示值误差检定方法的特点,还应考虑液接界电势随pH值的变化,即标准溶液液接界电势的误差,标准溶液液接界电势的不确定度可以查找相关文献;另外,还应考虑酸度计分辨力引入的不确定度和温度对标准物质的影响。

所以,仪器示值测量不确定度主要包括以下五项:检定时使用的标准溶液的不确定度、检定测量的重复性、液接界电势的不确定度、pH计的分辨力引入的不确定度、以及温度对标准物质的影响。这样,被检仪器示值可以改为

dpHpHspHjpHfpHw (5)

式中:pHj为液接界电势的影响量;

度upHw。

pHf为pH计分辨力的影响。

在不同温度条件下,pH标准物质的pH由(5)式可导出,

值是不同的。以硼砂为例(其温度系数在几222

种常用的标准物质中最大),其温度系数为u2(d)ddpHupHd



pHupHsspHjupHj

0.009pH/℃。检定规程中规定0.01级被检酸2



d

度计的标准溶液恒温水浴的温度恒定性upHf



2



d

pHfpHupHw

w(即标准溶液和电极系统的温度恒定性)

(6)式中:ud为仪器示值误差测量结果不10.2℃及温度探头测温的最大允许误

确定度;差upH为检定重复测量不确定度;

20.5℃。

2.4合成标准不确定度的评定

upHs为pH标准溶液的不确定度;upHj

(1)标准不确定度汇总表(如表4)。为液接界电势的不确定度;upHf为pH计(2)合成标准不确定度的计算。分辨力引入的不确定度;upHw为温度对

输入量彼此不相关

标准物质影响的不确定度。

d

ducudu2pHu2pHsu2pH2jupHfu2pHwpH1,

pH1,d1,0.008pH

spHjd2.5扩展不确定度的评定

pH1,d

pH1

取置信概率95%,kf951.96wudu2

pH则扩展不确定度U95uck950.0081

u2

pH2

2

2

supHjupHfupHw1.960.016pH

(7)2.6测量不确定度的报告与表示

2.3输入量的标准不确定度评定

酸度计仪器示值误差测量结果的扩展(1)检定重复测量的不确定度upH。

不确定度U950.016pH

.96。

upHk951即仪器示值重复测量不确定度。

即按照检定规程,对仪器示值重复性进行检定,重复测量6次,检定结果见表3,采用A类方法评定。(单位:pH)

平均值为pH=9.183pH。单次测量标准差s

pH

i

pH2

n1

=0.

0052pH

检定时测量重复的不确定度

udsn

0.002pH

（2）标准溶液的不确定度upHs。由标准溶液证书可知,二级标准溶液的pH值的扩展不确定度为0.01pH,k=3,采用B类方法评定,则upHsupH证书

0.0130.003pH

（3）液接界电势的不确定度upHj。查文献可知,在pH值(3～10)范围内,复

合电极液接界电势的最大变化为±0.

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