電導(dǎo)率儀示值誤差測(cè)量的不確定度評(píng)定

史博心

摘 要：本文介紹了電導(dǎo)率儀檢定裝置的工作原理及組成，并對(duì)該裝置的不確定度進(jìn)行分析和評(píng)定。

關(guān)鍵詞：電導(dǎo)率儀檢定裝置；不確定度；評(píng)定

1 前言

隨著國(guó)家對(duì)環(huán)境保護(hù)工作的持續(xù)關(guān)注，水質(zhì)分析類儀器已被越來(lái)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(dǎo)率儀是一個(gè)常用的化驗(yàn)設(shè)備，幾乎遍布每個(gè)化驗(yàn)室。因此為了保證該測(cè)定儀的準(zhǔn)確可靠，需要建立電導(dǎo)率儀檢定裝置。

2 概述

（1）校準(zhǔn)依據(jù)：JJG376-2007《電導(dǎo)率儀檢定規(guī)程》；JJF1059-1999《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》。

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

（3）測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)：交流電阻箱。

3 電導(dǎo)率示值誤差測(cè)量不確定度

3.1 測(cè)量方法

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

3.2 輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確度評(píng)定

3.2.1 輸入量K的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（K）的評(píng)定

輸入量K的不確定度來(lái)源主要是電導(dǎo)儀的測(cè)量重復(fù)性，可以通過(guò)連續(xù)測(cè)量得到測(cè)量鏈，采用A類評(píng)定方法進(jìn)行評(píng)定。

對(duì)一臺(tái)電導(dǎo)儀，在2000μs/cm檔及200μs/cm檔分別用GBW（E）130107（20℃時(shí)定標(biāo)值為1276μs/cm），GBW（E）130108（20℃時(shí)定標(biāo)值為133μs/cm）兩種電導(dǎo)率標(biāo)準(zhǔn)溶液，在相同條件下連續(xù)測(cè)得10次，得到2000檔測(cè)量列1276，1276，1276，1276，1276，1276，1276，1275，1275，1277μs/cm及200檔測(cè)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(jì)算得到單次實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差2000μs/cm檔為0.568μs/cm，200檔為0.0823μs/cm。另外選取兩臺(tái)同類型電導(dǎo)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(dǎo)率標(biāo)準(zhǔn)溶液，在相同條件下連續(xù)測(cè)量10次：

2000μs/cm檔實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差結(jié)果：S1=0.568μs/cm；S2=0.548μs/cm；S3=1.05μs/cm；

200μs/cm檔實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差結(jié)果：S1=0.0823μs/cm；S2=0.0517μs/cm；S3=0.06335μs/cm。

從計(jì)算結(jié)果看，各檔實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差數(shù)據(jù)之間差異較大，為保守起見(jiàn)，使評(píng)定結(jié)果可靠，取各檔單次標(biāo)準(zhǔn)差中最大值Smax來(lái)評(píng)定測(cè)量重復(fù)性帶來(lái)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(fù)性條件下連續(xù)測(cè)量3次，以3次測(cè)量算術(shù)平均值為測(cè)量結(jié)果，則該結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（K標(biāo)）的評(píng)定

輸入量K標(biāo)的不確定度主要來(lái)源于標(biāo)準(zhǔn)溶液20℃時(shí)標(biāo)準(zhǔn)電導(dǎo)率值的定值標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（K標(biāo)）及恒溫槽控溫誤差帶來(lái)的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（K標(biāo)2），均可采用B類評(píng)定。

（1）K標(biāo)1的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（K標(biāo)1）評(píng)定

u（K標(biāo)1）可根據(jù)定值證書給出的定值不確定度來(lái)評(píng)定，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)證書給出20℃時(shí)電導(dǎo)率標(biāo)準(zhǔn)值的相對(duì)擴(kuò)展不確定度為0.25%，認(rèn)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(biāo)1）=1.60μs/cm

估計(jì)△u=（K標(biāo)1）/（K標(biāo)2）為0.10。

可得在200μs/cm檔；u（K標(biāo)1）=0.166μs/cm

估計(jì)△u=（K標(biāo)1）/（K標(biāo)2）為0.10。

（2）K標(biāo)2標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（K標(biāo)2）的評(píng)定

由于GBW（E）130107和GBW（E）130108兩種標(biāo)準(zhǔn)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(rèn)為服從均勻分布，則

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

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

（3）輸入量K標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)溶液不確定度u（K標(biāo)標(biāo)）的計(jì)算

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

4 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定

4.1 根據(jù)公式的靈敏系數(shù)

C1=1；C2=-1。

4.2 標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總

輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總

（1）2000μs/cm檔標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總

電導(dǎo)儀的測(cè)量重復(fù)性引入標(biāo)準(zhǔn)不確定度：0.61s/cm，

標(biāo)準(zhǔn)溶液電導(dǎo)率值定值引入標(biāo)準(zhǔn)不確定度：1.60s/cm，

恒溫槽控溫誤差引入標(biāo)準(zhǔn)不確定度：0.737s/cm，

（2）200μs/cm檔標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總

電導(dǎo)儀的測(cè)量重復(fù)性引入標(biāo)準(zhǔn)不確定度：0. 048s/cm，

標(biāo)準(zhǔn)溶液電導(dǎo)率值定值引入標(biāo)準(zhǔn)不確定度：0.166s/cm，

恒溫槽控溫誤差引入標(biāo)準(zhǔn)不確定度：0.0768s/cm，

4.3 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的計(jì)算

輸入量K與K標(biāo)彼此獨(dú)立不相關(guān)，所以合成標(biāo)準(zhǔn)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(kuò)展不確定度的評(píng)定

取置信概率P=95%，查t分布表得到：t95（50）=2.01

則擴(kuò)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(cè)量不確定度的報(bào)告與表示

電導(dǎo)儀電導(dǎo)率指示值誤差測(cè)量結(jié)果的擴(kuò)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(xiàn)

[1]章悅.電導(dǎo)率儀示值誤差測(cè)量不確定度評(píng)定[J].科學(xué)之友，2013，（4）：21-22.

（作者單位：呼倫貝爾市產(chǎn)品質(zhì)量計(jì)量檢測(cè)所）