淺談酸度計示值誤差的結果不確定度分析

楊小東

廣元市計量檢定測試所 四川廣元 628017

作為實驗室中班比較常見的測量儀器，pH計具有非常廣泛的應用范圍。pH計通過原電池原理開展工作，屬于比較常見的一種分析儀器，在工業(yè)、環(huán)保和農業(yè)領域有非常重要的應用，這也充分體現(xiàn)出了pH計檢測數(shù)據(jù)結果尤為重要。因此，在進行pH計檢定時，要對不確定度的影響因素充分進行分析探索，使測量結果的準確性得到有效保證[1]。

1 基于酸度計原理進行分析

pH（酸度）計主要構成是測量電池和電計單元兩部分。實際在進行測量的時候，因為電動勢值較小需要進行放大才能顯示pH值。所以電計單元的組成器件有：顯示單元、A/D轉換、放大電路、阻抗變換器等等。為了確保測量的準確性，首先要確保電池不會出現(xiàn)極化反應或電化反應，避免酸度計出現(xiàn)失準的情況。

2 酸度計測量條件和方法

2.1 測量依據(jù)及檢定條件

根據(jù)JJG 119-2018《實驗室pH(酸度)計檢定規(guī)程》，詳情見表1。

表1 檢定環(huán)境條件

2.2 被測對象及測量方法

依據(jù)JJG119-2018《實驗室pH(酸度)計檢定規(guī)程》的規(guī)定，常規(guī)pH計分為0.001級、0.01級和0.1級三級。儀器的示值誤差采用溶液測量的方法，選擇pH值為下面一種標準溶液校準4.01、6.86和9.18。

3 數(shù)學模型和不確定度傳播率

3.1 搭建數(shù)學模型

下面公式（1）為被測pH計示值誤差：

影響儀器示值誤差主要因素是測量重復性、標準溶液的不確定度和液接界電勢誤差，由此，得到公式（2）為儀器示值誤差：

d—儀器示值總誤差；pH—被測pH計示值；pHs—pH計溶液的標準值；pHj—液接界電勢的影響量。

3.2 不確定度傳播率

下面公式（3）為儀器示值誤差的不確定度傳播率：

在公式（3）中，靈敏系數(shù)

3.3 標準不確定度評定

根據(jù)實際的pH計計算相對應的不確定度分量u(pH)，見表2。

4 不確定度分析

表2 不同級別不確定度分量u(pH)

4.1 合成標準不確定度

上述計算得到的標準不確定度分量之間不存在關聯(lián)性，0.01級pH合成標準不確定度：

4.2 擴展不確定度

5 酸度計常見故障處理方法

5.1 數(shù)顯不穩(wěn)定與定位失調

數(shù)顯不穩(wěn)定故障與玻璃電極引線屏蔽失效有直接的關系。定位失調的故障，通常情況下是緩沖溶液、電極和儀器等方面的問題，處理起來有很大的難度。首先，應檢查設備調節(jié)旋鈕是否出現(xiàn)損壞或是氧化的情況；其次，檢查玻璃電極和復合電極是否出現(xiàn)裂紋，是否出現(xiàn)氣泡堵塞的情況；最后，對緩沖溶液進行檢查，如果存在有不合理的情況就應當重新進行調配，盡可能避免故障的發(fā)生[2]。

5.2 “調零”不到位

出現(xiàn)該問題的原因，有可能是可調電阻的定位器沒有牢固焊接以及可調電阻出現(xiàn)短路的問題，從而影響到電阻的靈敏性。

5.3 指示燈不亮

該問題的出現(xiàn)與變壓器短路、開關受損以及保險絲斷開有直接的關系，首先更換指示燈，如果仍然不亮，可以更換上述零部件。

6 結語

綜上所述，在開展酸度計檢定工作的時候，如果只對電計部分進行檢定，不用標準緩沖溶液檢定“儀器示值誤差和重復性”，會出現(xiàn)比較大的誤判。所以，儀器測量結果的準確性進行判定的時候，需要從電計示值誤差和儀器示值誤差兩方面進行不確定度分量進行分析，最大程度的保障測量結果的準確性。對出現(xiàn)的故障，要基于先外后內、先簡后繁的原則進行排查，最終排除故障[3]。