濁度計(jì)示值誤差測量結(jié)果不確定度評定分析

吳昊

摘 要 介紹JJG880—2006《濁度計(jì)》檢定規(guī)程取5種濃度下儀器的示值相對誤差測量結(jié)果不確定度的評定方法。建立了測量過程中各不確定度分量的測量模型，對不確定度的來源進(jìn)行了分析，并給出了實(shí)際評定不確定度的過程。

關(guān)鍵詞 濁度計(jì);示值誤差;測量不確定度

概述

（1）測量依據(jù)：JJG880—2006《濁度計(jì)》檢定規(guī)程。

（2）環(huán)境條件：溫度15℃～30℃;濕度≤80%RH;電源（220±22）V，（50±1）Hz。

（3）測量標(biāo)準(zhǔn)：四川中測標(biāo)物科技有限公司的水質(zhì)濁度標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，（0～400）NTU，相對擴(kuò)展不確定度為Urel=3.0%， k=2。

（4）被測對象：SGZ-1A。

（5）測量過程：依據(jù)規(guī)程規(guī)定，選用同一（瓶）水質(zhì)濁度標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，在量程上限不大于50NTU范圍內(nèi)，均勻選取5個測量點(diǎn)，準(zhǔn)確配制相應(yīng)濁度值的標(biāo)準(zhǔn)溶液，每個濃度值測定3次，得到測量值，求其平均值，依據(jù)下述公式分別計(jì)算上述5種濃度（8NTU、16NTU、24NTU、32NTU、40NTU）下儀器的示值相對誤差Δi，取其最大的Δi代表儀器示值相對誤差檢定結(jié)果：。

（6）評定結(jié)果的使用：在符合上述條件下的測量結(jié)果，一般可直接使用本不確定度的評定結(jié)果[1]。

1數(shù)學(xué)模型

×100%

式中：Δ——示值相對誤差，%

——配制的濁度標(biāo)準(zhǔn)溶液標(biāo)稱值

——濁度標(biāo)準(zhǔn)溶液測量平均值

2檢定使用濁度標(biāo)準(zhǔn)溶液的相對不確定度U標(biāo)rel的評定

2.1 檢定使用的標(biāo)準(zhǔn)溶液的相對不確定度

檢定使用的標(biāo)準(zhǔn)溶液濁度為400NTU的標(biāo)準(zhǔn)溶液，其不確定度為Urel=3%（k=2），故標(biāo)準(zhǔn)溶液的相對不確定度u標(biāo)rel=（3/2）%=1.5%。

2.2 稀釋時引出的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（k）

Urel由容量瓶引出的u1rel和分度吸量管u2rel組成。

（1） u1（k）：A級100mL容量瓶允許誤差為±0.10mL，均勻分布，其相對不確定度為：

u1（k）：A級500mL容量瓶允許誤差為±0.25mL，均勻分布，其相對不確定度為：

（2） u2（k）：用A級10mL吸取400NTU的濁度標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行稀釋，配置成8NTU、16NTU、24NTU、32NTU、40NTU的溶液進(jìn)行測量。為了避免由稀釋引入的不確定度過大，8NTU的用500mL的容量瓶定容，其余的濃度用100mL的容量瓶定容。經(jīng)過計(jì)算需用10mL的刻度吸管分別吸取10mL、4mL、6mL、8mL、10mL的母液定容至500mL和100mL的容量瓶中[2]。分度吸量管允許誤差為±0.05ml，均勻分布，其相對不確定度為：

8NTU：;

16NTU：;

24NTU：;

32NTU：;

40NTU：。

稀釋時引出的標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

校準(zhǔn)點(diǎn)為8NTU時：

;

校準(zhǔn)點(diǎn)為16NTU時：

;

按照上述方法，可得：

校準(zhǔn)點(diǎn)為24NTU時：;

校準(zhǔn)點(diǎn)為32NTU時：;

校準(zhǔn)點(diǎn)為40NTU時：。

（3）檢定使用的標(biāo)準(zhǔn)溶液的相對不確定度：

校準(zhǔn)點(diǎn)為8NTU時，

同上可得：

校準(zhǔn)點(diǎn)為16NTU時，;

校準(zhǔn)點(diǎn)為24NTU時，;

校準(zhǔn)點(diǎn)為32NTU時，;

校準(zhǔn)點(diǎn)為40NTU時，。

（4）檢定使用的標(biāo)準(zhǔn)溶液的相對不擴(kuò)展確定度：

校準(zhǔn)點(diǎn)為8NTU時，

;

校準(zhǔn)點(diǎn)為16NTU時，

;

校準(zhǔn)點(diǎn)為24NTU時，

;

校準(zhǔn)點(diǎn)為32NTU時，

;

校準(zhǔn)點(diǎn)為40NTU時，

。

3測量平均值的相對不確定度的評定

（1）：讀取8NTU 8次，測量數(shù)據(jù)為8.2;8.0;8.0;8.1;8.0;7.9;8.0;8.1（NTU）則，規(guī)程規(guī)定，實(shí)際每種濃度下測量3次，則測量平均值的相對不確定度為：。

（2）：讀取16NTU 8次，測量數(shù)據(jù)為15.8;15.6;15.5;15.6;15.7;15.7;15.6;15.7（NTU）則。規(guī)程規(guī)定，實(shí)際每種濃度下測量3次，則測量平均值的相對不確定度為：。

（3）：讀取24NTU 8次，測量數(shù)據(jù)為23.2;23.4;23.5;23.3;23.4;23.2;23.1;23.2（NTU）則。規(guī)程規(guī)定，實(shí)際每種濃度下測量3次，則測量平均值的相對不確定度為：。

（4）：讀取32NTU 8次，測量數(shù)據(jù)為31.1;31.1;31.0;31.1;31.2;31.2;31.3;31.3（NTU）則，規(guī)程規(guī)定，實(shí)際每種濃度下測量3次，則測量平均值的相對不確定度為：。

（5）：讀取40NTU 8次，測量數(shù)據(jù)為40.7;39.8;40.5;39.7;39.6;39.8;39.5;39.9（NTU）則，規(guī)程規(guī)定，實(shí)際每種濃度下測量3次，則測量平均值的相對不確定度為：。

4合成相對不確定度

4.1 不確定度一覽

4.2 合成不確定度

校準(zhǔn)點(diǎn)為8NTU時：

校準(zhǔn)點(diǎn)為16NTU時：

校準(zhǔn)點(diǎn)為24NTU時：

校準(zhǔn)點(diǎn)為32NTU時：

校準(zhǔn)點(diǎn)為40NTU時：

綜上，依據(jù)規(guī)程要求在量程上限不大于50NTU范圍內(nèi)，均勻取五個測量點(diǎn)（（8NTU、16NTU、24NTU、32NTU、40NTU））的相對擴(kuò)展不確定度：

校準(zhǔn)點(diǎn)為8NTU時：Urel=3.3% ?k=2;

校準(zhǔn)點(diǎn)為16NTU時：Urel=3.5% ?k=2;

校準(zhǔn)點(diǎn)為24NTU時：Urel=3.2% ?k=2;

校準(zhǔn)點(diǎn)為32NTU時：Urel=3.1% ?k=2;

校準(zhǔn)點(diǎn)為40NTU時：Urel=3.3% ?k=2。

參考文獻(xiàn)

[1] 濁度計(jì)：JJG880—2006[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2006.

[2] 測量不確定度評定與表示：JJF1059.1-2012[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2012.