电导率仪测量不确定度分析与评定

电导率仪测量不确定度分析与评定

宋海彬,俞鑫钢

天津市产品质量监督检测技术研究院检测技术研究中心天津 300232

摘要：根据JJF 1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》、JJG 376-2007《电导率仪检定规程》，对电导率仪检定示值引用误差的不确定度进行分析。给出了电导率示值引用误差测量不确定度评定的新方法。

关键词：电导率仪；检定；不确定度

1前言

本文件适用于电导率（0.05～2.5×105）μS/cm温度（0～50）℃ 范围电导率仪测试结果不确定度的评定。

校准所使用的标准器标准物质:电阻箱、氯化钾电导率标准物质

配套设备：温度计、恒温槽

校准环境条件：环境温度：0.2、0.5、1.0级，（20±2）℃；

1.5、2.0、2.5、3.0、4.0级，（20±5）℃；

相对湿度：30%～85%；

校准对象：电导率仪

测量范围：（0.05～2.5×105）μS/cm

2评定程序

（一）电导率仪电计和总体示值误差测量结果不确定度评定

2.1 测量模型及不确定度传播公式

2.1.1 测量模型

   E = G - B

式中：G ：三次测量电导平均值；

B ：标准电导值；

        E ：示值误差。

2.1.2 不确定度传播

由不确定度传播律得出合成标准不确定度度

其中传播系数：

　则：

2.1.3 电子单元标准不确定度评定

2.1.3.1 被检仪器测量引起的标准不确定度分量

1）被检仪器的分辨力引起的标准不确定度分量

在（0～1.999）μS/cm档，仪器分辨力0.001μS/cm，视为均匀分布，

则：==0.000289μS/cm，以引用误差表示为

2）被检仪器的重复性引起的标准不确定度分量

用交流电阻箱重复测量电导率仪10次，结果如下（μS）：1.607，1.601,1.602,1.603,1.606,1.605,1.605,1.601,1.602,1.603。则标准偏差为：

s=0.002121,实际取三次测量平均值，则有：μS/cm。以引用误差表示，则有：

由于重复性与仪器分辨力引入的不确定度存在重复，取其中最大值作为测量引入的不确定度，则有：

2.1.3.2 标准仪器引起的标准不确定度分量

由交流电阻箱技术指标提供，标准交流电阻箱为0.05%，k=2，

则在量程上限处：

2.1.4 扩展不确定度

2.1.4.1 不确定分量一览表

2.1.4.2 合成标准不确定度

在量程上限处：

2.1.4.3扩展不确定度

  取k=2,则有：      U=0.066%*2=0.2%

2.1.5 配套检定的标准不确定度评定

2.1.5.1 被检仪器引起的标准不确定度分量

1）被检仪器的估读引起的标准不确定度分量

在（20～199.9）μS范围内，仪器分辨力0.1μS，视为均匀分布，

则：==0.0289μS/cm，以引用误差表示则有

2）被检仪器的重复性引起的标准不确定度分量

在25℃环境下，用标准溶液对仪器连续测量六次，测得得数据如下（μS/cm）：146.6,146.6,147.3,146.7,146.6,146.4.则有u21(G)=0.31, 以引用误差表示为：u21(G)=0.16%

实际测量过程中取三次平均值，则有：。

由于重复性引入的不确定分量与仪器分辨力引入的不确定度分量存在重复，故取其中最大值作为测量引入的不确定度，则有：=0.069%

3）被检仪器温度对试验影响的不确定度

根据规程可知，环境温度最坏的情况是±0.5℃，氯化钾电导率溶液标准物质的温度系数为+2%℃-1，，该项服从均匀分布故：

标准证书给出，在25℃时，标准值为147.3μS/cm，则以引用误差表示的不确定度为：

2.1.5.2 标准物质引起的标准不确定度分量

标准物质从国家标准物质中心购买，扩展不确定度为u=0.25%，k=2,则标准物质引起的相对不确定度分量=0.25%/2=0.125%,标准证书给出，在25℃时，标准值为147.3μS/cm，则以引用误差表示的不确定度为：

2.1.6 扩展不确定度

2.1.6.1不确定度分量为

2.1.6.2合成标准不确定度为：

在量程上限处：

2.1.6.3 扩展不确定度

    取k=2,则有：        U=0.45%*2=0.9%

3结束语：

由以上分析可知，本实验室对电导率仪测量不确定度分析与评定结果为：

电计：(0.05～2.5×105)μS/cm ，Urel=0.2%，k=2

总体：(1.3×10

2～1.3×105)μS/cm ，Urel=0.9%，k=2

4参考文献：
[1]质检出版社.电导率仪检定规程:JJG 376-2007[S].2007.

[2]JJF.测量不确定度评定与表示: JJF 1059-1999[S].1999.