pH计电计示值误差测量不确定度评定

　　摘要：实验室pH计由电计和电极两部分组成，pH计的总误差由电计和电极误差组成，本文仅对实验室pH计在实际检定过程中，影响其电计示值误差的有关因素进行分析，从而对其测量不确定度进行评定。
　　关键词：实验室pH计测量不确定度
　　中图分类号：TH832.31文献标识码：A文章编号：1672-3791(2011)01(a)-0064-01
　　1 测量方法
　　依据JJG119-84检定规程，电计示值误差检定采用直接比较法，即用标准仪器向被检pH计输入一个标准信号，在被检pH计上读取示值，得电计示值误差。
　　
　　2 数学模型的建立
　　一个实际数学模型的建立要经过模型准备、模型构成、模型求解、模型分析等一系列复杂的过程，所建立的数学模型一定要能够真实、清晰地反映所研究对象的变化规律以及变化趋势等情况。在大量实例总结以及严密的理论推导之下，关于pH的测定建立的数学模型如下所示：
　　d=pH-E/R或d=pH-pHS
　　pH为被检电计示值;E为电位差计示值;R为电化学转换系数;pHS为pH计检定仪示值，本数学模型经过实际工程多次检测，符合工程使用的要求。
　　
　　3 pH计电计示值误差测量不确定度评定
　　首先是输入量的标准不确定度评定。不确定度的含义是指由于测量误差的存在，对被测量值的不能肯定的程度。反过来，也表明该结果的可信赖程度。它是测量结果质量的指标。不确定度愈小，所述结果与被测量的真值愈接近，质量越高，水平越高，其使用价值越高；不确定度越大，测量结果的质量越低，水平越低，其使用价值也越低。在报告物理量测量的结果时，必须给出相应的不确定度，一方面便于使用它的人评定其可靠性，另一方面也增强了测量结果之间的可比性。不确定度表征了合理地赋予被测量之值的分散性，与测量结果相联系的参数。测试值的不确定度由输入量、合成标准、扩展等方面的不确定度共同构成。以下做详细的分析。其中标准量的不确定度u（E）/R（pHS）按检定规程要求（JJG123-1988），电位差计的允许误差为:
　　E=±(+X)
　　式中a=0.05，Un=1VX=420mv
　　则 E=0.26mv
　　按均匀分布考虑，即u(E)=0.26/=0.15mv u(E)/R=0.0025=pHs。
　　对于检定时重复测量的不确定度u(pH)的分析。
　　pH计的不确定度u(pH)即电计示值重复性测量不确定度，可按贝塞尔公式计算：
　　S=
　　按pH计检定规程规定，用标准电位差计向被检pH计输入标准信号，读取被检PH计上的显示值，重复测量6次得数据列4.10、4.09、4.09、4.10、4.09、4.09（pH），因此S=0.0052pH，u（pH）应使用平均值的标准偏差，u（pH）=S/=0.002pH。其次是对于合成标准不确定度Uc的分析，合成标准的不确定度是u=(A^2+B^2)^0.5其中不确定度A类分量是多次测量平均值得标准偏差不确定度B类分量是仪器标定的最大允差
　　Uc=(pH)=
　　=0.0032pH
　　同时扩展不确定度评定U也是重要的分析内容，扩展不确定度是确定测量结果区间的量，合理赋予被测量之值分布的大部分可望含于此区间。它有时也被称为范围不确定度。扩展不确定度是由合成标准不确定度的倍数表示的测量不确定度。通常用符号U表示：合成不确定度与的乘积，称为总不确定度（符号为U）。这里值一般为2，有时为3。取决于被测量的重要性、效益和风险。扩展不确定度是测量结果的取值区间的半宽度，可期望该区间包含了被测量之值分布的大部分。而测量结果的取值区间在被测量值概率分布中所包含的百分数，被称为该区间的置信概率、置信水准或置信水平，用k表示。这时扩展不确定度用符号U表示，它给出了区间能包含被测量的可能值的大部分取包含因子