电导率仪示值误差测量的不确定度评定

史博心

摘 要：本文介绍了电导率仪检定装置的工作原理及组成，并对该装置的不确定度进行分析和评定。

关键词：电导率仪检定装置；不确定度；评定

1 前言

随着国家对环境保护工作的持续关注，水质分析类仪器已被越来越多的应用在自燃流域水质监控等诸多领域，电导率仪是一个常用的化验设备，几乎遍布每个化验室。因此为了保证该测定仪的准确可靠，需要建立电导率仪检定装置。

2 概述

（1）校准依据：JJG376-2007《电导率仪检定规程》；JJF1059-1999《测量不确定度评定与表示》。

（2）环境条件：要求室温（20±2）℃ 相对湿度（30～85）%RH；测量环境室温20.1℃ 相对湿度64%。

（3）测量标准：交流电阻箱。

3 电导率示值误差测量不确定度

3.1 测量方法

依据JJG376-2007《电导率仪检定规程》。

3.2 输入量的标准不确度评定

3.2.1 输入量K的标准不确定度u（K）的评定

输入量K的不确定度来源主要是电导仪的测量重复性，可以通过连续测量得到测量链，采用A类评定方法进行评定。

对一台电导仪，在2000μs/cm档及200μs/cm档分别用GBW（E）130107（20℃时定标值为1276μs/cm），GBW（E）130108（20℃时定标值为133μs/cm）两种电导率标准溶液，在相同条件下连续测得10次，得到2000档测量列1276，1276，1276，1276，1276，1276，1276，1275，1275，1277μs/cm及200档测量列133.0，133.0，133.0，133.0，133.0，133.2，133.2，133.1，133.1，133.1μs/cm，根据贝塞尔公式：

分別计算得到单次实验标准差2000μs/cm档为0.568μs/cm，200档为0.0823μs/cm。另外选取两台同类型电导率仪，同样在2000μs/cm档即200μs/cm档分别用GBW（E）130107，GBW（E）130108两种电导率标准溶液，在相同条件下连续测量10次：

2000μs/cm档实验标准差结果：S1=0.568μs/cm；S2=0.548μs/cm；S3=1.05μs/cm；

200μs/cm档实验标准差结果：S1=0.0823μs/cm；S2=0.0517μs/cm；S3=0.06335μs/cm。

从计算结果看，各档实验标准差数据之间差异较大，为保守起见，使评定结果可靠，取各档单次标准差中最大值Smax来评定测量重复性带来的不确定度，则在2000μs/cm档，Smax=1.05μs/cm；在200μs/cm档，Smax=0.0823μs/cm。

由于重复性条件下连续测量3次，以3次测量算术平均值为测量结果，则该结果的标准不确定度为在2000μs/cm档，u（）=0.61μs/cm；在200μs/cm档，u（）= 0.48μs/cm。

3.2.2 输入量K标的标准不确定度u（K标）的评定

输入量K标的不确定度主要来源于标准溶液20℃时标准电导率值的定值标准不确定度u（K标）及恒温槽控温误差带来的标准不确定度u（K标2），均可采用B类评定。

（1）K标1的标准不确定度u（K标1）评定

u（K标1）可根据定值证书给出的定值不确定度来评定，标准物质证书给出20℃时电导率标准值的相对扩展不确定度为0.25%，认为服从正态分布，置信概率95%包含因子取k=2，则

可得在2000μs/cm档；u（K标1）=1.60μs/cm

估计△u=（K标1）/（K标2）为0.10。

可得在200μs/cm档；u（K标1）=0.166μs/cm

估计△u=（K标1）/（K标2）为0.10。

（2）K标2标准不确定度u（K标2）的评定

由于GBW（E）130107和GBW（E）130108两种标准溶液的温度系数约为2%℃，而所使用的恒温箱控温误差为±0.05℃，认为服从均匀分布，则

可得在2000μs/cm档，u（K标2）=0.737μs/cm；估计△u=（K标2）/（K标2）为0.10。

在200μs/cm档，u（K标2）=0.0768μs/cm；估计△u=（K标2）/（K标2）为0.10。

（3）输入量K标标准溶液不确定度u（K标标）的计算

则得：在2000μs/cm档：u（K标）=1.761μs/cm；在200μs/cm档，u（K标）=0.1829μs/cm

4 合成标准不确定度的评定

4.1 根据公式的灵敏系数

C1=1；C2=-1。

4.2 标准不确定度汇总

输入量的标准不确定度汇总

（1）2000μs/cm档标准不确定度汇总

电导仪的测量重复性引入标准不确定度：0.61s/cm，

标准溶液电导率值定值引入标准不确定度：1.60s/cm，

恒温槽控温误差引入标准不确定度：0.737s/cm，

（2）200μs/cm档标准不确定度汇总

电导仪的测量重复性引入标准不确定度：0. 048s/cm，

标准溶液电导率值定值引入标准不确定度：0.166s/cm，

恒温槽控温误差引入标准不确定度：0.0768s/cm，

4.3 合成标准不确定度的计算

输入量K与K标彼此独立不相关，所以合成标准不确定度可按公式得到：

在2000μs/cm档，uc=1.87μs/cm ；在200μs/cm档，uc=0.189μs/cm

5 扩展不确定度的评定

取置信概率P=95%，查t分布表得到：t95（50）=2.01

则扩展不确定度U95为：在2000μs/cm档，U95=t95（50）uc（△K）=3.8μs/cm

在200μs/cm档，U95=t95（50）uc（△K）=0.38μs/cm

6 测量不确定度的报告与表示

电导仪电导率指示值误差测量结果的扩展不确定度为：

在2000μs/cm档，U95=3.8μs/cm γef=50；在200μs/cm档，U95=0.38μs/cm γef=50

参考文献

[1]章悦.电导率仪示值误差测量不确定度评定[J].科学之友，2013，（4）：21-22.

（作者单位：呼伦贝尔市产品质量计量检测所）