浅谈酸度计示值误差的结果不确定度分析

杨小东

广元市计量检定测试所 四川广元 628017

作为实验室中班比较常见的测量仪器，pH计具有非常广泛的应用范围。pH计通过原电池原理开展工作，属于比较常见的一种分析仪器，在工业、环保和农业领域有非常重要的应用，这也充分体现出了pH计检测数据结果尤为重要。因此，在进行pH计检定时，要对不确定度的影响因素充分进行分析探索，使测量结果的准确性得到有效保证[1]。

1 基于酸度计原理进行分析

pH（酸度）计主要构成是测量电池和电计单元两部分。实际在进行测量的时候，因为电动势值较小需要进行放大才能显示pH值。所以电计单元的组成器件有：显示单元、A/D转换、放大电路、阻抗变换器等等。为了确保测量的准确性，首先要确保电池不会出现极化反应或电化反应，避免酸度计出现失准的情况。

2 酸度计测量条件和方法

2.1 测量依据及检定条件

根据JJG 119-2018《实验室pH(酸度)计检定规程》，详情见表1。

表1 检定环境条件

2.2 被测对象及测量方法

依据JJG119-2018《实验室pH(酸度)计检定规程》的规定，常规pH计分为0.001级、0.01级和0.1级三级。仪器的示值误差采用溶液测量的方法，选择pH值为下面一种标准溶液校准4.01、6.86和9.18。

3 数学模型和不确定度传播率

3.1 搭建数学模型

下面公式（1）为被测pH计示值误差：

影响仪器示值误差主要因素是测量重复性、标准溶液的不确定度和液接界电势误差，由此，得到公式（2）为仪器示值误差：

d—仪器示值总误差；pH—被测pH计示值；pHs—pH计溶液的标准值；pHj—液接界电势的影响量。

3.2 不确定度传播率

下面公式（3）为仪器示值误差的不确定度传播率：

在公式（3）中，灵敏系数

3.3 标准不确定度评定

根据实际的pH计计算相对应的不确定度分量u(pH)，见表2。

4 不确定度分析

表2 不同级别不确定度分量u(pH)

4.1 合成标准不确定度

上述计算得到的标准不确定度分量之间不存在关联性，0.01级pH合成标准不确定度：

4.2 扩展不确定度

5 酸度计常见故障处理方法

5.1 数显不稳定与定位失调

数显不稳定故障与玻璃电极引线屏蔽失效有直接的关系。定位失调的故障，通常情况下是缓冲溶液、电极和仪器等方面的问题，处理起来有很大的难度。首先，应检查设备调节旋钮是否出现损坏或是氧化的情况；其次，检查玻璃电极和复合电极是否出现裂纹，是否出现气泡堵塞的情况；最后，对缓冲溶液进行检查，如果存在有不合理的情况就应当重新进行调配，尽可能避免故障的发生[2]。

5.2 “调零”不到位

出现该问题的原因，有可能是可调电阻的定位器没有牢固焊接以及可调电阻出现短路的问题，从而影响到电阻的灵敏性。

5.3 指示灯不亮

该问题的出现与变压器短路、开关受损以及保险丝断开有直接的关系，首先更换指示灯，如果仍然不亮，可以更换上述零部件。

6 结语

综上所述，在开展酸度计检定工作的时候，如果只对电计部分进行检定，不用标准缓冲溶液检定“仪器示值误差和重复性”，会出现比较大的误判。所以，仪器测量结果的准确性进行判定的时候，需要从电计示值误差和仪器示值误差两方面进行不确定度分量进行分析，最大程度的保障测量结果的准确性。对出现的故障，要基于先外后内、先简后繁的原则进行排查，最终排除故障[3]。