浊度计示值误差测量结果不确定度评定分析

吴昊

摘 要 介绍JJG880—2006《浊度计》检定规程取5种浓度下仪器的示值相对误差测量结果不确定度的评定方法。建立了测量过程中各不确定度分量的測量模型，对不确定度的来源进行了分析，并给出了实际评定不确定度的过程。

关键词 浊度计;示值误差;测量不确定度

概述

（1）测量依据：JJG880—2006《浊度计》检定规程。

（2）环境条件：温度15℃～30℃;湿度≤80%RH;电源（220±22）V，（50±1）Hz。

（3）测量标准：四川中测标物科技有限公司的水质浊度标准物质，（0～400）NTU，相对扩展不确定度为Urel=3.0%， k=2。

（4）被测对象：SGZ-1A。

（5）测量过程：依据规程规定，选用同一（瓶）水质浊度标准物质，在量程上限不大于50NTU范围内，均匀选取5个测量点，准确配制相应浊度值的标准溶液，每个浓度值测定3次，得到测量值，求其平均值，依据下述公式分别计算上述5种浓度（8NTU、16NTU、24NTU、32NTU、40NTU）下仪器的示值相对误差Δi，取其最大的Δi代表仪器示值相对误差检定结果：。

（6）评定结果的使用：在符合上述条件下的测量结果，一般可直接使用本不确定度的评定结果[1]。

1数学模型

×100%

式中：Δ——示值相对误差，%

——配制的浊度标准溶液标称值

——浊度标准溶液测量平均值

2检定使用浊度标准溶液的相对不确定度U标rel的评定

2.1 检定使用的标准溶液的相对不确定度

检定使用的标准溶液浊度为400NTU的标准溶液，其不确定度为Urel=3%（k=2），故标准溶液的相对不确定度u标rel=（3/2）%=1.5%。

2.2 稀释时引出的标准不确定度u（k）

Urel由容量瓶引出的u1rel和分度吸量管u2rel组成。

（1） u1（k）：A级100mL容量瓶允许误差为±0.10mL，均匀分布，其相对不确定度为：

u1（k）：A级500mL容量瓶允许误差为±0.25mL，均匀分布，其相对不确定度为：

（2） u2（k）：用A级10mL吸取400NTU的浊度标准物质进行稀释，配置成8NTU、16NTU、24NTU、32NTU、40NTU的溶液进行测量。为了避免由稀释引入的不确定度过大，8NTU的用500mL的容量瓶定容，其余的浓度用100mL的容量瓶定容。经过计算需用10mL的刻度吸管分别吸取10mL、4mL、6mL、8mL、10mL的母液定容至500mL和100mL的容量瓶中[2]。分度吸量管允许误差为±0.05ml，均匀分布，其相对不确定度为：

8NTU：;

16NTU：;

24NTU：;

32NTU：;

40NTU：。

稀释时引出的标准不确定度：

校准点为8NTU时：

;

校准点为16NTU时：

;

按照上述方法，可得：

校准点为24NTU时：;

校准点为32NTU时：;

校准点为40NTU时：。

（3）检定使用的标准溶液的相对不确定度：

校准点为8NTU时，

同上可得：

校准点为16NTU时，;

校准点为24NTU时，;

校准点为32NTU时，;

校准点为40NTU时，。

（4）检定使用的标准溶液的相对不扩展确定度：

校准点为8NTU时，

;

校准点为16NTU时，

;

校准点为24NTU时，

;

校准点为32NTU时，

;

校准点为40NTU时，

。

3测量平均值的相对不确定度的评定

（1）：读取8NTU 8次，测量数据为8.2;8.0;8.0;8.1;8.0;7.9;8.0;8.1（NTU）则，规程规定，实际每种浓度下测量3次，则测量平均值的相对不确定度为：。

（2）：读取16NTU 8次，测量数据为15.8;15.6;15.5;15.6;15.7;15.7;15.6;15.7（NTU）则。规程规定，实际每种浓度下测量3次，则测量平均值的相对不确定度为：。

（3）：读取24NTU 8次，测量数据为23.2;23.4;23.5;23.3;23.4;23.2;23.1;23.2（NTU）则。规程规定，实际每种浓度下测量3次，则测量平均值的相对不确定度为：。

（4）：读取32NTU 8次，测量数据为31.1;31.1;31.0;31.1;31.2;31.2;31.3;31.3（NTU）则，规程规定，实际每种浓度下测量3次，则测量平均值的相对不确定度为：。

（5）：读取40NTU 8次，测量数据为40.7;39.8;40.5;39.7;39.6;39.8;39.5;39.9（NTU）则，规程规定，实际每种浓度下测量3次，则测量平均值的相对不确定度为：。

4合成相对不确定度

4.1 不确定度一览

4.2 合成不确定度

校准点为8NTU时：

校准点为16NTU时：

校准点为24NTU时：

校准点为32NTU时：

校准点为40NTU时：

综上，依据规程要求在量程上限不大于50NTU范围内，均匀取五个测量点（（8NTU、16NTU、24NTU、32NTU、40NTU））的相对扩展不确定度：

校准点为8NTU时：Urel=3.3%  k=2;

校准点为16NTU时：Urel=3.5%  k=2;

校准点为24NTU时：Urel=3.2%  k=2;

校准点为32NTU时：Urel=3.1%  k=2;

校准点为40NTU时：Urel=3.3%  k=2。

参考文献

[1] 浊度计：JJG880—2006[S].北京：中国标准出版社，2006.

[2] 测量不确定度评定与表示：JJF1059.1-2012[S].北京：中国标准出版社，2012.