在线溶解氧测定仪的示值误差测量结果不确定度评定

【摘要】在线溶解氧测定仪在环境监测及水产养殖领域中有着广泛的应用。本文依据JJG（冀）183—2021《在线溶解氧测定仪》检定规程建立了测量模型，阐述了在线溶解氧测定仪示值误差测量结果的不确定度评定方法。

【关键词】在线溶解氧测定仪；示值误差；不确定度

【DOI编码】10.3969/j.issn.1674-4977.2024.01.071

Uncertainty Analysis for the Indication Error of On-line Dissolved Oxygen Meters

WEI Jin

（Institute of Metrology of Heibei Province， Shijiazhuang 050000， China）

Abstract： The on-line dissolved oxygen meters have a wide range of applications in environmental monitoring and aquaculture industry. This article establishes a measurement model based on the verification regulation of JJG （Ji） 183—2021 On-line dissolved oxygen meters， and elaborates on the uncertainty evaluation method for the measurement results of the indication error of on-line dissolved oxygen meters.

Keywords： on-line dissolved oxygen meters； indication error； uncertainty

从国内外环保监测的发展趋势和国际先进经验看，水质在线自动监测已经成为有关部门及时获得连续性的监测数据的有效手段[1-4]。溶解氧是衡量水质优劣程度的重要指标之一。水体溶解氧含量的测量，对于环境监测、污水处理以及水产养殖业的发展都具有重要意义[5]。目前，在线溶解氧测定仪还没有相关国家校准规范，其校准依据是JJG（冀）183—2021《在线溶解氧测定仪》检定规程。

1.1测量方法

仪器开机预热稳定后，首先按说明书中规定的操作方法对仪器进行校正，然后分别用摩尔分数为5.0%、10.0%、25.0%的氮中氧气气体标准物质制备标准溶解氧水。将仪器电极由空气中放入标准溶解氧水中，稳定后读取示值，重复测量3次，取算术平均值作为仪器的测量值，与水中饱和溶解氧标准值进行比较即为仪器的示值误差[6]。

1.2数学模型

1.4输入量的标准不确定度评定

1.4.1输入量cˉ的标准不确定度u （ cˉ）的评定

输入量cˉ的标准不确定度来源于在线溶解氧测定仪的测量重复性，可以通过连续测量得到测量列进行评定。以标准大气压下水温20℃为例，在相同测量条件下，对摩尔分数为5.0%、10.0%、25.0%的氮中氧标准气体制备的饱和氧水分别进行10次重复测量，所得数据及单次实验标准差如表1所示。实际测量时，取3次测量的平均值，然后计算测量列平均值的实验标准差。

氮中氧标准气体摩尔分数为5.0%时：

1.4.2输入量cs的标准不确定度u （ cs）的评定

输入量cs的标准不确定度主要有温度计测量误差引入的不确定度cs1、气压表测量引入的不确定度cs2、标准气体引入的不确定度cs3和水槽温度波动度引入的不确定度cs4。

1.4.2.1温度计测量误差引入的标准不确定度的评定

以摩尔分数为5.0%、10.0%、25.0%的氮中氧标准气体制备饱和氧水。从氧饱和含量表[7]中可以计算出饱和溶解氧浓度随温度变化平均分别为0.044 mg/L/℃、0.089 mg/L/℃、0.221 mg/L/℃。以标准大气压下的水温20℃为例，以摩尔分数为5.0%、10.0%、25.0%的氮中氧标准气体制备的饱和氧水理论值分别为2.18 mg/L、4.34 mg/L、10.85 mg/L，其饱和水温度系数分别约为2.02%/℃、2.05%/℃、2.04%/℃。温度计的最大允许误差为±0.15℃，则：

氮中氧标准气体摩尔分数为5.0%时：

本文通过对在线溶解氧测定仪示值误差测量结果进行不确定度评定与分析，为开展相关校准工作进行不确定度评定提供了参考。

【参考文献】

[1]黃明柱，姚灵，王欣欣.光谱法水质在线监测技术研究进展[J].工业计量，2023，33（2）：21-24，27.

[2]何飞飞，丁斌，陈子望，等.一种新型在线水质TOC监测仪自动校准装置及其校准方法研究[J].计量学报，2022，43（12）：1669-1676.

[3]唐曙暇.水质自动监测技术在水环境保护中的应用[J].资源节约与环保，2022（7）：12-15.

[4]李孟威，陈秀生，黄元凤，等.水质监测设备的研究现状与发展趋势[J].化工自动化及仪表，2021，48（3）：203-205，211.

[5]许诚，张诚春，吴桂锋，等.水中溶解氧的检测技术[J].上海计量测试，2022，49（3）：25-28.

[6]在线溶解氧测定仪检定规程：JJG（冀）183—2021[S].

[7]Waterquality-DeterminationofdissolvedoxygenElectrochemical probe method：ISO 5814：2012[S].

【作者简介】

魏津，男，1991年出生，工程师，一级注册计量师，硕士，研究方向为环保仪器计量检定。

（本稿审读：刘广）