pH酸度计不确定度评定

pH 计电计示值误差和仪器示值总误差的测量不确定度
（一）电计示值误差测量结果的不确定度评定
1概述
1.1测量依据：JJG119-2005《实验室pH （酸度）计》检定规程。

1.2环境条件：温度25.2℃，相对湿度65%。

1.3测量标准：酸度计检定仪，不预热时最大允许误差±0.002pH 。

1.4被测对象：酸度计，0.01级。

1.5测量过程：用酸度计检定仪作为测量标准，采用直接比较法对电计进行测量。

1.6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。

2数学模型
ΔpH 示值=示值pH -pH 输入
式中：ΔpH 示值──电计示值误差
pH 示值──电计示值平均值
pH 输入──检定仪向电计输入的标准信号
3输入量的标准不确定度评定
3.1输入量示值pH 的标准不确定度u （示值pH ）的评定
输入量示值pH 的不确定度来源主要是电计的测量不重复性，可以通过连续测量得到测量
列，采用A 类方法进行评定。

选一台性能稳定的酸度计，温度补偿器置25℃，向其输入pH 等电位值+3pH 单位的信号，记录
电计示值。

连续测量10次，得到下列数据：10.01，10.00，10.01，10.01，10.00，10.00，10.01，10.01，10.01，10.01。

单次实验标准差
检定时重复测量6次，则检定时重复测量的不确定度u （示值pH ）
=0.002pH
自由度υ1=∑=m
j j 1
1υ=6-1=5
3.2输入量pH 输入的标准不确定度u(pH 输入)的评定
输入量pH 输入的不确定度主要来源于酸度计检定仪，可以根据酸度计检定仪说明书给出的
最大允许误差来评定，因此采用B 类方法进行评定。

酸度计检定仪说明书给出：不经预热时，最大允许误差为±0.002pH ，按均匀分布，则其标准不确定度为：
u(pH 输入
=0.001pH
可以认为其不确定度可靠，则自由度υ2为∞。

4合成标准不确定度的评定 输入量示值pH 与pH 输入彼此独立不相关，所以合成标准不确定度：
u c （ΔpH 示值）=22示值输入pH pH u u +=0.002pH
4.1合成标准不确定度的有效自由度
合成标准不确定度的有效自由度为：
υeff =∑i
i c u u υ44=444()()5c u u pH u pH +∞输入示值=5 5扩展不确定度的评定
估计本被测量的分布为正态分布，取置信概率P=95%,按有效自由度υeff =5,查t 分布表得
到t 95（5）=2.57
扩展不确定度为：t 95(9)·u c （ΔpH 示值）=2.57×0.002=0.005pH
6测量不确定度的报告与表示
电计示值误差测量结果的扩展不确定度为：
U 95=0.005pH υeff =5
(二)仪器示值误差测量结果的不确定度评定
1概述
1.1测量依据：JJG119-2008《实验室pH （酸度）计》检定规程。

1.2环境条件：温度（23±10）℃，相对湿度≤85%。

1.3测量标准：标准溶液，2级。

1.4被测对象：酸度计，0.01级。

1.5测量过程：用标准溶液作为测量标准，校准仪器后，用仪器对其进行测量。

1.6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。

2数学模型
ΔpH 仪器=仪器pH -pH 标准
式中：ΔpH 仪器──仪器示值误差
仪器pH ──仪器示值平均值
pH 标准──标准溶液在测定温度下的标准值
3输入量的标准不确定度评定
3.1输入量仪器pH 的标准不确定度u （仪器pH ）的评定 输入量仪器pH 的不确定度来源主要是仪器测量的重复性，可以通过连续测量得到测量
列，采用A 类方法进行评定。

选一台性能稳定的酸度计，温度补偿器置25℃，用邻苯二甲酸氢钾和硼砂对仪器进行校准，对混合磷酸盐进行测量，记录仪器示值。

连续测量6次，得到下列数据：6.86，
6.86，6.87，6.88，6.87，6.88。

单次实验标准差s=1)(2
--n pH pH i 仪器仪器=0.009pH
检定时重复测量的不确定度：
u （仪器pH ）
=0.004pH
自由度υ1=∑=m
j j 1
1υ=6-1=5
3.2输入量pH 标准的标准不确定度u （pH 标准）的评定
输入量pH 标准的不确定度主要来源于标准溶液的定值不确定度，可根据定值证书给出的定
值不确定度来评定，因此采用B 类方法进行评定。

标准溶液证书给出的扩展不确定度为0.01pH ，标准不确定度u(pH 标准)为0.002pH 。

可以认为其非常可靠，则自由度υ2为∞。

3.3液接界电势pH j 的不确定度u(pH j )的评定
由文献可查到，pH 在3～10范围内，液接界电势的最大变化为0.01pH 。

按均匀分布，其标准不确定度：
u （pH j ）=0.01/3=0.006pH
可以认为其可靠，自由度υ3为∞。

4合成标准不确定度的评定 输入量仪器pH 、pH 标准、pH j 彼此独立不相关，所以合成标准不确定度：
u c （ΔpH 仪器）=222j pH pH pH u u u ++标准仪器
=0.008pH 4.1合成标准不确定度的有效自由度
合成标准不确定度的有效自由度按韦尔奇一萨特思韦特公式计算
υeff =∑i
i c u u υ44=444446.9()()5j c pH u u u pH u pH =++∞∞仪器标准≈46 5扩展不确定度的评定
本被测量的分布判断为正态分布，取置信概率P=95%，按有效自由度υeff =46，查t 分布表得到t （50）=2.01，则扩展不确定度为：
U 95（50）·u c （ΔpH 仪器）=2.01×0.007=0.016pH
6测量不确定度的报告与表示
仪器示值误差测量结果的扩展不确定度为：
U 95=0.016pH υeff =46。