《實驗室pH（酸度）計》中計量性能要求術語探討

《實驗室pH（酸度）計》中計量性能要求術語探討

　　　　　　　　　江西省萍鄉市計量所
劉彥剛

國家計量檢定規程是計量工作的技術法規，當然期望盡可能準確嚴謹，但是由于各種原因，難免存在點滴不足。由于工作需要，認真學習了JJG119—2005《實驗室pH（酸度）計》（以下簡稱規程），覺得其中電計的五項計量性能要求和對應檢定項目的術語中，有三個值得探討。有的酸度計的產品技術資料中，也存在同樣的問題。至于是產品技術資料誤導了規程，還是規程誤導了產品技術資料，不得而知。
1 電計輸入電流  規程給出的檢定方法：如圖1所示，調節檢定儀，使其輸出信號為pH7（或電計等電位pH值），記錄高阻開關K接通或斷開的情況下，電計示值的變化，重復測定三次，取平均值，按下式計算輸入電流I，A。

I=|ΔpH電流|?k ×10-3



(1)

R
式中：|ΔpH電流|——三次測量輸入電流引起電計示值

見附頁
誤差變化的平均值，取絕對值；

R——串聯高值電阻的阻值，Ω；                圖1 檢定原理圖

k——玻璃電極的理論斜率（k=2.302 59RT/F

氣體常數R=8.314J?K-1?mol-1
法拉第常數F=96 487C?mol-1
熱力學溫度T=(273.15+t）K)。
實驗室pH（酸度）計由電極和電計組成。電極相當于能據被測液不同的pH值，輸出對應電勢的高內阻mV電壓信號源。電計是一有源的高輸入阻抗電壓表，可等效為輸入阻抗
R輸入與內阻抗無窮大的理想毫伏電壓表mV并聯，如圖1所示。輸入電流的檢定是用沒有輸出電勢的檢定儀串入高阻R，模擬被檢電計接有沒有輸出電勢時的高內阻電極，測量該情況下，由于被檢電計該有源的高輸入阻抗電壓表，在電極內阻上形成的電壓（用pH值表示并換算成對應的電流）。筆者認為該項計量性能要求稱為電計零點漂移更恰當，因為稱之為電計零點漂移更能反映電計在實際工作中相應的計量性能。當電計接有的電極置于等電位pH值的被測液中，按理此時電計輸出為0mV，電計應顯示等電位pH值。但是由于電計該有源的mV電壓表，會在此時本沒有輸出電勢的信號源——電極的內阻上有一定電壓降，在電計上顯示為偏離等電位的pH值。電計零點漂移用規程給出的該檢定方法中，同樣給定高值電阻R的值，開關K接通或斷開的情況下，電計示值變化的pH值表示。
其檢定方法與規程給出的該檢定方法基本相同，只是測得開關K接通或斷開情況下，電計示值的變化，重復測定三次，取平均值即為電計零點漂移，無需再按式（1）計算了。
當然它有別于電路中兩端口網絡一般意義上的零點漂移，那情況下的零點漂移，不僅沒有輸入，且輸入端是零電阻短接狀態下的輸出，而不是輸入端串入了電阻。
2 電計輸入阻抗引起的示值誤差
規程給出的定義：向電計輸入相當于3pH單位的電位值，在電計輸入端串聯與未串聯電阻R的情況下，產生的電計示值變化。從該定義可知：是用串有電阻R的檢定儀，模擬有輸出電勢時的高內阻電極，檢測電計接至電極后，對電極——信號源的影響。
筆者認為電計該項計量性能要求，直接用電計輸入阻抗表示更貼切。建議按下法檢定：按圖1接好線路，開關K接通，高阻R短路，調節檢定儀使其輸出相當于pH等電位值+6pH單位的信號，記下電計示值 pH1。開關K斷開高阻R串入，調節檢定儀，使其輸出信號為pH7（或電計等電位值），調節電計使其示值為pH7（或電計等電位值）。再調節檢定儀使其輸出相當于pH等電位值+6pH單位的信號，并記下電計示值pH2。上述操作重復三次，取平均值，按式（2）計算電計輸入阻抗R輸入，Ω。
R輸入=

pH2

×R

（2）

pH1—pH2
其實規程也有該想法，所以規程表1 計量性能要求中，輸入阻抗引起的示值誤差/pH該欄中，還特意加了說明：近似等效輸入阻抗/Ω。
要求電計輸入阻抗高，是希望電計工作時，從信號源——電極吸取的電流盡可能的小，則電極內阻上的壓降小，從而使測得的pH值誤差小。所以有的情況下，輸入阻抗又用給定輸入電壓時的輸入電流表示。這樣一來豈不是規程給出的該術語與前一術語重復，所以這更進一步說明，前一術語（原電計輸入電流）雖然稱之為電計零點漂移也不是十分貼切，但是最起碼不應該稱之為電計輸入電流應稱之為電計零點漂移更好。
3 電計溫度補償器引起的示值誤差
規程給出的定義：在任一補償溫度下，當向電計輸入與該補償溫度下相當的3pH單位的電位時，電計示值與實際值之差。
例如：當被測液溫為50℃時，則3pH單位的電位應為192.354(64.118×3)mV。如果電計的溫度補償器調至該度時，存在+1℃的誤差，則對于電計192.948(64.316×3)mV才是3pH單位的電位。上述64.118和64.316 分別是50℃和51℃時玻璃電極的理論斜率，可利用k=f（t）——玻璃電極理論斜率（k）與溫度（t）的函數關系求得。按規程給出的定義，該電計溫度補償器引起的示值誤差為–0.0092pH。因為此時電計的示值為2.9908 pH (192.354/64.316)。
該項目要檢測的是溫度補償器的優劣，但規程不用對應的溫度表示，而用pH值表示，讓人感覺很別扭，也不便于電計使用者采用檢定結果。既然是要反映電計溫度補償器的優劣，不如直接用對應的溫度表示。所以建議該項計量性能要求稱為電計溫度補償器誤差，定義為在任一補償溫度下，電計溫度補償器的標稱溫度與實際溫度之差。檢定方法如下：
3.1 電計手動溫度補償器誤差的檢定
按圖1接好線路，開關K接通，高阻R短路。分別將溫度補償器放至25℃以外的刻度（根據需要選擇包括溫度補償器兩端在內的有標稱的刻度點不少于5個），在每一檢定點輸入該溫度t標稱下相當于pH等電位值+6pH單位的信號，記下電計示值。重復測定兩次，取平均值pH示。按式（3）計算電計溫度補償器在該檢定點的實際斜率k實際。

k實際=
k標×6pH
                                              （3）

pH示–pH等電位值
式中：k標——溫度補償器在該檢定點對應的玻璃電極理論斜率。
根據算得的k實際，利用k=f（t）——玻璃電極理論斜率（k）與溫度（t）的函數關系求得實際溫度t實際。并按式（4）計算該檢定點的電計溫度補償器誤差△t。
△t=t標稱–t實際

（4）
3.2 電計自動溫度補償器誤差的檢定
按圖1接好線路，開關K接通，高阻R短路。將溫度探頭放至恒溫水浴槽中，將恒溫水浴調至25℃以外的溫度（根據需要選擇包括溫度補償器兩端在內的有標稱的刻度點不少于5個），在每一檢定點輸入該溫度t標稱下相當于pH等電位值+6pH單位的信號，記下電計示值。重復測定兩次，取平均值pH示。然后按與1.1相同的方法計算該檢定點的電計溫度補償器誤差△t。
其實有的酸度計生產廠家，在產品技術資料中，該項計量性能指標已經是稱為電計溫度補償器精度了。

版主推薦,但是字體和公式被粘貼亂了套,怎么讓我們閱讀!?
本文作者還是有想法的,受"字體和公式被粘貼亂了套"影響,很艱難閱讀本文,覺得值得大家探討這類問題.建議將此貼作為探討JJG119—2005《實驗室pH（酸度）計》的帖子,大家集思廣義.

我大約看了一遍，實際上檢定方法不改變，只改變名稱，對原來使用習慣的人，可能要不習慣。一樣東西一直這樣稱呼，突然之間改一個名字，會不習慣的。

也太麻煩了吧，新的酸度計規程，僅僅mV檢定，增加了不少的工作量

原帖由 porny 于 2008-3-27 16:18 發表
也太麻煩了吧，新的酸度計規程，僅僅mV檢定，增加了不少的工作量

PH和MV可以選擇檢定吧,不一定都檢.記錄是很麻煩,要三頁呢!

不可以的，mV和pH都要檢定，既然規程中有規定，就不可缺少。

實際中，只用于酸度測量的酸度計mV不合格的情況還是有的。所以規程的制定有缺陷。而用于滴定的酸度計，pH不合格的情況也有。在這種情況下，出什么證書？檢定證書是不行的，結果通知書又覺得不合理，完全可以限用啊。這個規程不盡合理。

原帖由 woshi_tjy 于 2008-3-27 20:51 發表
不可以的，mV和pH都要檢定，既然規程中有規定，就不可缺少。

實際中，只用于酸度測量的酸度計mV不合格的情況還是有的。所以規程的制定有缺陷。而用于滴定的酸度計，pH不合格的情況也有。在這種情況下，出什么證書？檢定證書是不行 ...

是嗎?我同事參加規程宣貫回來是這么說的,可以選擇檢定.

去年正好酸度計檢定裝置需要復查，考評員說都需要做的，而且mV的點都不能減少。

可以出校準證書！

的確復查時不能少!
不過實際工作中，我們可以根據實際用途來決定是否全做！

按照檢定規程，毫伏和pH都屬于必檢項目，沒有選擇的余地。大家平時選擇某一項做，只是取巧。

我怎么記得規程上說好像只用檢PH檔就可以了，如果它還同時要做離子計使用毫伏檔的話就要檢毫伏了！

認真的學習一下檢定規程哦

[ 本帖最后由 woshi_tjy 于 2008-3-31 20:38 編輯 ]

我個人認為根據實際情況是可以的。
見規程第六頁：6.3.3條。
“6.3.3  儀器可以根據用戶的要求，選擇檢定pH擋獲mV檔，也可兩檔均檢定，并在檢定證書中注明。”

我想：根據實際需要，能偷懶就偷懶吧！！

原帖由 ycjlzxj 于 2008-3-29 15:47 發表
我個人認為根據實際情況是可以的。
見規程第六頁：6.3.3條。
“6.3.3  儀器可以根據用戶的要求，選擇檢定pH擋獲mV檔，也可兩檔均檢定，并在檢定證書中注明。”

我想：根據實際需要，能偷懶就偷懶吧！！ ...

個人覺得規程這樣規定是有道理的!而且,平時剛開始作的時候的確兩者都檢,但是多了就知道根據客戶要求只檢PH擋是可以的,嚴格的說我們是既做到了忠于規程又根據了實際需要靈活掌握.

現在的工作量那么大,能省就省,既然規程允許可選擇一項來檢就沒必要兩項都檢,除非用戶有要求.

檢定mV示值誤差時，計算公式中mV滿量程是儀器的滿量程還是檢定儀的滿量程呢？

檢定mV示值誤差時，計算公式中mV滿量程是儀器的滿量程還是檢定儀的滿量程呢？ ...
zhang0922 發表于 2011-1-25 10:25

    應該是儀器的滿量程吧？倒是比方說量程是±1000mV，滿量程是1000mV還是2000mV？

版主推薦,但是字體和公式被粘貼亂了套,怎么讓我們閱讀!?
本文作者還是有想法的,受"字體和公式被粘貼亂了套" ...
丁香花 發表于 2008-3-9 21:30

    好的，我上傳一下原文： JJG119-2005術語的探討.zip (25.1 KB, 下載次數: 19)

2011-1-26 04:45 上傳

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    該文發表在《計量與測試技術》2010第9期。