對酸度計電計自動溫度補償器引起示值誤差檢定的探討

對酸度計電計自動溫度補償器引起示值誤差檢定的探討
The Investiga tion and D iscussion of the Ac idom e te r E lec tricityM e te r the Au tom a tion
Tem pe ra tu re Com pensa tor A rouses the E rror to the Show ing Va lue
蔣　欣
(南京市計量測試所,江蘇南京210037)
摘　要:本文提出了對酸度計電計自動溫度補償器引起示值誤差檢定的探討。
關(guān)鍵詞:酸度計;溫度補償;示值誤差
　　酸度計是廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代社會中諸多領(lǐng)域,量大面廣的常用分析儀器,酸度計檢定也是化學(xué)計量中最經(jīng)典的項目。2006年3月5日起施行的JJG119 - 2005實驗室pH (酸度)計檢定規(guī)程,明確了酸度計電計自動溫度補償器引起的示值誤差這一計量性能為必須檢定的項目之一。雖然我們各地計量檢定結(jié)構(gòu)都開展了對酸度計的檢定工作,但是我們在實際檢定工作當(dāng)中,面對國家新的檢定規(guī)程和那些電極與溫度傳感器“一體化”的酸度計,尤其是國外進(jìn)口的電極與溫度傳感器“一體化”的酸度計。我們的檢定人員不得不遇到兩個急待解決的問題。
1　標(biāo)準(zhǔn)器的標(biāo)準(zhǔn)毫伏信號如何輸送給被檢電計在檢定時要想電計與溫度傳感器“一體化”的酸度計其溫度補償電路正常工作,就必須把溫度傳感器與電計連接上。這時標(biāo)準(zhǔn)器的毫伏信號就無法輸送到電計上。如果檢定人員比較了解酸度計的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、或具備一定的電路方面的相關(guān)知識,這個問題是可以解決的。
但面對不同型號、不同廠家生產(chǎn)的儀器,區(qū)分電極輸入口和溫度傳感器輸入口必竟是一件麻煩的事,況且還有如何連接的問題。而對那些不具備上述能力的檢定人員來說,遇到這些問題就有可能無法進(jìn)行檢定工作。
問題的提出使我們聯(lián)想到如果有一種轉(zhuǎn)換連接裝置(轉(zhuǎn)換盒) ,檢定工作就會變得快捷方便。這種“轉(zhuǎn)換盒”要具有較好的通用性,即能夠滿足各種型號、各個廠家生產(chǎn)的酸度計檢定需要。如何解決這個問題看來還要進(jìn)行認(rèn)真的調(diào)研和精心的設(shè)計。我們目前使用的酸度計檢定儀器有不少是各地檢定機構(gòu)研發(fā)的產(chǎn)品,這些產(chǎn)品確實給酸度計檢定工作帶來不少便利。筆者在這里建議酸度計檢定儀的生產(chǎn)單位能夠根據(jù)新規(guī)程要求盡快研制出這種“轉(zhuǎn)換盒”。以滿足目前酸度計檢定工作需要。
2　溫度補償器如何獲得不同的溫度點
根據(jù)JG119 - 2005實驗室pH (酸度)計規(guī)程要求,酸度計電計自動溫度補償器引起的示值誤差,要將溫度探頭放至恒溫水浴槽中(獲得穩(wěn)定溫度點)進(jìn)行檢定。并且要求選擇包括溫度補償器兩端在內(nèi)的溫度點不少于五個。通常實驗室用自動溫度補償?shù)乃岫扔?都設(shè)有手動溫度補償功能,范圍在(0～60) ℃之間。自動溫度補償就算在這個范圍以內(nèi)吧。這樣0℃和60℃兩個點再加上中間取的三個點,共五個溫度點。如果我們的實驗室僅有一臺恒溫水浴槽,檢定酸度計電計自動溫度補償器引起的示值誤差所需要的時間是可想而知的。這是因為恒溫槽從一個溫度點變到另外一個溫度點需要制冷(制熱)的時間和溫度恒定的時間。目前從市場上購買的恒溫水槽一般都是通用型的,其槽體都很大,對制冷來說設(shè)備工作的時間更長。另外一個解決問題的辦法是實驗室購置多臺恒溫水浴槽,如果要滿足檢定規(guī)程要求,就需要有三臺帶制冷功能,兩臺具有制熱功能的恒溫水槽。這樣一來一是設(shè)備資金投入太大, (目前市場上一臺壓縮機制冷的恒溫水浴槽價格在5～6千元左右) 。二是設(shè)備數(shù)量多了實驗室的供電、設(shè)備擺放及日常維護(hù)都是個問題。三是現(xiàn)場檢定時設(shè)備是不可能帶至現(xiàn)場的(現(xiàn)在酸度計檢定工作到現(xiàn)場進(jìn)行已經(jīng)是很普遍) 。
酸度計作為一種數(shù)量較多,使用領(lǐng)域較廣的常見計量儀器,從對多數(shù)酸度計檢定結(jié)果來看,應(yīng)該說現(xiàn)在多數(shù)酸度計的示值誤差這一計量性能還是能滿足檢定規(guī)程的要求,而溫度補償引起的示值誤差則往往不能滿足檢定規(guī)程要求。所以JJG119 - 2005《實驗室pH (酸度)計》檢定規(guī)程,要求對電計自動溫度補償引起的示值誤差進(jìn)行檢定我認(rèn)為是必要的。見于以上情況,酸度計檢定工作人員希望擁有一種輕便、快捷符合檢定規(guī)程要求的恒溫隨便水槽已經(jīng)是一個急待解決的事。為了使我們的檢定工作更加科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn),提高對酸度計檢定工作的效率。筆者在這里提出一個可以解決和探討的多點恒溫水槽的制作方案以供同行參考。
從我們現(xiàn)在所見到的實驗室用酸度計情況看,不論是電極和溫度傳感器“一體化”的溫度傳感器,還是獨立的溫度傳感器, 它們的體積都不大, 一般直徑小于15mm,長度小于150mm,因此它們的熱容量也不大。這樣試驗用的恒溫水槽體積也就沒有必要做的太大,溫度介質(zhì)的體積也就縮小了。現(xiàn)在半導(dǎo)體制冷(制熱)技術(shù)已經(jīng)得到很好的應(yīng)用(如車用冰箱) ,相應(yīng)的半導(dǎo)體制冷模塊也比較好買,價格也適中。加上開關(guān)電源在技術(shù)上已經(jīng)成熟可靠,應(yīng)用廣泛、產(chǎn)品繁多。如果把這些成熟的器件應(yīng)用到我們所需要的恒水槽上,使五個恒溫水槽組合在一起,同時工作。這樣得到檢定所需的五個溫度點、不但縮短了恒溫時間,而且設(shè)備的重量和體積都得到減輕和縮小。現(xiàn)場
檢定工作就有了設(shè)備保障。同時半導(dǎo)體制冷(制熱)器件工作時很低的噪音。
通過試驗,兩個60W ( 40mm ×40mm)半導(dǎo)體模塊,在室溫度為30℃的環(huán)境下,把400ml的30℃水降溫至2℃時需要的時間為45分鐘,升溫至60℃只需要20分鐘。試驗說明用400mml水(0℃用酒精)作溫度介質(zhì),只要設(shè)計合理,采用較好的保溫材料保溫,在一個小時內(nèi)獲得0℃、15℃、35℃、45℃、60℃這五個溫度點是有可能的。(如果低溫度點用水作溫度介質(zhì),建議溫度點設(shè)定
在2℃為好) 。研制這種實用型的五點恒溫水槽,設(shè)計的主要意向有兩種,一種是實驗室型,另一種是便攜帶型。從恒溫槽控溫原理上講可以是介質(zhì)循環(huán)溫度控制型、和直接溫度控制型兩種。預(yù)計每一臺造價小于2500元,技術(shù)上主要解決的難點是縮短恒溫時間、縮小恒溫槽體積、減輕設(shè)備重量等。以上是我對如何制作實用型恒溫水槽的設(shè)想和意見,希望讀者和有興趣的同行提出您的寶貴意見和建議,或共同合作研制。