《實(shí)驗(yàn)室pH（酸度）計(jì)》中計(jì)量性能要求術(shù)語(yǔ)探討

《實(shí)驗(yàn)室pH（酸度）計(jì)》中計(jì)量性能要求術(shù)語(yǔ)探討

　　　　　　　　　江西省萍鄉(xiāng)市計(jì)量所
劉彥剛

國(guó)家計(jì)量檢定規(guī)程是計(jì)量工作的技術(shù)法規(guī)，當(dāng)然期望盡可能準(zhǔn)確嚴(yán)謹(jǐn)，但是由于各種原因，難免存在點(diǎn)滴不足。由于工作需要，認(rèn)真學(xué)習(xí)了JJG119—2005《實(shí)驗(yàn)室pH（酸度）計(jì)》（以下簡(jiǎn)稱規(guī)程），覺(jué)得其中電計(jì)的五項(xiàng)計(jì)量性能要求和對(duì)應(yīng)檢定項(xiàng)目的術(shù)語(yǔ)中，有三個(gè)值得探討。有的酸度計(jì)的產(chǎn)品技術(shù)資料中，也存在同樣的問(wèn)題。至于是產(chǎn)品技術(shù)資料誤導(dǎo)了規(guī)程，還是規(guī)程誤導(dǎo)了產(chǎn)品技術(shù)資料，不得而知。
1 電計(jì)輸入電流  規(guī)程給出的檢定方法：如圖1所示，調(diào)節(jié)檢定儀，使其輸出信號(hào)為pH7（或電計(jì)等電位pH值），記錄高阻開關(guān)K接通或斷開的情況下，電計(jì)示值的變化，重復(fù)測(cè)定三次，取平均值，按下式計(jì)算輸入電流I，A。

I=|ΔpH電流|?k ×10-3



(1)

R
式中：|ΔpH電流|——三次測(cè)量輸入電流引起電計(jì)示值

見附頁(yè)
誤差變化的平均值，取絕對(duì)值；

R——串聯(lián)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(shù)R=8.314J?K-1?mol-1
法拉第常數(shù)F=96 487C?mol-1
熱力學(xué)溫度T=(273.15+t）K)。
實(shí)驗(yàn)室pH（酸度）計(jì)由電極和電計(jì)組成。電極相當(dāng)于能據(jù)被測(cè)液不同的pH值，輸出對(duì)應(yīng)電勢(shì)的高內(nèi)阻mV電壓信號(hào)源。電計(jì)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(nèi)阻抗無(wú)窮大的理想毫伏電壓表mV并聯(lián)，如圖1所示。輸入電流的檢定是用沒(méi)有輸出電勢(shì)的檢定儀串入高阻R，模擬被檢電計(jì)接有沒(méi)有輸出電勢(shì)時(shí)的高內(nèi)阻電極，測(cè)量該情況下，由于被檢電計(jì)該有源的高輸入阻抗電壓表，在電極內(nèi)阻上形成的電壓（用pH值表示并換算成對(duì)應(yīng)的電流）。筆者認(rèn)為該項(xiàng)計(jì)量性能要求稱為電計(jì)零點(diǎn)漂移更恰當(dāng)，因?yàn)榉Q之為電計(jì)零點(diǎn)漂移更能反映電計(jì)在實(shí)際工作中相應(yīng)的計(jì)量性能。當(dāng)電計(jì)接有的電極置于等電位pH值的被測(cè)液中，按理此時(shí)電計(jì)輸出為0mV，電計(jì)應(yīng)顯示等電位pH值。但是由于電計(jì)該有源的mV電壓表，會(huì)在此時(shí)本沒(méi)有輸出電勢(shì)的信號(hào)源——電極的內(nèi)阻上有一定電壓降，在電計(jì)上顯示為偏離等電位的pH值。電計(jì)零點(diǎn)漂移用規(guī)程給出的該檢定方法中，同樣給定高值電阻R的值，開關(guān)K接通或斷開的情況下，電計(jì)示值變化的pH值表示。
其檢定方法與規(guī)程給出的該檢定方法基本相同，只是測(cè)得開關(guān)K接通或斷開情況下，電計(jì)示值的變化，重復(fù)測(cè)定三次，取平均值即為電計(jì)零點(diǎn)漂移，無(wú)需再按式（1）計(jì)算了。
當(dāng)然它有別于電路中兩端口網(wǎng)絡(luò)一般意義上的零點(diǎn)漂移，那情況下的零點(diǎn)漂移，不僅沒(méi)有輸入，且輸入端是零電阻短接狀態(tài)下的輸出，而不是輸入端串入了電阻。
2 電計(jì)輸入阻抗引起的示值誤差
規(guī)程給出的定義：向電計(jì)輸入相當(dāng)于3pH單位的電位值，在電計(jì)輸入端串聯(lián)與未串聯(lián)電阻R的情況下，產(chǎn)生的電計(jì)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(shì)時(shí)的高內(nèi)阻電極，檢測(cè)電計(jì)接至電極后，對(duì)電極——信號(hào)源的影響。
筆者認(rèn)為電計(jì)該項(xiàng)計(jì)量性能要求，直接用電計(jì)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(guān)K接通，高阻R短路，調(diào)節(jié)檢定儀使其輸出相當(dāng)于pH等電位值+6pH單位的信號(hào)，記下電計(jì)示值 pH1。開關(guān)K斷開高阻R串入，調(diào)節(jié)檢定儀，使其輸出信號(hào)為pH7（或電計(jì)等電位值），調(diào)節(jié)電計(jì)使其示值為pH7（或電計(jì)等電位值）。再調(diào)節(jié)檢定儀使其輸出相當(dāng)于pH等電位值+6pH單位的信號(hào)，并記下電計(jì)示值pH2。上述操作重復(fù)三次，取平均值，按式（2）計(jì)算電計(jì)輸入阻抗R輸入，Ω。
R輸入=

pH2

×R

（2）

pH1—pH2
其實(shí)規(guī)程也有該想法，所以規(guī)程表1 計(jì)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(shuō)明：近似等效輸入阻抗/Ω。
要求電計(jì)輸入阻抗高，是希望電計(jì)工作時(shí)，從信號(hào)源——電極吸取的電流盡可能的小，則電極內(nèi)阻上的壓降小，從而使測(cè)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(shí)的輸入電流表示。這樣一來(lái)豈不是規(guī)程給出的該術(shù)語(yǔ)與前一術(shù)語(yǔ)重復(fù)，所以這更進(jìn)一步說(shuō)明，前一術(shù)語(yǔ)（原電計(jì)輸入電流）雖然稱之為電計(jì)零點(diǎn)漂移也不是十分貼切，但是最起碼不應(yīng)該稱之為電計(jì)輸入電流應(yīng)稱之為電計(jì)零點(diǎn)漂移更好。
3 電計(jì)溫度補(bǔ)償器引起的示值誤差
規(guī)程給出的定義：在任一補(bǔ)償溫度下，當(dāng)向電計(jì)輸入與該補(bǔ)償溫度下相當(dāng)?shù)?pH單位的電位時(shí)，電計(jì)示值與實(shí)際值之差。
例如：當(dāng)被測(cè)液溫為50℃時(shí)，則3pH單位的電位應(yīng)為192.354(64.118×3)mV。如果電計(jì)的溫度補(bǔ)償器調(diào)至該度時(shí)，存在+1℃的誤差，則對(duì)于電計(jì)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(shí)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(shù)關(guān)系求得。按規(guī)程給出的定義，該電計(jì)溫度補(bǔ)償器引起的示值誤差為–0.0092pH。因?yàn)榇藭r(shí)電計(jì)的示值為2.9908 pH (192.354/64.316)。
該項(xiàng)目要檢測(cè)的是溫度補(bǔ)償器的優(yōu)劣，但規(guī)程不用對(duì)應(yīng)的溫度表示，而用pH值表示，讓人感覺(jué)很別扭，也不便于電計(jì)使用者采用檢定結(jié)果。既然是要反映電計(jì)溫度補(bǔ)償器的優(yōu)劣，不如直接用對(duì)應(yīng)的溫度表示。所以建議該項(xiàng)計(jì)量性能要求稱為電計(jì)溫度補(bǔ)償器誤差，定義為在任一補(bǔ)償溫度下，電計(jì)溫度補(bǔ)償器的標(biāo)稱溫度與實(shí)際溫度之差。檢定方法如下：
3.1 電計(jì)手動(dòng)溫度補(bǔ)償器誤差的檢定
按圖1接好線路，開關(guān)K接通，高阻R短路。分別將溫度補(bǔ)償器放至25℃以外的刻度（根據(jù)需要選擇包括溫度補(bǔ)償器兩端在內(nèi)的有標(biāo)稱的刻度點(diǎn)不少于5個(gè)），在每一檢定點(diǎn)輸入該溫度t標(biāo)稱下相當(dāng)于pH等電位值+6pH單位的信號(hào)，記下電計(jì)示值。重復(fù)測(cè)定兩次，取平均值pH示。按式（3）計(jì)算電計(jì)溫度補(bǔ)償器在該檢定點(diǎn)的實(shí)際斜率k實(shí)際。

k實(shí)際=
k標(biāo)×6pH
                                              （3）

pH示–pH等電位值
式中：k標(biāo)——溫度補(bǔ)償器在該檢定點(diǎn)對(duì)應(yīng)的玻璃電極理論斜率。
根據(jù)算得的k實(shí)際，利用k=f（t）——玻璃電極理論斜率（k）與溫度（t）的函數(shù)關(guān)系求得實(shí)際溫度t實(shí)際。并按式（4）計(jì)算該檢定點(diǎn)的電計(jì)溫度補(bǔ)償器誤差△t。
△t=t標(biāo)稱–t實(shí)際

（4）
3.2 電計(jì)自動(dòng)溫度補(bǔ)償器誤差的檢定
按圖1接好線路，開關(guān)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(diào)至25℃以外的溫度（根據(jù)需要選擇包括溫度補(bǔ)償器兩端在內(nèi)的有標(biāo)稱的刻度點(diǎn)不少于5個(gè)），在每一檢定點(diǎn)輸入該溫度t標(biāo)稱下相當(dāng)于pH等電位值+6pH單位的信號(hào)，記下電計(jì)示值。重復(fù)測(cè)定兩次，取平均值pH示。然后按與1.1相同的方法計(jì)算該檢定點(diǎn)的電計(jì)溫度補(bǔ)償器誤差△t。
其實(shí)有的酸度計(jì)生產(chǎn)廠家，在產(chǎn)品技術(shù)資料中，該項(xiàng)計(jì)量性能指標(biāo)已經(jīng)是稱為電計(jì)溫度補(bǔ)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(jué)得值得大家探討這類問(wèn)題.建議將此貼作為探討JJG119—2005《實(shí)驗(yàn)室pH（酸度）計(jì)》的帖子,大家集思廣義.

我大約看了一遍，實(shí)際上檢定方法不改變，只改變名稱，對(duì)原來(lái)使用習(xí)慣的人，可能要不習(xí)慣。一樣?xùn)|西一直這樣稱呼，突然之間改一個(gè)名字，會(huì)不習(xí)慣的。

也太麻煩了吧，新的酸度計(jì)規(guī)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(fā)表
也太麻煩了吧，新的酸度計(jì)規(guī)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(yè)呢!

不可以的，mV和pH都要檢定，既然規(guī)程中有規(guī)定，就不可缺少。

實(shí)際中，只用于酸度測(cè)量的酸度計(jì)mV不合格的情況還是有的。所以規(guī)程的制定有缺陷。而用于滴定的酸度計(jì)，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(jié)果通知書又覺(jué)得不合理，完全可以限用啊。這個(gè)規(guī)程不盡合理。

原帖由 woshi_tjy 于 2008-3-27 20:51 發(fā)表
不可以的，mV和pH都要檢定，既然規(guī)程中有規(guī)定，就不可缺少。

實(shí)際中，只用于酸度測(cè)量的酸度計(jì)mV不合格的情況還是有的。所以規(guī)程的制定有缺陷。而用于滴定的酸度計(jì)，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(guī)程宣貫回來(lái)是這么說(shuō)的,可以選擇檢定.

去年正好酸度計(jì)檢定裝置需要復(fù)查，考評(píng)員說(shuō)都需要做的，而且mV的點(diǎn)都不能減少。

可以出校準(zhǔn)證書！

的確復(fù)查時(shí)不能少!
不過(guò)實(shí)際工作中，我們可以根據(jù)實(shí)際用途來(lái)決定是否全做！

按照檢定規(guī)程，毫伏和pH都屬于必檢項(xiàng)目，沒(méi)有選擇的余地。大家平時(shí)選擇某一項(xiàng)做，只是取巧。

我怎么記得規(guī)程上說(shuō)好像只用檢PH檔就可以了，如果它還同時(shí)要做離子計(jì)使用毫伏檔的話就要檢毫伏了！

認(rèn)真的學(xué)習(xí)一下檢定規(guī)程哦

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

我個(gè)人認(rèn)為根據(jù)實(shí)際情況是可以的。
見規(guī)程第六頁(yè)：6.3.3條。
“6.3.3  儀器可以根據(jù)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?！?br />
我想：根據(jù)實(shí)際需要，能偷懶就偷懶吧！！

原帖由 ycjlzxj 于 2008-3-29 15:47 發(fā)表
我個(gè)人認(rèn)為根據(jù)實(shí)際情況是可以的。
見規(guī)程第六頁(yè)：6.3.3條。
“6.3.3  儀器可以根據(jù)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(jù)實(shí)際需要，能偷懶就偷懶吧??！ ...

個(gè)人覺(jué)得規(guī)程這樣規(guī)定是有道理的!而且,平時(shí)剛開始作的時(shí)候的確兩者都檢,但是多了就知道根據(jù)客戶要求只檢PH擋是可以的,嚴(yán)格的說(shuō)我們是既做到了忠于規(guī)程又根據(jù)了實(shí)際需要靈活掌握.

現(xiàn)在的工作量那么大,能省就省,既然規(guī)程允許可選擇一項(xiàng)來(lái)檢就沒(méi)必要兩項(xiàng)都檢,除非用戶有要求.

檢定mV示值誤差時(shí)，計(jì)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(shí)，計(jì)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(fā)表于 2011-1-25 10:25

    應(yīng)該是儀器的滿量程吧？倒是比方說(shuō)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(fā)表于 2008-3-9 21:30

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

2011-1-26 04:45 上傳

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    該文發(fā)表在《計(jì)量與測(cè)試技術(shù)》2010第9期。