《实验室pH（酸度）计》中计量性能要求术语探讨

《实验室pH（酸度）计》中计量性能要求术语探讨

　　　　　　　　　江西省萍乡市计量所
刘彦刚

国家计量检定规程是计量工作的技术法规，当然期望尽可能准确严谨，但是由于各种原因，难免存在点滴不足。由于工作需要，认真学习了JJG119—2005《实验室pH（酸度）计》（以下简称规程），觉得其中电计的五项计量性能要求和对应检定项目的术语中，有三个值得探讨。有的酸度计的产品技术资料中，也存在同样的问题。至于是产品技术资料误导了规程，还是规程误导了产品技术资料，不得而知。
1 电计输入电流  规程给出的检定方法：如图1所示，调节检定仪，使其输出信号为pH7（或电计等电位pH值），记录高阻开关K接通或断开的情况下，电计示值的变化，重复测定三次，取平均值，按下式计算输入电流I，A。

I=|ΔpH电流|•k ×10-3



(1)

R
式中：|ΔpH电流|——三次测量输入电流引起电计示值

见附页
误差变化的平均值，取绝对值；

R——串联高值电阻的阻值，Ω；                图1 检定原理图

k——玻璃电极的理论斜率（k=2.302 59RT/F

气体常数R=8.314J•K-1•mol-1
法拉第常数F=96 487C•mol-1
热力学温度T=(273.15+t）K)。
实验室pH（酸度）计由电极和电计组成。电极相当于能据被测液不同的pH值，输出对应电势的高内阻mV电压信号源。电计是一有源的高输入阻抗电压表，可等效为输入阻抗
R输入与内阻抗无穷大的理想毫伏电压表mV并联，如图1所示。输入电流的检定是用没有输出电势的检定仪串入高阻R，模拟被检电计接有没有输出电势时的高内阻电极，测量该情况下，由于被检电计该有源的高输入阻抗电压表，在电极内阻上形成的电压（用pH值表示并换算成对应的电流）。笔者认为该项计量性能要求称为电计零点漂移更恰当，因为称之为电计零点漂移更能反映电计在实际工作中相应的计量性能。当电计接有的电极置于等电位pH值的被测液中，按理此时电计输出为0mV，电计应显示等电位pH值。但是由于电计该有源的mV电压表，会在此时本没有输出电势的信号源——电极的内阻上有一定电压降，在电计上显示为偏离等电位的pH值。电计零点漂移用规程给出的该检定方法中，同样给定高值电阻R的值，开关K接通或断开的情况下，电计示值变化的pH值表示。
其检定方法与规程给出的该检定方法基本相同，只是测得开关K接通或断开情况下，电计示值的变化，重复测定三次，取平均值即为电计零点漂移，无需再按式（1）计算了。
当然它有别于电路中两端口网络一般意义上的零点漂移，那情况下的零点漂移，不仅没有输入，且输入端是零电阻短接状态下的输出，而不是输入端串入了电阻。
2 电计输入阻抗引起的示值误差
规程给出的定义：向电计输入相当于3pH单位的电位值，在电计输入端串联与未串联电阻R的情况下，产生的电计示值变化。从该定义可知：是用串有电阻R的检定仪，模拟有输出电势时的高内阻电极，检测电计接至电极后，对电极——信号源的影响。
笔者认为电计该项计量性能要求，直接用电计输入阻抗表示更贴切。建议按下法检定：按图1接好线路，开关K接通，高阻R短路，调节检定仪使其输出相当于pH等电位值+6pH单位的信号，记下电计示值 pH1。开关K断开高阻R串入，调节检定仪，使其输出信号为pH7（或电计等电位值），调节电计使其示值为pH7（或电计等电位值）。再调节检定仪使其输出相当于pH等电位值+6pH单位的信号，并记下电计示值pH2。上述操作重复三次，取平均值，按式（2）计算电计输入阻抗R输入，Ω。
R输入=

pH2

×R

（2）

pH1—pH2
其实规程也有该想法，所以规程表1 计量性能要求中，输入阻抗引起的示值误差/pH该栏中，还特意加了说明：近似等效输入阻抗/Ω。
要求电计输入阻抗高，是希望电计工作时，从信号源——电极吸取的电流尽可能的小，则电极内阻上的压降小，从而使测得的pH值误差小。所以有的情况下，输入阻抗又用给定输入电压时的输入电流表示。这样一来岂不是规程给出的该术语与前一术语重复，所以这更进一步说明，前一术语（原电计输入电流）虽然称之为电计零点漂移也不是十分贴切，但是最起码不应该称之为电计输入电流应称之为电计零点漂移更好。
3 电计温度补偿器引起的示值误差
规程给出的定义：在任一补偿温度下，当向电计输入与该补偿温度下相当的3pH单位的电位时，电计示值与实际值之差。
例如：当被测液温为50℃时，则3pH单位的电位应为192.354(64.118×3)mV。如果电计的温度补偿器调至该度时，存在+1℃的误差，则对于电计192.948(64.316×3)mV才是3pH单位的电位。上述64.118和64.316 分别是50℃和51℃时玻璃电极的理论斜率，可利用k=f（t）——玻璃电极理论斜率（k）与温度（t）的函数关系求得。按规程给出的定义，该电计温度补偿器引起的示值误差为–0.0092pH。因为此时电计的示值为2.9908 pH (192.354/64.316)。
该项目要检测的是温度补偿器的优劣，但规程不用对应的温度表示，而用pH值表示，让人感觉很别扭，也不便于电计使用者采用检定结果。既然是要反映电计温度补偿器的优劣，不如直接用对应的温度表示。所以建议该项计量性能要求称为电计温度补偿器误差，定义为在任一补偿温度下，电计温度补偿器的标称温度与实际温度之差。检定方法如下：
3.1 电计手动温度补偿器误差的检定
按图1接好线路，开关K接通，高阻R短路。分别将温度补偿器放至25℃以外的刻度（根据需要选择包括温度补偿器两端在内的有标称的刻度点不少于5个），在每一检定点输入该温度t标称下相当于pH等电位值+6pH单位的信号，记下电计示值。重复测定两次，取平均值pH示。按式（3）计算电计温度补偿器在该检定点的实际斜率k实际。

k实际=
k标×6pH
                                              （3）

pH示–pH等电位值
式中：k标——温度补偿器在该检定点对应的玻璃电极理论斜率。
根据算得的k实际，利用k=f（t）——玻璃电极理论斜率（k）与温度（t）的函数关系求得实际温度t实际。并按式（4）计算该检定点的电计温度补偿器误差△t。
△t=t标称–t实际

（4）
3.2 电计自动温度补偿器误差的检定
按图1接好线路，开关K接通，高阻R短路。将温度探头放至恒温水浴槽中，将恒温水浴调至25℃以外的温度（根据需要选择包括温度补偿器两端在内的有标称的刻度点不少于5个），在每一检定点输入该温度t标称下相当于pH等电位值+6pH单位的信号，记下电计示值。重复测定两次，取平均值pH示。然后按与1.1相同的方法计算该检定点的电计温度补偿器误差△t。
其实有的酸度计生产厂家，在产品技术资料中，该项计量性能指标已经是称为电计温度补偿器精度了。

版主推荐,但是字体和公式被粘贴乱了套,怎么让我们阅读!?
本文作者还是有想法的,受"字体和公式被粘贴乱了套"影响,很艰难阅读本文,觉得值得大家探讨这类问题.建议将此贴作为探讨JJG119—2005《实验室pH（酸度）计》的帖子,大家集思广义.

我大约看了一遍，实际上检定方法不改变，只改变名称，对原来使用习惯的人，可能要不习惯。一样东西一直这样称呼，突然之间改一个名字，会不习惯的。

也太麻烦了吧，新的酸度计规程，仅仅mV检定，增加了不少的工作量

原帖由 porny 于 2008-3-27 16:18 发表
也太麻烦了吧，新的酸度计规程，仅仅mV检定，增加了不少的工作量

PH和MV可以选择检定吧,不一定都检.记录是很麻烦,要三页呢!

不可以的，mV和pH都要检定，既然规程中有规定，就不可缺少。

实际中，只用于酸度测量的酸度计mV不合格的情况还是有的。所以规程的制定有缺陷。而用于滴定的酸度计，pH不合格的情况也有。在这种情况下，出什么证书？检定证书是不行的，结果通知书又觉得不合理，完全可以限用啊。这个规程不尽合理。

原帖由 woshi_tjy 于 2008-3-27 20:51 发表
不可以的，mV和pH都要检定，既然规程中有规定，就不可缺少。

实际中，只用于酸度测量的酸度计mV不合格的情况还是有的。所以规程的制定有缺陷。而用于滴定的酸度计，pH不合格的情况也有。在这种情况下，出什么证书？检定证书是不行 ...

是吗?我同事参加规程宣贯回来是这么说的,可以选择检定.

去年正好酸度计检定装置需要复查，考评员说都需要做的，而且mV的点都不能减少。

可以出校准证书！

的确复查时不能少!
不过实际工作中，我们可以根据实际用途来决定是否全做！

按照检定规程，毫伏和pH都属于必检项目，没有选择的余地。大家平时选择某一项做，只是取巧。

我怎么记得规程上说好像只用检PH档就可以了，如果它还同时要做离子计使用毫伏档的话就要检毫伏了！

认真的学习一下检定规程哦

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

我个人认为根据实际情况是可以的。
见规程第六页：6.3.3条。
“6.3.3  仪器可以根据用户的要求，选择检定pH挡获mV档，也可两档均检定，并在检定证书中注明。”

我想：根据实际需要，能偷懒就偷懒吧！！

原帖由 ycjlzxj 于 2008-3-29 15:47 发表
我个人认为根据实际情况是可以的。
见规程第六页：6.3.3条。
“6.3.3  仪器可以根据用户的要求，选择检定pH挡获mV档，也可两档均检定，并在检定证书中注明。”

我想：根据实际需要，能偷懒就偷懒吧！！ ...

个人觉得规程这样规定是有道理的!而且,平时刚开始作的时候的确两者都检,但是多了就知道根据客户要求只检PH挡是可以的,严格的说我们是既做到了忠于规程又根据了实际需要灵活掌握.

现在的工作量那么大,能省就省,既然规程允许可选择一项来检就没必要两项都检,除非用户有要求.

检定mV示值误差时，计算公式中mV满量程是仪器的满量程还是检定仪的满量程呢？

检定mV示值误差时，计算公式中mV满量程是仪器的满量程还是检定仪的满量程呢？ ...
zhang0922 发表于 2011-1-25 10:25

    应该是仪器的满量程吧？倒是比方说量程是±1000mV，满量程是1000mV还是2000mV？

版主推荐,但是字体和公式被粘贴乱了套,怎么让我们阅读!?
本文作者还是有想法的,受"字体和公式被粘贴乱了套" ...
丁香花 发表于 2008-3-9 21:30

    好的，我上传一下原文： JJG119-2005术语的探讨.zip (25.1 KB, 下载次数: 19)

2011-1-26 04:45 上传

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    该文发表在《计量与测试技术》2010第9期。