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（十一月）电导率仪计量标准技术报告

刘彦刚

2011/11/26

私聊

仪器检定/校准/计量

电导率仪计量标准技术报告（因为论坛不支持一些符号，请祥见附件）

计量标准技术报告

计量标准名称电导率仪检定装置

计量标准负责人刘彦刚

建标单位名称（公章）萍乡市计量所

填写日期

目录

一、建立计量标准的目的…………………………………………………………………( 3 )

二、计量标准的工作原理及其组成………………………………………………………( 3 )

三、计量标准器及主要配套设备…………………………………………………………( 4 )

四、计量标准的主要技术指标……………………………………………………………( 5 )

五、环境条件………………………………………………………………………………( 5 )

六、计量标准的量值溯源和传递框图……………………………………………………( 6 )

七、计量标准的重复性试验………………………………………………………………( 8 )

八、计量标准的稳定性考核………………………………………………………………( 9 )

九、计量检定或校准结果的测量不确定度评定…………………………………………( 10 )

十、检定或校准结果的验证………………………………………………………………( 15 )

十一、结论…………………………………………………………………………………( 16 )

十二、附加说明……………………………………………………………………………( 16 )

一、建立计量标准的目的

萍乡地区环境监测站、疾控中心和水厂等企事业单位，均需经常使用电导率仪，为方便电导率仪使用单位就近溯源，以便为本地区电导率仪用户提供准确可靠的量值标准。完善本所量传体系，支持萍乡地区经济建设，特建立该电导率仪检定装置。

二、计量标准的工作原理及其组成

依据JJG376-2007《电导率仪》国家计量检定规程，对电导率仪的电子单元采用：用被检电导率仪的电子单元，对溶液电导模拟装置——检定电导率仪专用交流电阻箱，给出的标准电导进行测量，用以检定被检电导率仪的电子单元；电导率仪的整机（以下简称仪器），采用被检仪器，对氯化钾电导率标准溶液进行测量，用以检定被检仪器。检定原理示意图如下：

三、计量标准器及主要配套设备
计量标准器	名称	型号	测量范围	不确定度或准确度等级或最大允许误差	制造厂及出厂编号	检定或校准机构	检定周期或复校间隔
	专用交流电阻箱	ZX123A	0.05～1×105μS	K1、K2、K3为0.05级 K4、K5为0.1级	镇江市计量实验工厂 NO:07685	镇江市计量所	1年
	电导率标准物质	GBW（E）130107	1410μS/cm(25℃时)	扩展不确定度为0.25% k=2	国家标准物质中心	一次性使用	有效期半年
	电导率标准物质	GBW（E）130108	147.5μS/cm(25℃时)	扩展不确定度为0.25% k=2	国家标准物质中心	一次性使用	有效期半年




主要配套设备	二等标准玻璃温度计	/	(-2～50) ℃	MPE:±0.1℃	北京温度计厂82-5 2-310	省院	1年
	恒温槽	LWC-D	(-40～95) ℃	温度波动度 ±0.01℃/min	济南能电自动化设备有限公司080813	省院	1年
	电阻箱	ZX25a	(0.01～11111.1)Ω	0.02级	上海电工仪表厂0777	省院	1年

四、计量标准的主要技术指标
1、检定电导率仪专用交流电阻箱（ZX123A）：测量范围：0.05～1×105μS 准确度等级： K1、K2、K3档为0.05级 K4、K5为0.1级 2、电导率标准物质： GBW（E）130107 1410μS/cm(25℃时) 扩展不确定度0.25% k=2 GBW（E）130108 147.5μS/cm(25℃时) 扩展不确定度0.25% k=2
五、环境条件
序号	项目	要求	实际情况	结论
1	温度	（20±2）℃	（20±1）℃	合格
2	湿度	(30～85)％RH	(68～72)％RH	合格
3	标准溶液温度波动	±0.05℃	±0.04℃	合格
4	电磁场情况	除地磁场外应无湿著电磁干拢	无	合格
5	振动情况	无显著振动源存在	无	合格
6

六、计量标准的量值溯源和传递框图（电子单元）
上级计量器具
本级计量器具
下一级计量器具

六、计量标准的量值溯源和传递框图（仪器）
上级计量器具
本级计量器具
下一级计器具

七、计量标准的重复性试验

在重复性条件下，当室温为（20±2）℃，用一台常规的被检电导率仪的200μs/cm和2000μs/cm量程档，测量置于（25±0.1）℃的恒温槽中的氯化钾电导率溶液标准物质——GBW（E）130107和GBW（E）130108，分别得到测量值如下：

1、GBW（E）130107测量值k7i

1412；1411；1411；1410；1411；1411；1410；1411；1411；1411。

单次测量结果k7i的实验标准偏差：

=0.5676μs/cm

2、GBW（E）130108测量值k8i

147.7；147.6；147.6；147.5；147.5；

147.6；147.5；147.7；147.5；147.5。

单次测量结果k8i的实验标准偏差：

=0.0823μs/cm

八、计量标准的稳定性考核

主要计量标准器检定电导率仪专用交流电阻箱、氯化钾电导率溶液标准物质 GBW（E）130107与GBW（E）130108，均找不到稳定的核查标准，故现在不作稳定性考核。电导率仪专用交流电阻箱，采用通过历年送检的数据进行稳定性考核。

九、检定或校准结果的测量不确定度评定

1概述

1.1测量依据：JJG376－2007《电导率仪检定规程》。

1.2环境条件：温度（20±2）℃ 相对湿度30％～85％恒温槽最大控温误差为±0.05℃

1.3测量标准：GBW(E)130107, GBW(E)130108,电导率标准溶液，扩展不确定度为0.25%，包含因子为2；标准液最大温误波动为±0.05℃。

1.4被测对象：常规的0.2级电导率仪，其仪器最大允许引用误差为±0.40%FS。

1.5测量过程：将电导率仪的电导池常数调节器置于电导池常数的相应位置，对电导率仪2000≤μs／cm和200≤μs／cm量程，分别选用GBW(E)130107, GBW(E)130108电导率标准溶液进行测量，将电导率标准溶液放入恒温在25℃的恒温槽内，用被测电导仪直接测得其电导率示值，重复测量3次，3次测量的算术平均值

减去相应的标准溶液电导率标准值kS，之差

k除以仪器被检量程的上限值kF，得仪器此时的引用误差。

1.6评定结果的使用：在符合上述条件下的测量结果，在2000μs／cm与200μs／cm量程内的测量结果，一般可直接使用本不确定度的评定结果，其他量程内测量结果的不确定度评定可采用本评定方法。

2数学模型:

k/kF＝ (

-kS)/kF （9－1）

为方便取见，先对仪器的示值绝对误差

k，

k＝

-kS （9－2）

进行不确定评定，评定后将仪器的示值绝对误差

k的不确定度，除以仪器被检量程的上限值，得到仪器的引用误差的不确定度。

3评定各输入量的标准不确定度：

3.1输入量

的标准不确定度u(

)的评定:

输入量

的不确定度来源主要是被检仪器的重复性，可以通过连续测量得到测量列，采用A类方法进行评定。

在重复性条件下，当室温为（20±2）℃，用一台常规的被检电导率仪的2000μs/cm和200μs/cm量程档，测量置于（25±0.05）℃的恒温槽中的氯化钾电导率溶液标准物质，

GBW（E）130107和GBW（E）130108，分别得到测量值如下：

3.1.1、GBW（E）130107测量值k7i

1412；1411；1411；1410；1411；1411；1410；1411；1411；1411。

单次测量结果k7i的实验标准偏差：

=0.5676μs/cm

3.1.2、GBW（E）130108测量值k8i

147.7；147.6；147.6；147.5；147.5；

147.6；147.5；147.7；147.5；147.5。

单次测量结果k8i的实验标准偏差：

=0.0823μs/cm

由于实际检定中，在重复性条件下连续测量3次，以该3次测量算术平均值为测量结果，则该结果的标准不确定度为

u(

)＝s(ki)/

在2000μs／cm档，u(

)＝0.33μS/cm 自由度

＝n－1=9

在200μs／cm档，u(

)＝0.048μS/cm 自由度

＝n－1=9

3.2输入量ks的标准不确定度u(ks)的评定：

输入量ks的标准不确定度主要来源于25℃时标准电导率值的定值标准不确定度u(ks1)及恒温槽控温误差带来的标准不确定度u(ks2)，均可采用B类评定。

3.2.1 标准不确定度u(ks1)的评定

　　u(ks1)可根据标准物质证书给出的扩展不确定度来评定，标准物质证书给出电导率标准值的扩展不确定度为0.25％，包含因子k=2，则

u(ks1)＝

可得：

在2000μs／cm档，u(k7s1)＝1.76μS/cm

估计

为0.10，则自由度

为50。

在200μs／cm档，u(k8s1)＝0.184μS/cm

估计

为0.10，则自由度

为50。

3.2.2 标准不确定度u(ks2)的评定

由于GBW(E)130107和 GBW(E)130108两种电导率标准溶液的温度系数约为2％•℃-1,而所使用

的超级恒温槽控温误差为±0.05℃，认为服从均匀分布，则

u(ks2)＝

可得：

在2000μs／cm档，u(k7s2)＝0.814μS/cm

估计

为0.10，则自由度

为50。

在200μs／cm档，u(k8s2)＝0.085μS/cm

估计

为0.10，则自由度

为50。

3.2.3标准不确定度u（ks）的计算

标准不确定度u（ks）可按下式计算：

u（ks）＝

在2000μs／cm档，u（k7s）＝1.939μS/cm

在200μs／cm档，u（k8s）＝0.2027μS/cm

u（ks）的自由度

按下式计算

＝

则得

在2000μs／cm档，

＝70

在200μs／cm档，

＝70

4合成标准不确定度的评定

4.1灵敏系数

根据式（9－2），得灵敏系数：

4.2标准不确定度汇总表：

标准不确定度汇总于表9-1及表9-2。

表2-1　2000μs／cm档标准不确定度汇总表

标准不确定度分量	不确定度来源	标准不确定度		u(xi)	Vi
u()	电导仪的测量不重复性	0.33 μS/cm	1	0.33 μS/cm	9
u（k7s）	标准溶液电导率值的不确定度	1.939μS/cm	-1	1.939μS/cm	70

表2-2　200μs／cm档标准不确定度汇总表

标准不确定度分量	不确定度来源	标准不确定度		u(xi)	Vi
u()	电导仪的测量不重复性	0.048μS/cm	1	0.048μS/cm	9
u（k8s）	标准溶液电导率值的不确定度	0.2027 μS/cm	-1	0.2027μS/cm	70

4.3合成标准不确定度的计算：

　　输入量

与K标彼此独立不相关，所以合成标准不确定度可按下式得到。

则得

在2000μs／cm档，

＝1.97μS/cm

在200μs／cm档，

＝0.208μS/c

4.4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

＝

则得：

在2000μs／cm档，

7＝74

在200μs／cm档，

8＝76

为使用方便,

均可近似为50,对最后结果不会有太大影响。

5扩展不确定度的评定

取置信概率p=95%,查t分布表得到t95(50)＝2.01。则扩展不确定度为U95为

在2000μs／cm档，U95＝t95(50)

=3.96μS/cm

在200μs／cm档，U95＝t95(50)

=0.42μS/cm

换算为引用误差扩展不确定度为:

在2000μs／cm档，U95＝0.20%

在200μs／cm档，U95＝0.21%　

6测量不确定度的报告与表示

电导率仪测量结果扩展不确定度为:

在2000μs／cm档，U95＝0.20%（FS），

＝50

在200μs／cm档，U95＝0.21%（FS），

＝50

　　

十、检定或校准结果的验证

选一台0.2级电导率仪，用我所新建的电导率仪检定装置，对其200μs/cm量程检定，得知引用误差为0.12%；之后送相邻地市所对该量程检定，得知引用误差为0.15%，该所检定装置扩展不确定度U95=0.20%(FS)、

＝50；送相邻地市所对该量程检定后，带回本所再检定，得知其引用误差仍为0.12%，说明在运送过程中，该电导率仪保持了原有计量性能。

因为是采用同等级标准比对验证，所以采用如下方法进行验证：

|ylab- ylab/|≤

因为|ylab- ylab/|=0.03%

=0.29%

所以，新建标准检定结果满足要求。

十一、结论

经过分析和试验验证，所建的计量标准符合国家相应的检定系统表和计量检定规程要求，具有相应的检测能力，能开展0.2级及以下电导率仪的检定项目。

十二、附加说明

本报告编写依据：

1、JJF1033-2008《计量标准考核规范》

2、JJG376-2007《电导率仪》；

3、标准器说明书和标准物质证书；

4、标准器有效证书。

附件：

电导率仪计量标准技术报告.doc

六、计量标准的量值溯源和传递框图（电子单元）
上级计量器具
本级计量器具
下一级计量器具

六、计量标准的量值溯源和传递框图（仪器）
上级计量器具
本级计量器具
下一级计器具