实验室离子计检定装置计量标准技术报告.docx
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实验室离子计检定装置计量标准技术报告
计量标准技术报告
计量标准名称实验室离子计检定装置
计量标准负责人
建标单位名称
填写日期
一、建立计量标准的目的…（
1
）
二、计量标准的工作原理及其组成…（
1
）
三、计量标准器及主要配套设备…（
2
）
四、计量标准的主要技术指标…（
3
）
五、环境条件…（
3
）
六、计量标准的量值溯源和传递框图…（
4
）
七、计量标准的稳定性考核…（
5
）
八、检定或校准结果的重复性试验…（
6
）
九、检定或校准的测量不确定度评定…（
7
）
十、检定或校准结果的验证………………………………………………………（11）十一、结论………………………………………………………………………（12）十二、附加说明…………………………………………………………………（12）
一、建立计量标准的目的
为保障经济发展，提高计量技术能力和水平，为企业提供准确可靠的测量服务，增强经济效益和社会效益，特建立本实验室离子计检定装置计量标准。
二、计量标准的工作原理及其组成
实验室离子计是一种用于测量溶液中离子活度的电化学分析仪器，主要由电计和测量电极两部分组成。
电计由阻抗转换器、电位放大器、功能调节器和显示器组成，测量电极包含离子选择电极和参比电极。
利用仪器测量溶液中离子含量时，都采用比较法测量，首先通过测量由标准溶液、离子选择电极与参比电极构成电池的电动势，对离子计进行校准，然后用同一对电极测量待测溶液，电池的电动势可以直接显示为电位值，也可以经电计转换后显示为pX或浓度等。
本装置选用符合JJG757-2018《实验室离子计检定规程》要求的离子计检定用标准物质，用被检仪器重复测量，测量结果与标准值进行比较，从而得出被检仪器的示值误差。
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
检定周期或复校时间间隔
检定或校准机构
氟化钠标准物质
GBW（E）060323
99.97%
Urel=0.09%k=2
36个月
酸度计检定仪
SDF-Ⅲ
（0~14）pH
（-2000～
+2000）mV
0.0006级
12个月
主
要
配
套
设
备
恒温槽
THY-15-15
（0~100）℃
U=0.5℃
k=2
12个月
玻璃液体温度计
（0~50）℃
（0~50）℃
MPE：
±0.3℃
12个月
电子天平
ME204TE/02
（0~220）g
○I级
12个月
单标线容量瓶
10ml
（0~10）mL
A级
36个月
单标线容量瓶
50ml
（0~50）mL
A级
36个月
单标线容量瓶
100ml
（0~100）mL
A级
36个月
单标线容量瓶
200ml
（0~200）mL
A级
36个月
单标线容量瓶
250ml
（0~250）mL
A级
36个月
单标线容量瓶
500ml
（0~500）mL
A级
36个月
单标线容量瓶
1000ml
（0~1000）
mL
A级
36个月
单标线吸量管
1ml
（0~1）mL
A级
36个月
单标线吸量管
2ml
（0~2）mL
A级
36个月
单标线吸量管
5ml
（0~5）mL
A级
36个月
单标线吸量管
10ml
（0~10）mL
A级
36个月
单标线吸量管
15ml
（0~15）mL
A级
36个月
单标线吸量管
20ml
（0~20）mL
A级
36个月
单标线吸量管
25ml
（0~25）mL
A级
36个月
单标线吸量管
50ml
（0~50）mL
A级
36个月
四、计量标准的主要技术指标
1.标准器的不确定度/准确度等级
氟化钠标准物质Urel=0.09%，k=2pH计检定仪0.0006级
2.测量范围电位：
（0～±2000）mV
pX：
（0～14）pX
五、环境条件
序号
项目
要求
实际情况
结论
1
环境温度
（20±3）℃
（20±3）℃
符合要求
2
相对湿度
（20～80）％RH
（20～80）％RH
符合要求
3
检定环境
附近无机械振动和电磁干扰
附近无机械振动和电磁干扰
符合要求
六、计量标准的量值溯源和传递框图
上一级计量器具
直接测量法物理升华法
本
级
计量标准名称：
实验室离子计检定装置
计
测量范围：
（0～±2000）mV；（0～14）pX
量
酸度计检定仪准确度等级：
0.0006级
器
氟化钠不确定度：
Urel=0.09%，k=2
具
直接测量法
下一级计量器具
七、计量标准的稳定性考核
1、电计电位示值稳定性
选一个离子计，在满足检定规程条件下，用酸度计检定仪在相同的间隔内重复测量10次，每月为一周期，共测四个周期，结果如下：
最大变化量0.1小于最大允许误差，符合JJF1033-2016《计量标准考核规范》对稳定性的考核要求，稳定性合格。
2、电计pXⅠ示值稳定性
选一个离子计，在满足检定规程条件下，用酸度计检定仪在相同的间隔内重复测量10次，每月为一周期，共测四个周期，结果如下：
最大变化量0.00小于最大允许误差，符合JJF1033-2016《计量标准考核规范》对稳定性的考核要求，稳定性合格。
八、检定或校准结果的重复性试验
1、电计电位示值重复性
按照JJG757-2018实验室离子计检定规程中规定的检定条件，选一台实验室离子计，在重复测量条件下，输入标准电位信号300mV，进行10次连续测量，记录仪器示值，列表如下：
该标准装置的测量重复性小于测量不确定度评定中所采用的重复性数据，符合JJG1033-2016《计量标准考核规范》的要求。
2、电计pXⅠ示值重复性
按照JJG757-2018实验室离子计检定规程中规定的检定条件，选一台实验室离子计，在重复测量条件下，输入标准电位信号值pX为6，进行10次连续测量，记录仪器示值pX1，pX2，…pX10，列表如下：
序号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
测量值pXi
13.00
13.00
13.00
13.00
13.00
13.00
13.00
13.00
13.00
13.00
算术平均值
1n
y=∑pXi≈13.00
ni=1
实验标准偏差
n
∑（pX-pX）2
ii
s=i=1≈0.00
n-1
该标准装置的测量重复性小于测量不确定度评定中所采用的重复性数据，符合JJG1033-2016《计量标准考核规范》的要求。
九、检定或校准结果的测量不确定度评定
（一）实验室离子计电计电位示值误差测量结果的不确定度评定
一、概述
1、测量依据：
JJG757-2018《实验室离子计检定规程》。
2、环境条件：
温度（20±3）℃，湿度（20～80）％RH。
3、测量标准：
pH计检定仪。
4、被测对象：
离子计，0.1级、0.01级、0.001级。
5、测量方法：
连接好线路，接通开关，高阻短路，调节检定仪，使其输出标准信号值Eb，输入仪器电计，测量并记录电计电位示值。
检定点为0mV、±10mV、±50mV、±100mV、±200mV…直至仪器满量程电位值。
用递增和递减的方法各测1次，计算电计电位示值平均值Ea。
按下式计算电计电位示值误差∆E。
∆E=Ea-Eb⨯100%
Ec
6、评定结果的使用：
在符合上述条件下的测量结果，一般可直接使用本不确定度的评定结果。
二、数学模型
∆E=Ea-Eb⨯100%
1、Ec
其中：
∆E——电计电位示值误差，%；
Ea——电计电位示值平均值，mV；
Eb——标准电位信号值，mV；
Ec——仪器满量程电位值，mV。
2、方差和灵敏系数
u2（∆E）=c2（Ea）u2（Ea）+c2（Eb）u2（Eb）
其中c（Ea）=∂（∆E）=1，c（E）=∂（∆E）=-1
∂EEb∂EE
acbc
u2（Ea）+u2（E）
u（∆E）=b⨯100%
则有Ec
三、输入量的标准不确定度分析及评定
示值误差的不确定度来源主要有以下几个：
（1）
pH计检定仪输出标准信号值引入的标准不确定度u（Eb）；
（2）环境条件、人员操作和被检仪器等各种随机因素引入的不确定度，即仪器示值重复性引入的标准不确定度u（Ea）。
以被检设备为0.01级离子计为例进行电计电位示值误差测量结果的不确定度评定。
1、pH计检定仪输出标准信号值Eb引入的标准不确定度u（Eb）的评定
本单位使用的pH计检定仪，mV电势的允许误差为±0.15mV，其最大允许误差区间为0.3mV，按均
匀分布考虑，则其电位示值标准不确定度为：
u（Eb）=0.3/
=0.17mV
2、环境条件、人员操作和被检仪器等各种随机因素引入的标准不确定度u（Ea）的评定
输入量Ea的不确定度主要来源于仪器的分辨力u1、测量的不重复性u2，可以通过连续测量得到测量列，采用A类方法进行评定。
（1）仪器的分辨力u1的评定：
离子计分辨力为1mV，是一种数字式离子计：
u1＝0.29×1＝0.29mV
（2）测量的不重复性u2的评定：
在规程要求的环境条件下，选用一台0.01级离子计，用pH计检定仪输入典型标准信号值500mV，1000mV，1500mV，2000mV，每个点连续重复测量10次，并按如下公式计算标准偏差，结果如表所示。
s=
检定点A类评定结果mV
检定点
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Ea
s
500
500
501
500
500
501
500
500
500
501
500
500.3
0.48
1000
1001
1000
1001
1000
1000
1000
1000
1000
1000
1000
1000.2
0.42
1500
1501
1502
1500
1501
1501
1500
1500
1501
1501
1500
1500.7
0.67
2000
2000
2000
2000
1999
1999
1999
2000
2000
2000
1999
1999.6
0.52
（3）u（Ea）的合成：
因为u1、u2各自独立，所以
在500mV点，u（Ea）=
在1000mV点，u（Ea）=
=
u2+u2=
=0.56mV
=0.51mV
在1500mV点，u（Ea）==
在2000mV点，u（Ea）==
=0.73mV
=0.60mV
规程规定，每个检定点重复测量2次，取算术平均值作为仪器示值。
且取最大值进行计算，则检定点的标准不确定度u（Ea）为：
u（Ea）=smax
=0.73=0.52mV2
3、标准不确定度汇总
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（Eb）
pH计检定仪输出标准信号值引入的标
准不确定度
0.17mV
u（Ea）
环境条件、人员操作和被检仪器等各种
随机因素引起的不确定度
0.52mV
4、合成不确定度的评定
∆E=Ea-Eb⨯100%
由测量模型：
Ec，输入量Ea和Eb彼此独立不相关，所以合成不确定度uc可由下
式计算。
u（∆E）=
u2（Ea）+u2（E）
Ec
⨯100%
计算结果如下：
ucrel（∆E）=
0.172+0.522
2000
⨯100%=0.03%
5、扩展不确定度U的评定
取包含因子k=2，则示值误差的扩展不确定度计算如下：
U=k⋅ucrel（∆E）=2⨯0.03%=0.06%
6、测量不确定度的报告与表示
根据以上评估结果，本实验室离子计电计电位示值误差测量结果的扩展不确定度为：
Urel=0.06%（k=2）
同样方法，对0.1级和0.001级离子计电计电位示值误差不确定度进行了评定，结果分别为0.2%和0.01%。
（二）离子计电计pX示值误差测量结果的不确定度评定
一、概述
1、测量依据：
JJG757-2018《实验室离子计检定规程》。
2、环境条件：
温度（20±3）℃，湿度（20～80）％RH。
3、测量标准：
酸度计检定仪。
4、被测对象：
实验室离子计，0.1级、0.01级、0.001级。
5、测量方法：
仪器温度补偿器置25.0℃。
连接好线路，接通开关，高阻短路，调节检定仪，使其输出标准信号值pXb，输入仪器电计，按照仪器使用说明书校准仪器后，测量并记录电计pX示值。
在仪器pX量程范围内，检定点间隔为1。
用递增和递减的方法各测1次，计算电计pX示值平均值pXa。
对正负
一价、二价离子测量档应分别进行检定。
按下式计算电计pX示值误差∆pX。
∆pX=pXa-pXb
7、评定结果的使用：
在符合上述条件下的测量结果，一般可直接使用本不确定度的评定结果。
二、数学模型
3、∆pX=pXa-pXb
其中：
∆pX——电计pX示值误差；
pXa——电计pX示值平均值；
pXb——标准物质浓度，mg/L。
4、方差和灵敏系数
u2（∆pX）=c2（pXa）u2（pXa）+c2（pXb）u2（pXb）
其中c（pXa）=
则有u（∆pX）=
∂（∆pX）
∂pXa
=1，c（pXb）=
∂（∆pX）
∂pXb
=-1
三、输入量的标准不确定度分析及评定
示值误差的不确定度来源主要有以下几个：
（1）pH计检定仪输出标准信号值引入的标准不确定度u（pXb）；
（2）环境条件、人员操作和被检仪器等各种随机因素引入的不确定度，即仪器示值重复性引入的标准
不确定度u（pXa）。
以被检设备为0.01级实验室离子计为例进行电计pXⅠ示值误差测量结果的不确定度评定。
1、pH计检定仪输出标准信号值引入的标准不确定度u（pXb）的评定
本单位使用的pH计检定仪，pX值的允许误差为±0.0006，按均匀分布考虑，则其pX示值标准不确定
度为：
u（pXb）=0.0006/
=0.00035
2、环境条件、人员操作和被检仪器等各种随机因素引入的标准不确定度u（pXa）的评定
环境条件、人员操作和被检仪器等各种随机因素引入的标准不确定度，可采用A类评定。
在规程要求的环境条件下，选用一台0.01级实验室离子计，对一价离子测量档进行检定，用酸度计检定仪输入典型标准信号值6.00，重复测量10次，并按如下公式计算标准偏差，结果如表所示。
s=
检定点A类评定结果
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
pXa
s
13.00
13.00
13.00
13.00
13.00
13.00
13.00
13.01
13.00
13.00
13.001
0.0032
规程规定，每个检定点重复测量3次，取算术平均值作为仪器示值。
则检定点的标准不确定度u（pXa）
为：
u（pX
a）=
=0.0032=0.0018
3
3、标准不确定度汇总
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（pXb）
pH计检定仪输出标准信号值引入的标
准不确定度
0.00035
u（pXa）
环境条件、人员操作和被检仪器等各种
随机因素引起的不确定度
0.0018
4、合成不确定度的评定
由测量模型：
∆pX=pXa-pXb，输入量pXa和pXb彼此独立不相关，所以合成不确定度uc可由
下式计算。
计算结果如下：
uc（∆pX）=
uc（∆pX）=
=0.0018
5、扩展不确定度U的评定
取包含因子k=2，则示值误差的扩展不确定度计算如下：
U=k⋅uc（∆pX）=2⨯0.0018=0.0036
当被检实验室离子计的级别不同或离子测量档不同时，不确定度分量中u（pXa）将发生改变，按照
上述方法分别对0.1级、0.001级实验室离子计的电计pXⅠ示值误差、以及0.1级、0.01级和0.001级实验室离子计的电计pXⅡ示值误差测量结果的不确定度进行评定，结果如下表：
离子测量档
仪器级别
不确定度分量
U（k=2）
u（pXb）
u（pXa）
一价离子
0.1级
0.0004
0.009
0.02
0.001级
0.0004
0.00004
0.0008
二价离子
0.1级
0.0004
0.012
0.03
0.01级
0.0004
0.003
0.006
0.001级
0.0004
0.0005
0.002
6、测量不确定度的报告与表示
根据以上评估结果，本实验室离子计电计pX示值误差测量结果的扩展不确定度为：
检定项目
仪器级别
U（k=2）
pXⅠ示值误差
0.1级
0.02
0.01级
0.004
0.001级
0.0008
pXⅡ示值误差
0.1级
0.03
0.01级
0.006
0.001级
0.002
（三）实验室离子计仪器pX示值误差测量结果的不确定度评定
一、概述
1、测量依据：
JJG757-2018《实验室离子计检定规程》。
2、环境条件：
温度（20±3）℃，湿度（20～80）％RH。
3、测量标准：
氟化钠标准物质，Urel=0.09%，k=2。
4、被测对象：
离子计，仪器pX测量范围：
（0～14）。
5、测量方法：
按照仪器说明书要求对离子选择电极和参比电极进行预处理。
仪器温度补偿器置25.0℃，分别取规程表
（2）中相同体积的B1、B2、B3离子溶液，根据仪器说明书要求加入相同的一定量的离子强度调节剂，作为标准溶液置于温度为25.0℃的恒温水槽中，仪器用B1标准溶液、B3标准溶液进行校准，
测量B2标准溶液，记录仪器的示值pXyi。
重复测量6次，计算pX示值平均值pXy。
按下式计算仪器pX
示值误差∆pXy。
∆pXy=pXy-pXs
6、评定结果的使用：
在符合上述条件下的测量结果，一般可直接使用本不确定度的评定结果。
二、数学模型
1、∆pXy=pXy-pXs
其中：
∆pXy——仪器pX示值误差；
pXy——仪器pX示值平均值；
pXs——被测溶液的标准值。
2、方差和灵敏系数
u2（∆pXy）=c2（pXy）u2（pXy）+c2（pXs）u2（pXs）
其中c（pX
）=∂（∆pXy）=1，c（pX
∂pXy
）=∂（∆pXy）=-1
∂pXs
则有u（∆pXy）=
三、输入量的标准不确定度分析及评定
示值误差的不确定度来源主要有以下几个：
（1）标准物质引入的标准不确定度u（pXs），包括标准物质定值引入的不确定度u（pXs1）和标准物质
配制标准溶液引入的不确定度u（pXs2）；
（2）环境条件、人员操作和被检仪器等各种随机因素引入的不确定度，即仪器示值重复性引入的标准不确定度u（pXy）。
1、标准物质引入的标准不确定度u（pXs）的评定
（1）标准物质定值引入的不确定度urel（pXs1）
氟化钠标准物质，其定值相对扩展不确定度为Urel=0.09%，包含因子k=2。
则标准物质定值引入的相对标准不确定度分量urel（pXs1）为：
u（pX）=0.09%=0.045%
rels12
（2）标准物质配制标准溶液引入的相对标准不确定urel（pXs2）
将氟化钠标准物质放入称量瓶中，置于干燥箱，在（105～115）℃温度下干燥2h，并放入干燥箱中冷却至室温。
准确称取4.1988g经过干燥的氟化钠纯度标准物质，放入塑料烧杯中，用少量的去离子水溶解，移入1000mL容量瓶中。
烧杯至少用去离子水冲洗3次，洗液并入容量瓶中，用去离子水稀释至刻度，摇匀即得1×10-1mol/L的标准
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