pH（酸度）計測量不確定度的評定

付文慧, 葛艷梅, 任慶弟, 董晶卉

（黑龍江省地質礦產測試應用研究所，黑龍江 哈爾濱 150036）

土壤的酸堿性是土壤在形成過程中受生物、氣候、水文、地質等諸多因素綜合作用所產生的一個重要化學屬性[1]，廣泛涉及農學、自然地理學、環境學、土壤發生學、地質學等多個學科領域，是開展農業地質調查工作，特別是土壤地球化學調查工作階段重要的檢測項目之一[2]。

不確定度是國際標準 ISO/IEC17025[3]對認可實驗室的要求，也是正確判斷所得數據分散性和可靠性的有效依據[4]，因此，本文根據《實驗室pH(酸度)計檢定規程》[5]和《測量不確定度評定與表示》[6]，對實驗室pH(酸度)計的不確定度來源和影響因素進行分析，其評估結果可為日常的數據監測工作提供參考，并為實驗室質量控制提供依據。

1 實驗部分

1.1 實驗儀器

pH酸度計：型號PHS-3C，上海雷磁；

pH酸度計校用標準物質：4.003 pH (25 ℃)；6.864 pH (25 ℃)；9.182 pH (25 ℃)。

1.2 測量方法

將被校準酸度計的電計部分和 pH計檢定儀直相連接，由pH計檢定儀向酸度計的電計部分輸出pH信號，讀取pH計檢定儀和酸度計的示值，利用公式計算其示值誤差。

1.3 數學模型

式中：△pH —電計示值誤差(pH)；

1.4 不確定度傳播率

1.5 標準不確定度評定

1.5.1 電計部分

（1）pH計檢定儀引入的標準不確定度u1

由 pH計檢定儀校準證書知 U=0.000 5pH（k=2），則：u1=0.000 5/2= 0.000 25pH

（2）被校pH計的分度值引入的標準不確定度u2

以分度值為 0.01pH的酸度計為例，其半寬為0.005pH，按照均勻分布計算，則：

（3）重復測量引入的標準不確定度u3

用A類標準不確定度評定，對酸度計重復測量10次，其標準偏差s=0，即u3=0，忽略不計。

1.5.2 酸度計配套部分的標準不確定評定

（1）被校pH計的分度值引入的標準不確定度u4

以分度值為 0.01pH的酸度計為例，其半寬為0.005 pH，按照均勻分布計算，則：

（2）重復測量引入的標準不確定度u5

用A類標準不確定度評定，對酸度計重復測量10次，其標準偏差s=0.025 pH，規程要求重復測量

（3）標準溶液引入得標準不確定評定u6

由標準物質定值證書知其不確定度為0.01pH，包含因子k=2，則標準溶液不確定度為u4=0.005 pH。

由于分度值引入的不確定度小于重復測量引入的不確定度，故舍去。

1.5.3 合成標準不確定度

（1）主要標準不確定度匯總見表1。

表1 主要標準不確定度匯總Table 1 The main standard uncertainty summary

（2）合成標準不確定度計算

以上各項標準不確定度分量是互不相關的，所以合成標準不確定度為：電計部分：uc(y)=0.0029pH；配套部分：uc(y)=0.015 pH。

（3）擴展標準不確定度計算

因主要分量可視為正態分布，因此P＝95%時，可取包含因子k＝2，則：電計部分：U = 0.006 pH；配套部分：U = 0.03pH。

2 對使用pH計檢定儀校準pH(酸度)計的測量不確定度評估

（1）根據JJG 119-2005的規定，常規校準應對該pH(酸度)計的整數值測量點進行校準，即需校準 0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14共15個點。單獨校準電計部分時其測量不確定度見表2。

配套校準時其測量不確定度如表3。

（2）當校準其它分度值（或準確度等級）為0.2、0.1、0.02、0.01的pH(酸度)計時，測量不確定度見表 4。

3 結 論

0.01 分度的pH（酸度計）計是使用pH計檢定儀及標準溶液校準的最佳被校pH計，因此該項目在(0～14.00)pH的范圍 CMC為：電計部分：U=0.006pH；配套部分：U =0.03pH。

表2 單獨校準電計部分其各校準點測量不確定度Table 2 Measurement uncertainties of different calibration points during separate calibration of electric meter part

表3 校準配套部分時各校準點測量不確定度Table 3 Measurement uncertainties of different calibration points during calibration of supporting part

表4 其它分度值時其電計部分、配套部分測量不確定度Table 4 Measurement uncertainties of the electrical part and supporting part under other index value

［1］ 師剛強, 趙藝, 施澤明, 倪師軍. 土壤pH值與土壤有效養分關系探討[J]. 現代農業科學, 2009, 16(05): 102-103.

［2］ 曲瑞增, 王寶春, 劉中用. 農業地質調查中影響土壤pH值的因素及測試樣品的選擇[J]. 黑龍江國土資源, 2007(04): 37.

［3］ ISO/IEC17025: 2005-5-15 檢測和校準實驗室能力的通用要求［S］.

［4］ 沙寶國. 誤差分析與測量不確定度評定[M]. 北京: 中國計量出版社, 2003: 124-127.

［5］JJG 119-2005 實驗室pH(酸度)計檢定規程［S］.

［6］JJF 1059-1999 測量不確定度評定與表示［S］.