在線溶解氧測定儀的示值誤差測量結果不確定度評定

【摘要】在線溶解氧測定儀在環境監測及水產養殖領域中有著廣泛的應用。本文依據JJG（冀）183—2021《在線溶解氧測定儀》檢定規程建立了測量模型，闡述了在線溶解氧測定儀示值誤差測量結果的不確定度評定方法。

【關鍵詞】在線溶解氧測定儀；示值誤差；不確定度

【DOI編碼】10.3969/j.issn.1674-4977.2024.01.071

Uncertainty Analysis for the Indication Error of On-line Dissolved Oxygen Meters

WEI Jin

（Institute of Metrology of Heibei Province， Shijiazhuang 050000， China）

Abstract： The on-line dissolved oxygen meters have a wide range of applications in environmental monitoring and aquaculture industry. This article establishes a measurement model based on the verification regulation of JJG （Ji） 183—2021 On-line dissolved oxygen meters， and elaborates on the uncertainty evaluation method for the measurement results of the indication error of on-line dissolved oxygen meters.

Keywords： on-line dissolved oxygen meters； indication error； uncertainty

從國內外環保監測的發展趨勢和國際先進經驗看，水質在線自動監測已經成為有關部門及時獲得連續性的監測數據的有效手段[1-4]。溶解氧是衡量水質優劣程度的重要指標之一。水體溶解氧含量的測量，對于環境監測、污水處理以及水產養殖業的發展都具有重要意義[5]。目前，在線溶解氧測定儀還沒有相關國家校準規范，其校準依據是JJG（冀）183—2021《在線溶解氧測定儀》檢定規程。

1.1測量方法

儀器開機預熱穩定后，首先按說明書中規定的操作方法對儀器進行校正，然后分別用摩爾分數為5.0%、10.0%、25.0%的氮中氧氣氣體標準物質制備標準溶解氧水。將儀器電極由空氣中放入標準溶解氧水中，穩定后讀取示值，重復測量3次，取算術平均值作為儀器的測量值，與水中飽和溶解氧標準值進行比較即為儀器的示值誤差[6]。

1.2數學模型

1.4輸入量的標準不確定度評定

1.4.1輸入量cˉ的標準不確定度u （ cˉ）的評定

輸入量cˉ的標準不確定度來源于在線溶解氧測定儀的測量重復性，可以通過連續測量得到測量列進行評定。以標準大氣壓下水溫20℃為例，在相同測量條件下，對摩爾分數為5.0%、10.0%、25.0%的氮中氧標準氣體制備的飽和氧水分別進行10次重復測量，所得數據及單次實驗標準差如表1所示。實際測量時，取3次測量的平均值，然后計算測量列平均值的實驗標準差。

氮中氧標準氣體摩爾分數為5.0%時：

1.4.2輸入量cs的標準不確定度u （ cs）的評定

輸入量cs的標準不確定度主要有溫度計測量誤差引入的不確定度cs1、氣壓表測量引入的不確定度cs2、標準氣體引入的不確定度cs3和水槽溫度波動度引入的不確定度cs4。

1.4.2.1溫度計測量誤差引入的標準不確定度的評定

以摩爾分數為5.0%、10.0%、25.0%的氮中氧標準氣體制備飽和氧水。從氧飽和含量表[7]中可以計算出飽和溶解氧濃度隨溫度變化平均分別為0.044 mg/L/℃、0.089 mg/L/℃、0.221 mg/L/℃。以標準大氣壓下的水溫20℃為例，以摩爾分數為5.0%、10.0%、25.0%的氮中氧標準氣體制備的飽和氧水理論值分別為2.18 mg/L、4.34 mg/L、10.85 mg/L，其飽和水溫度系數分別約為2.02%/℃、2.05%/℃、2.04%/℃。溫度計的最大允許誤差為±0.15℃，則：

氮中氧標準氣體摩爾分數為5.0%時：

本文通過對在線溶解氧測定儀示值誤差測量結果進行不確定度評定與分析，為開展相關校準工作進行不確定度評定提供了參考。

【參考文獻】

[1]黃明柱，姚靈，王欣欣.光譜法水質在線監測技術研究進展[J].工業計量，2023，33（2）：21-24，27.

[2]何飛飛，丁斌，陳子望，等.一種新型在線水質TOC監測儀自動校準裝置及其校準方法研究[J].計量學報，2022，43（12）：1669-1676.

[3]唐曙暇.水質自動監測技術在水環境保護中的應用[J].資源節約與環保，2022（7）：12-15.

[4]李孟威，陳秀生，黃元鳳，等.水質監測設備的研究現狀與發展趨勢[J].化工自動化及儀表，2021，48（3）：203-205，211.

[5]許誠，張誠春，吳桂鋒，等.水中溶解氧的檢測技術[J].上海計量測試，2022，49（3）：25-28.

[6]在線溶解氧測定儀檢定規程：JJG（冀）183—2021[S].

[7]Waterquality-DeterminationofdissolvedoxygenElectrochemical probe method：ISO 5814：2012[S].

【作者簡介】

魏津，男，1991年出生，工程師，一級注冊計量師，碩士，研究方向為環保儀器計量檢定。

（本稿審讀：劉廣）