發在《計量與測試技術》第9的《JJG119中術語的探討》

JJG119—2005《實驗室pH（酸度）計》中術語的探討

The Discussion about Terms of JJG119-2005Laboratory pH Meters

黎慶輝 劉彥剛

（江西省萍鄉市計量所，江西 萍鄉337000）

摘
要
本文指出了JJG119－2005《實驗室pH（酸度）計》中，有的電計計量性能要求術語，及其檢定方法值得探討。并給出了較為嚴謹的相應術語，及其對應的檢定方法。

關鍵詞
酸度計；檢定規程；術語；探討

0
引言

國家計量檢定規程是計量工作的技術法規，當然期望盡可能準確嚴謹，但是由于各種原因，難免存在點滴不足。我們在執行JJG119—2005《實驗室pH（酸度）計》（以下簡稱規程）過程中，感覺到規程有的電計計量性能要求術語，及其檢定方法值得探討。

1
電計輸入電流

規程給出的電計輸入電流檢定方法：按圖1所示接好線。儀器溫度補償器放至25℃位置（或溫度補償器某一中間溫度點），調節檢定儀，使其輸出信號為pH7（或電計等電位pH值），即輸入電壓為零。記錄高阻開關K接通或斷開的情況下，電計示值的變化，重復測定三次，取平均值，按下式計算輸入電流I，A。

I=|ΔpH電流|?k ×10-3



(1)

R

式中：|ΔpH電流|——三次測量輸入電流引起電計示值

見附頁

誤差變化的平均值，取絕對值；

k——玻璃電極的理論斜率；

R——串聯電阻的阻值，Ω。

圖1 檢定原理圖

實驗室pH（酸度）計由電極和電計組成。電極相當于能據被測溶液的pH值不同，輸出對應電勢的高內阻mV電壓信號源。電計則是一有源的高輸入阻抗mV電壓表，可等效為輸入阻抗R輸入與內阻抗無窮大的理想mV電壓表并聯，如圖1所示。從規程給出的檢定方法可以看出，實際上此時檢測的是：當電計輸入為零時，由于其輸入端元件的失調電流在串入高阻上的壓降，并換算成電流。我們要求該性能指標的目的：希望零輸入時的失調電流盡可能小，使得當電計在接有電極時，上述失調電流在電極上形成的壓降盡可能小。

根據上述分析，我們認為電計在零輸入時的失調電流，稱之為電計零輸入電流更貼切些。特別是這樣能避免與電計輸入阻抗術語的重復，因為對于儀器儀表，某儀器儀表輸入電流小，與其輸入阻抗大是等效的。其檢定方法仍按規程給出的檢定方法。

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2010-9-15 19:48 上傳

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2   電計輸入阻抗引起的示值誤差   

規程給出的電計輸入阻抗引起的示值誤差定義：向電計輸入相當于3pH單位的電位值，在電計輸入端串聯與未串聯電阻R的情況下，產生的電計示值變化。我們要求該性能，是希望電計的輸入阻抗足夠大，也就是希望電計輸入電流盡可能小。使得接上高內阻的電極時，電極的內阻上分壓盡可能小，以致對被測信號影響小。因為科學技術的進步，特別是一些國外進口的酸度計，其電極性能優越，內阻較小，對電計的輸入阻抗要求不高。即使按規程檢定，其電計輸入阻抗引起的示值誤差不合格。但與其電極配套后，并不影響正常使用。所以我們建議：該項計量性能要求，直接用電計的輸入阻抗表示更好。檢測出電計輸入阻抗后，由使用者據有關技術資料，自己去決定能否與其電極配套使用。實際上不少正規的酸度計生產廠家，已經是直接給出電計的輸入阻抗。

電計輸入阻抗可按如下方法檢測：按圖1所示接好線路。輸入pH13和pH1，分別記錄不串電阻和串入電阻時示值，重復測量三次，求出不串電阻和串入電阻時對應示值算術平均值。按式(2)計算輸入阻抗R i，Ω。

R i= ×R           (2)

式中： ——不串電阻時，輸入pH13時示值平均值；

      ——不串電阻時，輸入pH1示值平均值；

——串入電阻時，輸入pH13時示值平均值；

——串入電阻時，輸入pH1示值平均值。



這樣還可以避免出現，對于同樣是因為輸入阻抗不夠大的一臺電計，按規程檢定，在堿端（pH13處）電計輸入阻抗引起的示值誤差為正，而在酸端（pH1處）電計輸入阻抗引起的示值誤差為負的別扭狀況。

規程給出的電計輸入阻抗引起的示值誤差的檢定方法為：按圖1接好線，開關K接通，高阻R短路。儀器溫度補償器放至25℃位置（或溫度補償器某一中間溫度點），調節檢定儀使其輸出相當于pH等電位值+6pH單位的信號，記下電計示值 pH1。開關K斷開高阻R接通，調節檢定儀，使其輸出信號為pH7（或電計等電位值），調節電計使其示值為pH7（或電計等電位值）。再調節檢定儀使其輸出相當于pH等電位值+6pH單位的信號，并記下電計示值pH2。上述操作重復三次，取平均值，計算輸入阻抗引起的示值誤差。

△pH阻抗= （pH1—pH2）                                          （3）

式中：△pH阻抗——電計輸入阻抗引起的示值誤差；

      pH1，pH2——分別為電計示值的平均值。

用同樣方法檢定輸入pH等電位值﹣6pH單位時，輸入阻抗引起的示值誤差△pH/阻抗，取△pH阻抗和△pH/阻抗中較大者作為此誤差。

我們在實際工作中遇到某電計，按規程規定方法檢定，得到表1所示數據：

表1 電計輸入阻抗引起的示值誤差檢定記錄     溫度補償器示值25℃

串聯電阻

/Ω
輸入的pH值

/ pH
電計示值/pH
△pH阻抗/pH
△pH/阻抗

/pH

1
2
3
平均

0
13.00
13.00
13.00
13.00
13.00
0.04
——

1.00×109
13.00
12.92
12.92
12.92
12.92

0
1.00
1.00
1.00
1.00
1.00
——
﹣0.04

1.00×109
1.00
1.08
1.08
1.08
1.08




3   電計溫度補償器引起的示值誤差   

規程給出的電計溫度補償器引起的示值誤差定義：在任一補償溫度下，當向電計輸入與該補償溫度下相當的3pH單位的電位時，電計示值與實際值之差。

該項目要檢測的是電計溫度補償器給出的補償溫度準確與否，但規程不是用對應的溫度誤差表示，而是用補償溫度不準確引起的pH示值誤差表示，不便于電計使用者采用檢定結果。既然是要反映電計溫度補償器的補償溫度準確與否，不如直接用對應的溫度誤差表示。這樣就能給使用者很直觀的概念，如果電計溫度補償器有多少聶氏度的誤差，當給定補償溫度時，就可以將該誤差修正過來。所以我們建議該項計量性能要求稱為電計溫度補償器誤差，定義為在任一補償溫度下，電計溫度補償器的標稱補償溫度或溫度補償器示值（前者對應手動、后者對應自動溫度補償器）與實際補償溫度之差。其檢定方法如下：

3.1 電計手動溫度補償器誤差的檢定

按圖1接好線路，開關K接通，高阻R短路。分別將溫度補償器放至25℃以外的刻度（根據需要選擇包括溫度補償器兩端在內的有標稱的刻度點不少于5個），在每一檢定點，調節檢定儀輸入該溫度t標稱下對應的pH等電位值+6pH單位的信號，觀察電計示值，如不為對應的pH值，則改變檢定儀的溫度，直至電計示值為對應的pH值，記下檢定儀此時的溫度。重復測定三次，取平均值為t實際。并按式（4）計算該檢定點的電計溫度補償器誤差△t，℃。

△t=t標稱–t實際                                                     （4）

3.2 電計自動溫度補償器誤差的檢定

按圖1接好線路，開關K接通，高阻R短路。將溫度探頭放至恒溫水浴槽中，將恒溫水浴調至25℃以外的溫度（根據需要選擇包括溫度補償器兩端在內的有標稱的刻度點不少于5個），設定恒溫水浴槽溫度為某檢定點的溫度，待溫度穩定后記為t示值，調節檢定儀輸入該溫度t示值下對應的pH等電位值+6pH單位的信號，觀察電計示值，如不為對應的pH值，則改變檢定儀的溫度，直至電計示值為對應的pH值，記下檢定儀此時的溫度。重復測定三次，取平均值為t實際。并按式（5）計算該檢定點的電計溫度補償器誤差△t，℃。

△t=t示值–t實際                                                    （5）

其實不少酸度計生產廠家，在產品技術資料中，該項計量性能指標已經是用電計溫度補償器誤差給出。

關于溫度補償器性能的檢定，我們覺得在進行具體某個標稱溫度刻度點的溫度補償器誤差檢定之前，如下的溫度補償器功能檢驗是必要的。按圖1接好線路，開關K接通，高阻R短路。調節檢定儀，使其輸出信號為pH7。將電計溫度補償器放至25℃位置。調節“定位”旋鈕使電計示值為pH7（或電計等電位值）。具有斜率調節的電計，將該調節器放至100%位置。將溫度補償器在其上限和下限之間旋動，此時電計示值的變化應不超過分度（或最小顯示值）。上述給出的是電計手動溫度補償器，在進行具體標稱溫度刻度點的溫度補償器誤差檢定之前的功能檢驗方法。對于電計自動溫度補償器，可參照上述方法進行溫度補償器功能檢驗。否則當我們遇到如下情況，也無法據規程判該0.01級電計不合格。

該電計在25℃對電計標定后，檢定溫度補償器引起的示值誤差情況如表2所示：









表2 電計溫度補償器引起的示值誤差檢定記錄

溫溫補償器示值/℃
輸入的pH值

/ pH
電計示值/pH
誤差

/ pH
數據處理后/ pH

1
2
3
平均

0
13.00
13.01
13.01
13.01
13.01
0.005
0.00

15
13.00
13.00
13.00
13.00
13.00
0.00
0.00

30
13.00
13.00
13.00
13.00
13.00
0.00
0.00

45
13.00
12.99
12.99
12.99
12.99
﹣0.005
﹣0.00

60
13.00
12.98
12.98
12.98
12.98
﹣0.01
﹣0.01




實際上該電計在25℃對電計標定后，當溫度補償器設置不同溫度時，已出現了如表3所示影響正常使用的情況。



表3  在25℃對該電計標定后溫度補償器設置不同溫度時示值

溫度補償器

標稱溫度/℃
輸入0.00pH時的

示值/pH
輸入6.00 pH時的

示值/pH

0
7.01
13.01

15
7.00
13.00

30
7.00
13.00

45
6.99
12.99

60
6.98
12.98




4    結語

     準確嚴謹地給出被檢計量器具的計量性能要求術語，不僅能使計量檢定人員，更好地理解和執行相應的檢定項目，而且能使計量器具的使用者更好地利用計量檢定人員出具的檢定證書，充分發揮計量器具的作用。



參考文獻

[1]JJG119-2005《實驗室pH(酸度計)計》.

[2]JJG119-1984《實驗室pH(酸度計)計》.

[3]JJG757-2007《離子計》.

什么是電計？