发在《计量与测试技术》第9的《JJG119中术语的探讨》

刘彦刚

JJG119—2005《实验室pH（酸度）计》中术语的探讨

The Discussion about Terms of JJG119-2005Laboratory pH Meters

黎庆辉 刘彦刚

（江西省萍乡市计量所，江西 萍乡337000）

摘
要
本文指出了JJG119－2005《实验室pH（酸度）计》中，有的电计计量性能要求术语，及其检定方法值得探讨。并给出了较为严谨的相应术语，及其对应的检定方法。

关键词
酸度计；检定规程；术语；探讨

0
引言

国家计量检定规程是计量工作的技术法规，当然期望尽可能准确严谨，但是由于各种原因，难免存在点滴不足。我们在执行JJG119—2005《实验室pH（酸度）计》（以下简称规程）过程中，感觉到规程有的电计计量性能要求术语，及其检定方法值得探讨。

1
电计输入电流

规程给出的电计输入电流检定方法：按图1所示接好线。仪器温度补偿器放至25℃位置（或温度补偿器某一中间温度点），调节检定仪，使其输出信号为pH7（或电计等电位pH值），即输入电压为零。记录高阻开关K接通或断开的情况下，电计示值的变化，重复测定三次，取平均值，按下式计算输入电流I，A。

I=|ΔpH电流|•k ×10-3



(1)

R

式中：|ΔpH电流|——三次测量输入电流引起电计示值

见附页

误差变化的平均值，取绝对值；

k——玻璃电极的理论斜率；

R——串联电阻的阻值，Ω。

图1 检定原理图

实验室pH（酸度）计由电极和电计组成。电极相当于能据被测溶液的pH值不同，输出对应电势的高内阻mV电压信号源。电计则是一有源的高输入阻抗mV电压表，可等效为输入阻抗R输入与内阻抗无穷大的理想mV电压表并联，如图1所示。从规程给出的检定方法可以看出，实际上此时检测的是：当电计输入为零时，由于其输入端元件的失调电流在串入高阻上的压降，并换算成电流。我们要求该性能指标的目的：希望零输入时的失调电流尽可能小，使得当电计在接有电极时，上述失调电流在电极上形成的压降尽可能小。

根据上述分析，我们认为电计在零输入时的失调电流，称之为电计零输入电流更贴切些。特别是这样能避免与电计输入阻抗术语的重复，因为对于仪器仪表，某仪器仪表输入电流小，与其输入阻抗大是等效的。其检定方法仍按规程给出的检定方法。

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2010-9-15 19:48 上传

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刘彦刚

2   电计输入阻抗引起的示值误差   

规程给出的电计输入阻抗引起的示值误差定义：向电计输入相当于3pH单位的电位值，在电计输入端串联与未串联电阻R的情况下，产生的电计示值变化。我们要求该性能，是希望电计的输入阻抗足够大，也就是希望电计输入电流尽可能小。使得接上高内阻的电极时，电极的内阻上分压尽可能小，以致对被测信号影响小。因为科学技术的进步，特别是一些国外进口的酸度计，其电极性能优越，内阻较小，对电计的输入阻抗要求不高。即使按规程检定，其电计输入阻抗引起的示值误差不合格。但与其电极配套后，并不影响正常使用。所以我们建议：该项计量性能要求，直接用电计的输入阻抗表示更好。检测出电计输入阻抗后，由使用者据有关技术资料，自己去决定能否与其电极配套使用。实际上不少正规的酸度计生产厂家，已经是直接给出电计的输入阻抗。

电计输入阻抗可按如下方法检测：按图1所示接好线路。输入pH13和pH1，分别记录不串电阻和串入电阻时示值，重复测量三次，求出不串电阻和串入电阻时对应示值算术平均值。按式(2)计算输入阻抗R i，Ω。

R i= ×R           (2)

式中： ——不串电阻时，输入pH13时示值平均值；

      ——不串电阻时，输入pH1示值平均值；

——串入电阻时，输入pH13时示值平均值；

——串入电阻时，输入pH1示值平均值。



这样还可以避免出现，对于同样是因为输入阻抗不够大的一台电计，按规程检定，在碱端（pH13处）电计输入阻抗引起的示值误差为正，而在酸端（pH1处）电计输入阻抗引起的示值误差为负的别扭状况。

规程给出的电计输入阻抗引起的示值误差的检定方法为：按图1接好线，开关K接通，高阻R短路。仪器温度补偿器放至25℃位置（或温度补偿器某一中间温度点），调节检定仪使其输出相当于pH等电位值+6pH单位的信号，记下电计示值 pH1。开关K断开高阻R接通，调节检定仪，使其输出信号为pH7（或电计等电位值），调节电计使其示值为pH7（或电计等电位值）。再调节检定仪使其输出相当于pH等电位值+6pH单位的信号，并记下电计示值pH2。上述操作重复三次，取平均值，计算输入阻抗引起的示值误差。

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

式中：△pH阻抗——电计输入阻抗引起的示值误差；

      pH1，pH2——分别为电计示值的平均值。

用同样方法检定输入pH等电位值﹣6pH单位时，输入阻抗引起的示值误差△pH/阻抗，取△pH阻抗和△pH/阻抗中较大者作为此误差。

我们在实际工作中遇到某电计，按规程规定方法检定，得到表1所示数据：

表1 电计输入阻抗引起的示值误差检定记录     温度补偿器示值25℃

串联电阻

/Ω
输入的pH值

/ pH
电计示值/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   电计温度补偿器引起的示值误差   

规程给出的电计温度补偿器引起的示值误差定义：在任一补偿温度下，当向电计输入与该补偿温度下相当的3pH单位的电位时，电计示值与实际值之差。

该项目要检测的是电计温度补偿器给出的补偿温度准确与否，但规程不是用对应的温度误差表示，而是用补偿温度不准确引起的pH示值误差表示，不便于电计使用者采用检定结果。既然是要反映电计温度补偿器的补偿温度准确与否，不如直接用对应的温度误差表示。这样就能给使用者很直观的概念，如果电计温度补偿器有多少聂氏度的误差，当给定补偿温度时，就可以将该误差修正过来。所以我们建议该项计量性能要求称为电计温度补偿器误差，定义为在任一补偿温度下，电计温度补偿器的标称补偿温度或温度补偿器示值（前者对应手动、后者对应自动温度补偿器）与实际补偿温度之差。其检定方法如下：

3.1 电计手动温度补偿器误差的检定

按图1接好线路，开关K接通，高阻R短路。分别将温度补偿器放至25℃以外的刻度（根据需要选择包括温度补偿器两端在内的有标称的刻度点不少于5个），在每一检定点，调节检定仪输入该温度t标称下对应的pH等电位值+6pH单位的信号，观察电计示值，如不为对应的pH值，则改变检定仪的温度，直至电计示值为对应的pH值，记下检定仪此时的温度。重复测定三次，取平均值为t实际。并按式（4）计算该检定点的电计温度补偿器误差△t，℃。

△t=t标称–t实际                                                     （4）

3.2 电计自动温度补偿器误差的检定

按图1接好线路，开关K接通，高阻R短路。将温度探头放至恒温水浴槽中，将恒温水浴调至25℃以外的温度（根据需要选择包括温度补偿器两端在内的有标称的刻度点不少于5个），设定恒温水浴槽温度为某检定点的温度，待温度稳定后记为t示值，调节检定仪输入该温度t示值下对应的pH等电位值+6pH单位的信号，观察电计示值，如不为对应的pH值，则改变检定仪的温度，直至电计示值为对应的pH值，记下检定仪此时的温度。重复测定三次，取平均值为t实际。并按式（5）计算该检定点的电计温度补偿器误差△t，℃。

△t=t示值–t实际                                                    （5）

其实不少酸度计生产厂家，在产品技术资料中，该项计量性能指标已经是用电计温度补偿器误差给出。

关于温度补偿器性能的检定，我们觉得在进行具体某个标称温度刻度点的温度补偿器误差检定之前，如下的温度补偿器功能检验是必要的。按图1接好线路，开关K接通，高阻R短路。调节检定仪，使其输出信号为pH7。将电计温度补偿器放至25℃位置。调节“定位”旋钮使电计示值为pH7（或电计等电位值）。具有斜率调节的电计，将该调节器放至100%位置。将温度补偿器在其上限和下限之间旋动，此时电计示值的变化应不超过分度（或最小显示值）。上述给出的是电计手动温度补偿器，在进行具体标称温度刻度点的温度补偿器误差检定之前的功能检验方法。对于电计自动温度补偿器，可参照上述方法进行温度补偿器功能检验。否则当我们遇到如下情况，也无法据规程判该0.01级电计不合格。

该电计在25℃对电计标定后，检定温度补偿器引起的示值误差情况如表2所示：









表2 电计温度补偿器引起的示值误差检定记录

温温补偿器示值/℃
输入的pH值

/ pH
电计示值/pH
误差

/ pH
数据处理后/ 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




实际上该电计在25℃对电计标定后，当温度补偿器设置不同温度时，已出现了如表3所示影响正常使用的情况。



表3  在25℃对该电计标定后温度补偿器设置不同温度时示值

温度补偿器

标称温度/℃
输入0.00pH时的

示值/pH
输入6.00 pH时的

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    结语

     准确严谨地给出被检计量器具的计量性能要求术语，不仅能使计量检定人员，更好地理解和执行相应的检定项目，而且能使计量器具的使用者更好地利用计量检定人员出具的检定证书，充分发挥计量器具的作用。



参考文献

[1]JJG119-2005《实验室pH(酸度计)计》.

[2]JJG119-1984《实验室pH(酸度计)计》.

[3]JJG757-2007《离子计》.

dengcaihong

什么是电计？