对酸度计电计自动温度补偿器引起示值误差检定的探讨

对酸度计电计自动温度补偿器引起示值误差检定的探讨
The Investiga tion and D iscussion of the Ac idom e te r E lec tricityM e te r the Au tom a tion
Tem pe ra tu re Com pensa tor A rouses the E rror to the Show ing Va lue
蒋　欣
(南京市计量测试所,江苏南京210037)
摘　要:本文提出了对酸度计电计自动温度补偿器引起示值误差检定的探讨。
关键词:酸度计;温度补偿;示值误差
　　酸度计是广泛应用于现代社会中诸多领域,量大面广的常用分析仪器,酸度计检定也是化学计量中最经典的项目。2006年3月5日起施行的JJG119 - 2005实验室pH (酸度)计检定规程,明确了酸度计电计自动温度补偿器引起的示值误差这一计量性能为必须检定的项目之一。虽然我们各地计量检定结构都开展了对酸度计的检定工作,但是我们在实际检定工作当中,面对国家新的检定规程和那些电极与温度传感器“一体化”的酸度计,尤其是国外进口的电极与温度传感器“一体化”的酸度计。我们的检定人员不得不遇到两个急待解决的问题。
1　标准器的标准毫伏信号如何输送给被检电计在检定时要想电计与温度传感器“一体化”的酸度计其温度补偿电路正常工作,就必须把温度传感器与电计连接上。这时标准器的毫伏信号就无法输送到电计上。如果检定人员比较了解酸度计的内部结构、或具备一定的电路方面的相关知识,这个问题是可以解决的。
但面对不同型号、不同厂家生产的仪器,区分电极输入口和温度传感器输入口必竟是一件麻烦的事,况且还有如何连接的问题。而对那些不具备上述能力的检定人员来说,遇到这些问题就有可能无法进行检定工作。
问题的提出使我们联想到如果有一种转换连接装置(转换盒) ,检定工作就会变得快捷方便。这种“转换盒”要具有较好的通用性,即能够满足各种型号、各个厂家生产的酸度计检定需要。如何解决这个问题看来还要进行认真的调研和精心的设计。我们目前使用的酸度计检定仪器有不少是各地检定机构研发的产品,这些产品确实给酸度计检定工作带来不少便利。笔者在这里建议酸度计检定仪的生产单位能够根据新规程要求尽快研制出这种“转换盒”。以满足目前酸度计检定工作需要。
2　温度补偿器如何获得不同的温度点
根据JG119 - 2005实验室pH (酸度)计规程要求,酸度计电计自动温度补偿器引起的示值误差,要将温度探头放至恒温水浴槽中(获得稳定温度点)进行检定。并且要求选择包括温度补偿器两端在内的温度点不少于五个。通常实验室用自动温度补偿的酸度计,都设有手动温度补偿功能,范围在(0～60) ℃之间。自动温度补偿就算在这个范围以内吧。这样0℃和60℃两个点再加上中间取的三个点,共五个温度点。如果我们的实验室仅有一台恒温水浴槽,检定酸度计电计自动温度补偿器引起的示值误差所需要的时间是可想而知的。这是因为恒温槽从一个温度点变到另外一个温度点需要制冷(制热)的时间和温度恒定的时间。目前从市场上购买的恒温水槽一般都是通用型的,其槽体都很大,对制冷来说设备工作的时间更长。另外一个解决问题的办法是实验室购置多台恒温水浴槽,如果要满足检定规程要求,就需要有三台带制冷功能,两台具有制热功能的恒温水槽。这样一来一是设备资金投入太大, (目前市场上一台压缩机制冷的恒温水浴槽价格在5～6千元左右) 。二是设备数量多了实验室的供电、设备摆放及日常维护都是个问题。三是现场检定时设备是不可能带至现场的(现在酸度计检定工作到现场进行已经是很普遍) 。
酸度计作为一种数量较多,使用领域较广的常见计量仪器,从对多数酸度计检定结果来看,应该说现在多数酸度计的示值误差这一计量性能还是能满足检定规程的要求,而温度补偿引起的示值误差则往往不能满足检定规程要求。所以JJG119 - 2005《实验室pH (酸度)计》检定规程,要求对电计自动温度补偿引起的示值误差进行检定我认为是必要的。见于以上情况,酸度计检定工作人员希望拥有一种轻便、快捷符合检定规程要求的恒温随便水槽已经是一个急待解决的事。为了使我们的检定工作更加科学严谨,提高对酸度计检定工作的效率。笔者在这里提出一个可以解决和探讨的多点恒温水槽的制作方案以供同行参考。
从我们现在所见到的实验室用酸度计情况看,不论是电极和温度传感器“一体化”的温度传感器,还是独立的温度传感器, 它们的体积都不大, 一般直径小于15mm,长度小于150mm,因此它们的热容量也不大。这样试验用的恒温水槽体积也就没有必要做的太大,温度介质的体积也就缩小了。现在半导体制冷(制热)技术已经得到很好的应用(如车用冰箱) ,相应的半导体制冷模块也比较好买,价格也适中。加上开关电源在技术上已经成熟可靠,应用广泛、产品繁多。如果把这些成熟的器件应用到我们所需要的恒水槽上,使五个恒温水槽组合在一起,同时工作。这样得到检定所需的五个温度点、不但缩短了恒温时间,而且设备的重量和体积都得到减轻和缩小。现场
检定工作就有了设备保障。同时半导体制冷(制热)器件工作时很低的噪音。
通过试验,两个60W ( 40mm ×40mm)半导体模块,在室温度为30℃的环境下,把400ml的30℃水降温至2℃时需要的时间为45分钟,升温至60℃只需要20分钟。试验说明用400mml水(0℃用酒精)作温度介质,只要设计合理,采用较好的保温材料保温,在一个小时内获得0℃、15℃、35℃、45℃、60℃这五个温度点是有可能的。(如果低温度点用水作温度介质,建议温度点设定
在2℃为好) 。研制这种实用型的五点恒温水槽,设计的主要意向有两种,一种是实验室型,另一种是便携带型。从恒温槽控温原理上讲可以是介质循环温度控制型、和直接温度控制型两种。预计每一台造价小于2500元,技术上主要解决的难点是缩短恒温时间、缩小恒温槽体积、减轻设备重量等。以上是我对如何制作实用型恒温水槽的设想和意见,希望读者和有兴趣的同行提出您的宝贵意见和建议,或共同合作研制。