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基于MCM的pH计检定仪电阻测量不确定度的评定

李翔

李翔. 基于MCM的pH计检定仪电阻测量不确定度的评定[J]. 计量科学与技术,待出版 doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2024.0197
引用本文: 李翔. 基于MCM的pH计检定仪电阻测量不确定度的评定[J]. 计量科学与技术,待出版 doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2024.0197
LI Xiang. Evaluation of Uncertainty in Resistance Measurement for Verificating Meter for pH Meters Based on MCM[J]. Metrology Science and Technology. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2024.0197
Citation: LI Xiang. Evaluation of Uncertainty in Resistance Measurement for Verificating Meter for pH Meters Based on MCM[J]. Metrology Science and Technology. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2024.0197

基于MCM的pH计检定仪电阻测量不确定度的评定

doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2024.0197
详细信息
    作者简介:

    李翔(1987-),广州中广测计量检测技术有限公司一级注册计量师,研究方向:电磁学及化学计量校准,邮箱:422543697@qq.com

Evaluation of Uncertainty in Resistance Measurement for Verificating Meter for pH Meters Based on MCM

  • 摘要: pH计检定仪作为检定校准pH(酸度)计、离子计、自动电位滴定仪等仪器电计部分的计量标准装置,在电化学计量领域中起到重要作用。随着JJG 919-2023《pH计检定仪检定规程》的发布,其规程一直未提供pH计检定仪高阻器电阻测量结果的不确定度的有关内容。通过运用国际通用的不确定度评定方法(GUM法)与蒙特卡洛方法(MCM法)对pH计检定仪高阻器的阻值测量结果进行不确定度评定。首先,采用GUM法对高阻器阻值的测量不确定度进行评定,通过采用MCM alchimia软件来对MCM法对其测量结果的不确定度评定。为了验证MCM alchimia软件对MCM法的有效性,使用运算和可视化更为完善的MATLAB软件对其MCM法以及自适应MCM法计算结果的比较,结果表明MCM alchimia软件计算得到的不确定度结果与MATLAB编程所得到的不确定度结果是一致的。另外,通过采用JJF1059.2-2012中用MCM法验证GUM法结果的方法,对GUM法评定pH计检定仪高阻器阻值测量结果不确定度的适用性,结果未能通过验证。因此,应用MCM法并通过MCM alchimia软件在pH计检定仪高阻器电阻测量不确定度评定方法的标准化提供参考。
  • 图  1  pH计检定仪高阻器阻值校准的接线图

    Figure  1.  Wiring diagram for high resistance value verificating meter for pH meters.

    图  2  Equations group中的数学模型

    Figure  2.  Mathematical models in the Equations group

    图  3  SIMULATION DATA界面数据

    Figure  3.  Simulation Data Interface Information

    图  4  CORRELATION MATRIX界面显示

    Figure  4.  Wiring diagram for high resistance value calibration of pH meter verification instrument.

    图  5  MCM Alchimia的计算结果界面

    Figure  5.  MCM Alchimia Calculation Results Interface

    图  6  pH计检定仪高阻器1 GΩ阻值测量概率分布

    Figure  6.  The probability distribution of the resistance measurement of the 1GΩ high resistor in the verificating meter for pH meters

    表  1  各分量标准不确定度汇总表

    Table  1.   Summary table of standard uncertainty of each component

    不确定度分量 不确定度来源 u(xi)的值 灵敏系数ci ui(GΩ)
    $ u({\bar E_1}) $ 1000 mV测量值 0.00225 mV 0.0010 GΩ·mV 2.3×10−6
    $ u({\bar E_1}) $ 采样电压测量值 0.24 mV 0.034 GΩ·mV 0.0082
    $ u({R_0}) $ 取样电阻不确定度 2.3×10−5 32 0.0007
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    表  2  测量模型的输入量及其服从的PDF

    Table  2.   Input quantities of the measurement model and their corresponding probability density functions (PDF)

    输入量分布参数
    期望μ标准偏差σ期望(a+b)/2半宽度(b-a)/2
    E01N(μ,σ2)1000.001 mV0.00027 mV
    E02R(a,b)0 mV0.0039 mV
    E11N(μ,σ2)29.885 mV0.169 mV
    E12R(a,b)0 mV0.000249 mV
    E13N(μ,σ2)0 mV0.005 mV
    R0N(μ,σ2)0.0299930.000022
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    表  3  MCM结果及扩展不确定度结果

    Table  3.   MCM results and expanded uncertainty results /GΩ

    高阻器阻值测量结果标准不确定度扩展不确定度(k=2)
    R0.9740.0060.011
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    表  4  几种方法不确定度结果的比较

    Table  4.   Comparison of uncertainty results from several methods /GΩ

    不确定度评定方法
    (运用软件)
    测量值标准不确定度95%包含区间
    GUM0.9740.006[0.962,0.986]
    GUM
    (MCM Alchimia)
    0.9740.006[0.962,0.986]
    MCM
    (MCM Alchimia)
    0.9740.006[0.962,0.985]
    MCM
    (MATLAB)
    0.9740.006[0.962,0.985]
    自适应MCM
    (MATLAB)
    0.9740.006[0.962,0.985]
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    表  5  GUM法的验证汇总表 /GΩ

    Table  5.   Summary table of validation for the GUM method

    容差δyUpdlowdhigh是否通过验证
    0.0050.970.020.0120.005
    0.00050.9740.0120.000490.0012
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出版历程
  • 收稿日期:  2024-06-20
  • 录用日期:  2024-07-22
  • 修回日期:  2024-07-23
  • 网络出版日期:  2024-10-14

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