姚 尧 ，田郁郁 ，高 顺 ，巩 莹

（1 天津市计量监督检测科学研究院，天津 300192）

（2 国家电网公司天津市电力公司培训中心，天津 300170）

硅酸根分析仪示值误差测量结果的不确定度评定

姚 尧1，田郁郁1，高 顺1，巩 莹2

（1 天津市计量监督检测科学研究院，天津 300192）

（2 国家电网公司天津市电力公司培训中心，天津 300170）

文中为了规范硅酸根分析仪的校准过程，保证溯源有效性，以示值误差建立不确定度评定模型，计算校准过程的不确定度。依据硅酸根分析仪校准规范，从测量重复性、分辨力、二氧化硅标准溶液的不确定度、稀释过程使用的玻璃量具等角度出发，分析校准过程中引入的各类不确定度，计算其灵敏度，分别评定＞100μg/L及≤100μg/L量程的硅酸根分析仪校准结果不确定度，确保其在环境保护、安全生产方面提供数据保证。

硅酸根分析仪；不确定度；示值误差

硅酸根分析仪用于水中硅酸根含量的测定，广泛应用于石油提炼、化工生产、冶金锻造、工业循环水处理行业。其测量结果准确度有可观的经济效益，硅酸根分析仪计量标准的建立对天津市硅酸根分析仪器的量值统一和有效溯源具有重要意义，对于企业安全生产、在线监控具有重大价值。

1 测量方法

1.1 测量依据

JJF 1539-2015《硅酸根分析仪校准规范》[1]；

JJF 1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》[2]

1.2 环境条件

环境温度：10℃～35℃；

相对湿度：≤85%RH；

为保证环境要求，不确定度评定实验要求环境恒温恒湿。

1.3 被测对象

满量程为200μg/L的HK-218型号硅酸根分析仪、满量程为50μg/L的HD-2023型号硅酸根分析仪。

1.4 检定用设备

1.5 测量原理

硅酸根分析仪用于水中硅酸根含量的测定，根据朗伯比尔定律，通过检测溶液吸光度计算出入射光强度，进而推算出溶液中硅酸根含量。朗伯比尔定律数学表达式如下：

利用水中可溶性硅与钼酸铵发生反应显色，当一束平行单波长光经过含有吸光物质的有色溶液，部分光被吸收，当吸收层厚度不变时，吸光度与含吸光物质的有色溶液浓度成正比，硅酸根分析仪的光电检测装置将光信号转化成电信号，经过计算后转换成硅酸根含量。

使用经过检定合格的A级容量瓶、分度吸量管对100μg/mL的二氧化硅标液稀释，分别稀释至仪器满量程的20%、40%、60%。仪器经校准后，分别记录上述三点处的示值，每点测量三次，计算测量平均值与标称值的相对误差为仪器示值误差。

根据检定规程的要求，测量浓度约为满量程80%的二氧化硅标液，相同条件下测量六次，其相对标准偏差为仪器重复性。

2 测量模型

仪器示值误差利用如下公式计算：

满量程≤100μg/L的仪器，最大允许误差用式1表示；满量程＞100μg/L的仪器，最大允许误差用式2表示。

3 方差及灵敏度

对于满量程＞100μg/L的仪器不确定度的计算可以由公式（2）中导出：

4 各分量的标准不确定度

4.1 被测硅酸根分析仪测量结果重复性引入的标准不确定度 [3-4]

被测硅酸根分析仪测量结果重复性引入的标准不确定度，考虑测量时得到数据的分散性，测量中分别使用满量程为50μg/L、200μg/L的硅酸根分析仪，测量浓度为满量程80%的二氧化硅标液，在重复性条件下，连续测量六次得到的数据如表1所示。

表1 连续测量六次的数据表

按贝塞尔公式计算：

按检定规程要求以三次测量结果的算术平均值作为测量结果，因此得到满量程为50μg/L、200μg/L的硅酸根分析仪重复性引入的标准不确定度分别为：、

4.2 被测硅酸根分析仪分辨力引入的不确定度

选用满量程为50μg/L的仪器分辨力为0.1μg/L，由此引入的不确定度为：。选用满量程为200μg/L的仪器，仪器分辨力为0.1μg/L，由此引入的不确定度为：。

由实验数据可知，当测量结果的重复性引入的不确定中已经包含分辨力引入的不确定度时，不再考虑分辨力引入的不确定度分量， 因 此 满 量 程 为 50μg/L、200μg/L的 硅酸根分析仪由测量仪器引入的不确定度及相对不确定度别为：

4.3 二氧化硅标准溶液定值引入的不确定度

4.4 稀释二氧化硅标准溶液使用的容量瓶引起的不确定度

在稀释相应二氧化硅标液时，使用A级200mL容量瓶， 允差不超过±0.15mL。 计量结果服从均匀分布，取由此容量瓶引入的不确定度满量 程 为50μg/L的 仪 器 选 取 40μg/L处，满量程为 200μg/L的仪器选取160μg/L处，

4.5 稀释二氧化硅标准溶液使用的分度吸量管引起的不确定度

在稀释相应二氧化硅标准溶液时，使用A级1mL分度吸量管，允差不超过±0.008mL。计量结果服从均匀分布，取由此分度吸量管引起的不确定度满量程为50μg/L的仪器选取40μg/L处，满量程为200μg/L的 仪 器 选 取 160μg/L处，

5 合成不确定度

表2 满量程≤100μg/L的仪器不确定度及灵敏度汇总及计算表

表3 满量程＞100μg/L的仪器不确定度及灵敏度汇总及计算表

6 扩展不确定度的计算

7 结语

硅酸根分析仪在环境监测、安全生产方面有重要的应用价值，文中根据JJF 1539-2015《硅酸根分析仪校准规范》对硅酸根分析仪示值误差的不确定度进行分析与评定，为硅酸根分析仪测量结果的可信度提供了理论依据，为法定计量机构建立计量标准提供重要参考价值。

[1]全国环境化学计量技术委员会.JJF 1539-2015 硅酸根分析仪校准规范[s].北京：中国计量出版社，2006.

[2]全国法制计量管理委员会.JJF 1059-2012测量不确定度的评定与表示[s].北京：中国标准出版社，2012.

[3]倪育才.实用测量不确定度评定[M].北京:中国检验出版社，2014.

[4]上海市计量测试技术研究院.常用测量不确定度评定方法及应用实例[M].北京：中国计量出版社，2001.

Evaluation of Uncertainty in Measurement Results Error of Silicate Analyzer

YAO Yao1, TIAN Yuyu1, GAO Shun1, GONG Ying2
(1 Tianjin Institute of Metrological Supervision and Testing, Tianjin 300192, Tianjin, China)(2 State Grid Tianjin Power Training Center,Tianjin 300170, Tianjin, China)

In order to standardize the calibration process of thesilicate analyzer and ensure the validity of the traceability, this paper establishes the uncertainty evaluation model of the value error and calculates the uncertainty of the calibration process. Based on the silicate analyzer calibration specifications, from the perspective of measuring repeatability and resolution, the uncertainty of the silicon dioxide standard solution, and the measuring glass in the process of dilution, the author analyzes the uncertainty of calibration process, calculates its sensitivity and assesses the uncertainty of calibration results of silicate analyzer, which the range is greater than 100μg/Land less than or equal to100μg/L, to ensure that the data provides the basis in terms of environmental protection and safety in production.

Silicate analyzer; Uncertainty; Measurement results error

2017-08-08

姚 尧，女，天津市计量监督检测科学研究院医疗室，助理工程师，硕士

田郁郁，男，天津市计量监督检测科学研究院医疗室，工程师，硕士

高 顺，男，天津市计量监督检测科学研究院车检室，工程师，硕士

巩 莹，女，国网天津市电力公司培训中心技术技能部，助理培训师，硕士