JJF(陕) 128-2025 氧化还原电位(ORP)测定仪校准规范
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资料介绍
陕西省地方计量技术规范
JJF(陕)128-2025
氧化还原电位(ORP)测定仪校准规范
Calibration Specification for Oxidation-Reduction Potential (ORP) Meters
2025-05-14 发布2025-11-14 实施
陕西省市场监督管理局发布
归口单位:陕西省市场监督管理局
主要起草单位:陕西省计量科学研究院
陕西国华现代测控技术有限公司
参加起草单位:汉中市质量技术监督检验检测中心
本规范由陕西省市场监督管理局负责解释
本规范主要起草人:
李域(陕西省计量科学研究院)
黄金梅(陕西省计量科学研究院)
杨嘉泉(陕西国华现代测控技术有限公司)
参加起草人:
龚乐(汉中市质量技术监督检验检测中心)
姚慧珺(陕西省计量科学研究院)
刘盼(陕西省计量科学研究院)
毕营(陕西国华现代测控技术有限公司)
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I
目录
引言......................................................................................................................................(Ⅱ)
1 范围..................................................................................................................................(1)
2 引用文件...........................................................................................................................(1)
3 术语..................................................................................................................................(1)
4 概述..................................................................................................................................(2)
5 计量特性...........................................................................................................................(2)
6 校准条件...........................................................................................................................(2)
6.1 环境条件........................................................................................................................(2)
6.2 测量标准及其他设备....................................................................................................(3)
7 校准项目和校准方法.......................................................................................................(3)
7.1 电计电位示值误差........................................................................................................(3)
7.2 电计电位重复性............................................................................................................(4)
7.3 电计输入电流................................................................................................................(4)
7.4 电计输入阻抗................................................................................................................(5)
7.5 温度示值误差................................................................................................................(5)
7.6 仪器示值误差及示值重复性........................................................................................(6)
8 校准结果的表达...............................................................................................................(6)
8.1 校准结果处理................................................................................................................(6)
8.2 校准结果的不确定度....................................................................................................(6)
9 复校时间间隔...................................................................................................................(6)
附录A 氧化还原电位(ORP)标准溶液的制备方法..................................................... (7)
附录B 氧化还原电位(ORP)测定仪校准记录格式..................................................... (8)
附录C 校准证书内容及内页格式................................................................................... (10)
附录D 电计电位示值误差校准结果不确定度评定示例............................................... (12)
附录E 仪器示值误差校准结果不确定度评定示例....................................................... (14)
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II
引言
本规范依据JJF 1071-2010《国家计量校准规范编写规则》、JJF 1001-2011《通用计
量术语及定义》和JJF 1059.1-2021《测量不确定度评定与表示》共同构成支撑本规范制
定工作的基础性系列规范。
在本规范的制订中,参照了JJG 119-2018《实验室酸度(pH)计》、JJG 814-2015
《自动电位滴定仪》、JJF 1547-2015《在线pH 计校准规范》中的部分内容。
本规范为首次发布。
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1
氧化还原电位(ORP)测定仪校准规范
1 范围
本规范适用于水溶液中氧化还原电位(ORP)测定仪(以下简称ORP 测定仪)的
校准。
2 引用文件
JJG 119-2018 实验室酸度(pH)计
JJF 1547-2015 在线pH 计校准规范
GB/T 6682-2008 分析实验室用水规格和试验方法
GB/T 20245.5-2013 电化学分析器性能表示第5 部分氧化还原电位
SL 94-1994 氧化还原电位的测定(电位测定法)
ASTM D 1498-14 Standard Test Method for Oxidation-Reduction Potential of Water
凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本规范;凡是不注日期的引用文件,
其最新版本(包括所有的修改单)适用于本规范。
3 术语与计量单位
氧化还原电位Oxidation-Reduction Potential(ORP)
氧化还原电位是将一个适当的指示电极插入氧化还原体系溶液中测得的电位,计量
单位为mV。在溶液中存在多个氧化还原体系时,测量到的是一种复合电位。用惰性电
极测得的氧化还原电位与氧化剂、还原剂活度之间的关系可以用能斯特方程式表示,见
式( 1 ):
red
OX
0 ln
F
n
E E RT (1)
式中:E —— 电极电位,V
0 E —— 标准电极电位,V;
R —— 理想气体常数(8.314472),J·K-1·mol-1;
T —— 热力学温度,K;
F —— 法拉第常数(96.485),kJ·V-1·mol-1。
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OX —— 氧化态活度,mol;
red —— 还原态活度,mol;
4 概述
ORP 测定仪是一种采用比较法测量介质中氧化还原电位的仪器。仪器主要由电计和
测量电极两部分组成。电计由阻抗转换器、电位放大器、功能调节器和显示器组成,测
量电极包含贵金属指示电极和标准参比电极,仪器结构如图1 所示。
贵金属指示电极
标准参比电极
阻抗转换器
电位放大器
功能调节器
显示器
测量电极电计
信号传输
图1. ORP 测定仪组成示意图
5 计量特性
电计电位示值误差:不超过±1%FS;
电计电位重复性:不大于2 mV;
电计输入电流:不大于6×10-12 A;
电计输入阻抗:不小于3×1010 Ω;
温度示值误差:不超过±0.5 ℃;
仪器示值误差:不超过±10 mV;
仪器示值重复性:不大于3 mV。
注:以上指标不适用于合格性判定,仅供参考。
6 校准条件
6.1 环境条件
环境温度:(15~35)℃ 相对湿度:≤ 85%。
供电电源:电压(220 ± 22)V,频率(50 ± 1)Hz。
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3
注:上述条件与制造商的产品规定不一致时,以产品说明书规定的环境条件为准。
6.2 测量标准及其他设备。
6.2.1 电子电位差计:电位示值误差应小于被校仪器电计电位示值误差的1/3;或使用
准确度等级优于或等于0.003 级的pH 计检定仪。
6.2.2 标准物质:应使用政府计量行政部门批准的pH 有证标准物质(邻苯二甲酸氢钾
pH 标准物质、混合磷酸盐pH 标准物质),扩展不确定度不大于0.01(k = 3)。
6.2.3 电子天平:实际分度值不大于0.1 mg,准确度等级○Ⅰ 级。
6.2.4 标准电阻:1 G(若使用检定仪,此项可不单独配备)。
6.2.4 恒温水槽:温度范围(5~60)℃,温度均匀性(最大温差)不超过± 0.1 ℃,温
度波动度不大于0.1 ℃/10min。
6.2.5 温度计:温度范围(5~60)℃,最大允许误差不超过± 0.1 ℃。
6.2.6 容量瓶:A 级。
6.2.7 醌氢醌(C12H10O4):CAS 号为:106-34-3,分析纯。
7 校准项目和校准方法
校准项目可根据被校仪器的预期用途选择使用。对校准规范的偏离,应在校准证书
中注明。
7.1 电计电位示值误差
开关K
高阻R
ORP 测定仪
(电计部分)
电子电位差计/pH 计检定仪
电压信号发
生器
图2.电计部分校准线路连接图
按图2 连接好线路,接通开关K,高阻R 短路,调节直流标准电位发生器使其
输出直流电压信号Es,记录电计示值Ei。校准点为0 mV、±10 mV、±50 mV、±100 mV、
±200 mV…直至仪器满量程电位值。按单向输入增加和输入减少的顺序各测一次,计算
两次测量结果的平均值i E 。按公式(2)计算每个校准点的电计电位示值误差Ei。其
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中,取绝对值最大值为电计示值误差的校准结果。
100%
f
s
E
E Ei E
i (2)
式中: i E —— 电计电位示值误差,%FS;
i E —— 两次电位测量结果的平均值,mV;
Es —— 直流标准电位发生器电压标准值,mV;
Ef —— 仪器满量程,mV。
7.2 电计电位重复性
按图2 连接好线路,断开开关K,高阻R 接通,调节直流标准电位发生器,使
其输出标准电位信号值300 mV,输入仪器电计,测量并记录电计示值m E ,重复测量6
次,按公式(3)计算电计电位示值重复性电计s 。
5
( )2
6
1
m
m E E
s电计(3)
式中: 电计s —— 电计电位重复性,mV;
E —— 6 次电位测量结果的平均值,mV;
m E —— 仪器电位示值,mV。
用同样的方法,输入标准电位信号-300 mV,按照公式(3)计算电计电位示值重
复性'
电计s 。取电计s 和'
电计s 中较大值为电计电位示值重复性。
7.3 电计输入电流
按图2 连接好线路,接通开关K,高阻R 短路,调节直流标准电位发生器,使
其输出零电位,记录仪器电计示值;然后断开开关K,高阻R 接通,再次记录仪器电
计示值。计算电计示值变化量E。重复测量3 次,计算3 次变化量的平均值E。按
公式(4)计算电计的输入电流I。
103
R
E
I (4)
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5
式中: I —— 电计的输入电流,A;
E —— 示值变化量E的平均值,mV;
R —— 直流标准电位发生器高阻R 的阻值,Ω。
7.4 电计输入阻抗
按图2 连接好线路,接通开关K,高阻R 短路,调节直流标准电位发生器,使
其向仪器电计输入300 mV 电压信号,记录电计示值E0;断开开关K,高阻R 接通,
重新调节直流标准电位发生器使其输出300 mV 的信号,记录电计示值E1。如此操作重
复3 次,分别计算E0 和E1 的平均值0 E 和1 E 。按公式(5)计算电计的输入阻抗Rd。
R
E E
R E
1 0
0
d (5)
式中:Rd —— 电计输入阻抗,Ω;
0 E —— 电计示值E0 的平均值,mV;
1 E —— 电计示值E1 的平均值,mV;
R —— 直流标准电位发生器高阻R 的阻值,Ω。
用同样的方法,校准输入-300 mV 标准信号时,仪器输入阻抗'
dR 。取Rd 和'
dR 中较
小值为电计的输入阻抗。
7.5 温度示值误差
将标准温度计和仪器温度探头放至恒温水槽中,在仪器正常使用温度范围内均匀选
取三个温度点(如10 ℃、25 ℃、40 ℃)。待温度平衡后,记录标准温度计温度s T 和
仪器温度探头的温度t T 。按公式(6)计算温度示值误差T 。
t s T T T (6)
式中:T —— 温度示值误差,℃;
t T —— 仪器温度探头的温度示值,℃;
s T —— 标准温度计温度示值,℃。
7.6 仪器示值误差及示值重复性
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6
选用附录A 表A .1 中的标准溶液,置于恒温水槽中恒温。在仪器正常工作条件下,
用一种标准溶液校准,之后测量另一种标准溶液。重复上述操作6 次。按公式(7)计
算仪器示值误差EORP,按公式(8)计算仪器示值重复性。
ORP ORP ORPs E E E (7)
5
( )2
6
1
ORP ORP
ORP
i
i E E
s (8)
式中: ORP E —— 仪器示值误差,mV;
EORP —— 仪器6 次测量的示值平均值,mV;
ORPs E —— 标准溶液的ORP 值,mV;
ORP s —— 仪器示值重复性,mV;
i EORP —— 仪器单次测量值,mV。
8 校准结果的表达
8.1 校准结果处理
经校准的ORP 测定仪出具校准证书,校准证书应符合JJF 1071 的要求,并给出各
校准项目名称和测量结果以及扩展不确定度。校准原始记录(推荐)格式见附录B,校
准证书内容及内页(参考)格式见附录C。
8.2 校准结果的不确定度
ORP 测定仪校准结果的不确定度按JJF 1059.1 的要求评定,校准结果不确定度评定
示例见附录D。
9 复校时间间隔
建议复校时间间隔不超过12 个月。
由于复校时间间隔的长短是由仪器的使用情况、使用者、仪器本身质量等诸因素所
决定的,因此,送校单位可根据实际使用情况自主决定复校时间间隔。
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附录A
氧化还原电位(ORP)标准溶液的制备方法
ORP 标准溶液的制备参考了ASTM D 1498-14《水的氧化还原电位的标准试验方法》
中的方法。
A.1 标准物质
pH 值分别为6.86 与4.00 的pH 有证标准物质,其不确定度不大于0.01(k=3)。
A.2 试剂及用水
醌氢醌(分析纯),去离子水(符合GB/T 6682-2015 分析实验室用水规格和试验
方法二级水的要求)。
A.3 制备方法
A.3.1 pH 缓冲溶液的制备
按照标准物质证书中的配制方法将pH 值分别为6.86(25℃)与4.00(25℃)的pH
有证标准物质溶解于去离子水中,混匀后备用。
A.3.2 ORP 标准溶液的制备
向250 mL A.3.1 中所列pH 缓冲溶液中各加入约3 g 醌氢醌混合均匀,确保在每种
溶液中使用过量的醌氢醌。表A-1 列出了20 ℃、25 ℃和30 ℃时醌氢醌ORP 标准溶
液的标准值。
上述标准溶液现配应现用。
表A-1 醌氢醌ORP 标准溶液在不同温度下的标准值
ORP(mV)
标准物质邻苯二甲酸氢钾pH 标准物质混合磷酸盐pH 标准物质
温度(℃) 20 25 30 20 25 30
参
比
电
极
Ag/AgCl 268 263 258 92 86 79
饱和甘汞223 218 213 47 41 34
氢电极470 462 454 295 285 275
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附录B
氧化还原电位(ORP)测定仪校准记录格式(供参考)
受控号: 证书编号第1 页共2 页
委托方/送检单位唯一识别号
计量器具名称温度
型号/规格湿度
出厂编号其他信息
制造单位校准地点
技术依据名称及代码
标准器信息
名称测量范围
不确定度/准确度等级
或最大允许误差
证书编号有效期至
1. 电极检查:
2. 电计电位示值误差:
标称值0 10 50 100 200 300 400 500 600 700 800 900
递增
递减
平均
标称值1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 量程
递增范围
递减
平均mV
标称值0 -10 -50 -100 -200 -300 -400 -500 -600 -700 -800 -900
递增
递减
平均
标称值-1000 -1100 -1200 -1300 -1400 -1500 -1600 -1700 -1800 -1900 -2000 示值
误差
(%FS)
递增
递减
平均
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氧化还原电位(ORP)测定仪校准记录格式(供参考)
受控号: 第2 页共2 页
3. 电计电位示值重复性
输入电位
(mV)
串联电阻
(109 Ω)
电计示值(mV) 电计电位示值重
1 2 3 4 5 6 复性(%)
300
-300
4. 电计输入电流:
高阻
(109 Ω)
电计示值变化量ΔE(mV) 输入电流
1 2 3 平均值(A)
5. 电计输入阻抗:
高阻
(109 Ω)
电位设置
(mV)
电计示值(mV) Rd
1 2 3 平均(Ω)
0 +300
+300
0 -300
-300
6. 温度示值误差
仪器温度示值(℃)
标准温度计示值(℃)
温度示值误差(℃)
7. 仪器示值误差及示值重复性
标准溶液温度: ℃ 标准溶液:校准用液: mV; 待测液: mV
仪器示值(mV)
1 2 3 4 5 6
平均值(mV)
仪器示值误差(mV)
仪器示值重复性(mV)
测量不确定度
校准员: 核验员: 校准日期: 年月日
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附录C
校准证书内容及内页格式
C.1 校准证书应至少包括以下信息:
a)标题:“校准证书”;
b)实验室的名称和地址;
c)进行校准的地点(如果与实验室的地址不同);
d)证书的唯一性标识(如编号),每页及总页数的标识;
e)送校单位的名称;
f) 被校对象的描述和明确标识;
g) 进行校准的日期,如果与校准结果的有效性和应用有关时,应说明被校对象的接收日期;
h) 如果与校准结果的有效性和应用有关时,应对被校样品的抽样程序进行说明;
i) 校准所依据的技术规范的标识,包括名称及代号;
j) 本次校准所用测量标准的溯源性及有效性说明;
k) 校准环境的描述;
l) 校准结果及测量不确定度的说明;
m)对校准规范的偏离的说明(若有);
n)校准证书或校准报告签发人的签名、职务或等效标识;
o)校准结果仅对校准对象有效的声明;
p)未经校准实验室书面批准,不得部分复制校准证书的声明。
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C.2 校准证书内页(参考)格式:
证书编号:XXXX-XXXX
校准结果
序号校准项目校准结果
校准结果的不确
定度(k=2)
1 电计电位示值误差
2 电计电位重复性
3 电计输入电流
4 电计输入阻抗
5 温度示值误差
6 仪器示值误差
7 仪器示值重复性
以下空白
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附录D
氧化还原电位(ORP)测定仪电计电位示值误差
校准结果不确定度评定示例
D.1 校准过程简述及测量模型
依据本规范7.1 条的方法,电计电位示值误差的校准是用ORP 测定仪直接测量直流
标准电位发生器输出的mV 信号,直流标准电位发生器的输出信号为标准值。ORP 测定
仪的测量值和直流标准电位发生器的标准值之差除以仪器的满量程为仪器电计电位示
值误差。
100%
f
s
E
E Ei E
i (D.1)
式中: i E —— 电计电位示值误差,%FS;
i E —— 两次电位测量结果的平均值,mV;
Es —— 直流标准电位发生器电压标准值,mV;
Ef —— 仪器满量程,mV。
D.2 不确定度的来源分析
在规范规定的环境条件下进行校准,温湿度等影响可以忽略不计。人员操作的影响
和被校准仪器的变动性可体现在测量的重复性中。从式(D.1)可以看出,Ef 为仪器的
满量程,为一常量,因此影响电计电位示值误差测量结果不确定度的因素主要为直流标
准电位发生器引入的不确定度和测量结果重复性引入的不确定度。
D.3 标准不确定度的评定
( ) ( ) ( s )
2
rel
2
rel
2
rel u E u E u E i i
D.3.1 标准不确定度的A 类评定
仪器测量的重复性引入的不确定度,根据ORP 测定仪电计电位示值重复性的指标
要求,6 次测量的相对标准偏差不大于2 mV,电计电位示值误差以2 次测量结果的平均
值进行计算,所以:
1.42mV
2
( ) 2mV i u E
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当电计电位满量程为±2000 mV 时,
100% 0.08%
2000
( ) 1.42 rel i u E
D.3.2 标准不确定度的B 类评定
直流标准电位发生器引入的不确定度。校准用直流标准电位发生器为0.003 级,mV
最大允许误差为±0.03%FS。
按均匀分布,直流标准电位发生器的mV 示值误差引入的标准不确定度为:
3
( ) MPE rel s u E
则直流标准电位发生器的电计电位示值误差引入的不确定度为:
( ) 0.02% rel s u E
D.4 标准不确定度分量一览表
根据上述分析及计算结果,列出不确定度分量一览表,见表D-1。
表D-1. 不确定度分量一览表
不确定度分量不确定度来源标准不确定度
( ) i u E 测量重复性引入的不确定度(0~±2000)mV 0.08%
( ) rel s u E 直流标准电位发生器引入的不确定度0.003 级0.02%
D.5 合成标准不确定度:
根据公式,
( ) ( ) ( s )
2
rel
2
rel
2
rel u E u E u E i i
计算电计电位示值误差的标准不确定度。取扩展因子k=2,其电计电位示值误差校
准结果的扩展不确定度为:
Urel(ΔEi)=0.2%,k=2。
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附录E
氧化还原电位(ORP)测定仪仪器示值误差
校准结果不确定度评定示例
E.1 校准过程简述及测量模型
按照仪器说明书要求对指示电极和参比电极进行预处理。分别将附录A 中的两种
醌氢醌标准溶液置于温度为(25.0±0.2)℃的恒温水槽中。使用标准水银温度计测量醌
氢醌标准溶液温度,待溶液温度稳定后,测量并记录溶液温度及仪器的电位示值Eyi。
各重复测量6 次,计算仪器电位示值平均值yi E ,与标准溶液氧化还原电位参考值比
较得到仪器电位示值误差。
's
yi yi E E E (E.1)
式中: yi E —— 仪器示值误差,mV;
yi E —— 6 次测量结果的平均值,mV;
's
E —— 标准溶液的ORP 值,mV。
根据能斯特方程可以得到:
ln10 pH 0
'
F
E E RT s (E.2)
式中: 0 E —— 标准电极电位,mV;
R —— 理想气体常数(8.314),J·K-1·mol-1;
T —— 热力学温度,K;
F —— 法拉第常数(96.5),kJ·V-1·mol-1。
合并公式(E.1)与公式(E.2)最终可以得到:
ln10 pH
F
E E RT yi yi (E.3)
E.2 灵敏系数
yi E 的灵敏系数: 1
yi
yi
E E
E
c
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T的灵敏系数: ln10 pH -1.4
F
R
T
E
c yi
T
pH的灵敏系数: ln10 -59.2
pH pH
F
E RT
c yi
E.3 不确定度的来源分析
确定度
依据本规范7.6条的方法,仪器示值误差的校准是用ORP 测定仪直接测量标准溶液
的ORP 值。ORP 测定仪的测量值和标准溶液的标准值之差为仪器示值误差。从式(E.3)
可以看出,影响仪器示值误差测量结果不确定度的因素主要为测量结果重复性引入的不
( ) yi u E 、温度引入的不确定度u(T)和pH 标准溶液引入的不确定度u(pH)。
E.4 标准不确定度的评定
E.4.1 测量结果重复性引入的不确定度( ) yi u E
将标准溶液置于25℃恒温水浴,液温达到(25±0.2)℃时,被校准仪器6 次测量
结果如表E-1 所示:
表E-1.ORP 测定仪仪器测量结果
pH/ORP ORP 测量结果(mV)
平均值
(mV)
s(mV)
4.00/86 mV 84 83 83 84 83 82 83 0.8
6.86/263 mV 261 260 260 259 260 261 260 0.8
实际校准过程中以6 次测量结果的平均值作为测量结果,因此,测量结果重复性引
入的不确定度为
6
u(E ) s yi ,则
0.33mV
6
( ) 0.8 4.00 yi u E , 0.33mV
6
( ) 0.8 6.86 yi u E
E.4.2 仪器分辨力引入的不确定度( ) ORP u E
被测仪器的分辨力为1 mV,按均匀分布进行计算得到,
0.29mV
2 3
( ) 1mV ORP u E
分辨力引入的不确定度小于重复性引入的不确定度,因此可以不考虑分辨力引入的
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JJF(陕)128-2025
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不确定度。
E.4.3 温度引入的不确定度u(T)
温度示值误差不能超过±0.5 ℃(即±0.5 K),按均匀分布进行计算可以得到:
0.29K
3
u(T) 0.5K
E.4.4 ORP标准溶液引入的不确定度u(pH)
pH 标准物质引入的不确定度可以从标准物质证书中获得,U=0.01,k=3,则
0.004
3
0.01
pH u
标准物质制备过程中引入的不确定度较小,此处可以忽略。
u(pH) 0.004
E.4.5 标准不确定度分量一览表
根据上述分析及计算结果,列出不确定度分量一览表,见表E-2。
表E-2. 不确定度分量一览表
不确定度分量不确定度来源标准不确定度灵敏系数
( ) yi u E 测量结果重复性引入的不确定度0.33 mV 1
u(T) 温度引入的不确定度0.29 K -1.4
u(pH) pH 引入的不确定度0.004 -59.2
E.5 合成标准不确定度:
根据公式,
( ) ( ) ( ) 2 2 (pH)
pH
u2 E c2u2 E c2u2 T c u yi E yi T
计算仪器示值误差的标准不确定度, ( ) 0.57mV yi u E 。
取扩展因子k=2,其仪器示值误差校准结果的扩展不确定度为:
( ) 0.57 2 2mV yi U E