張寶華，郝靜坤，洪釧

滲透壓摩爾濃度測(cè)定儀示值誤差測(cè)量結(jié)果的不確定度評(píng)定

張寶華，郝靜坤，洪釧

（河北省計(jì)量監(jiān)督檢測(cè)院，石家莊 050051）

利用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)對(duì)滲透壓摩爾濃度儀器的示值誤差進(jìn)行了重復(fù)檢測(cè)，通過(guò)建立數(shù)學(xué)模型，對(duì)示值誤差測(cè)量結(jié)果不確定度進(jìn)行了評(píng)定，主要包括測(cè)量重復(fù)性、標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)、儀器分辨力引入的不確定度。當(dāng)測(cè)量點(diǎn)為200，400，500，600，700 mOsmol／kg時(shí)，相對(duì)擴(kuò)展不確定度分別為0.95%，1.0%，0.7%，0.6%，0.5%(k=2)。

滲透壓摩爾濃度測(cè)定儀；標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)；示值誤差；不確定度

滲透壓摩爾濃度測(cè)定儀主要應(yīng)用于醫(yī)學(xué)臨床、制藥，以及生物、植物、衛(wèi)生制品、食品飲料等領(lǐng)域的水溶液滲透壓摩爾濃度的測(cè)定。由于目前國(guó)家還沒(méi)有統(tǒng)一的檢定規(guī)程或校準(zhǔn)技術(shù)規(guī)范，給儀器實(shí)施檢定、校準(zhǔn)和相關(guān)不確定分析帶來(lái)諸多不便。為了滿(mǎn)足企業(yè)用戶(hù)需求，筆者在自編校準(zhǔn)方法的基礎(chǔ)上，對(duì)該類(lèi)型儀器實(shí)施校準(zhǔn)時(shí)的測(cè)量結(jié)果不確定度進(jìn)行了評(píng)定，為今后校準(zhǔn)工作的開(kāi)展建立基礎(chǔ)，同時(shí)為計(jì)量校準(zhǔn)工作提供參考。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1．1 測(cè)量過(guò)程簡(jiǎn)述

(1)測(cè)量依據(jù)：河北省計(jì)量監(jiān)督檢測(cè)院Z／JF-HXY-001-2013 《滲透壓摩爾濃度測(cè)定儀校準(zhǔn)方法》。

(2)測(cè)量環(huán)境條件：溫度為5～30℃，相對(duì)濕度為20%～85%。

(3)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)：中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院研制的氯化鈉溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，GBW（E）130367～GBW（E）130373。

(4)被測(cè)對(duì)象：天津天河醫(yī)療器械公司生產(chǎn)的SMC30B型滲透壓摩爾濃度測(cè)定儀。

1．2 測(cè)量方法

測(cè)量前選用純化水(實(shí)驗(yàn)室一級(jí)用水)、300 mOsmol／kg和700 mOsmol／kg標(biāo)準(zhǔn)溶液分別對(duì)儀器零點(diǎn)和量程進(jìn)行校準(zhǔn)，完成兩項(xiàng)校準(zhǔn)后進(jìn)入測(cè)量狀態(tài)。取50μL（100～700）mOsmol／kg的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)注入干燥潔凈的測(cè)定管中并將其固定在測(cè)量探頭上，手動(dòng)或自動(dòng)將盛有溶液的測(cè)定管移至預(yù)冷室中測(cè)量其滲透壓摩爾濃度，逐次從低到高對(duì)各點(diǎn)進(jìn)行10次重復(fù)性測(cè)量[1]。

2 數(shù)學(xué)模型

由于校準(zhǔn)方法中，儀器示值誤差是針對(duì)不同測(cè)量范圍采用以下兩種方法進(jìn)行計(jì)算，因此在進(jìn)行不確定度分析時(shí)，分別采用相對(duì)應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。

(1)滲透壓摩爾濃度小于或等于300 mOsmol／kg時(shí)數(shù)學(xué)模型：

式中：ΔOs——示值誤差，mOsmol／kg；

Os——標(biāo)準(zhǔn)溶液標(biāo)準(zhǔn)值，mOsmol／kg。

靈敏系數(shù)：

(2)滲透壓摩爾濃度大于300 mOsmol／kg時(shí)數(shù)學(xué)模型：

式中：ΔOs——示值誤差，mOsmol／kg；

Osi——測(cè)量點(diǎn)算術(shù)平均值，mOsmol／kg；

Os——標(biāo)準(zhǔn)溶液標(biāo)準(zhǔn)值，mOsmol／kg。

靈敏系數(shù):

3 不確定度來(lái)源

不確定度主要來(lái)源于以下幾方面：

(1)測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度；

(2)儀器分辨力引入的不確定度；

(3)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)引入的不確定度。

4 不確定度評(píng)定

4．1 重復(fù)測(cè)量引入的不確定度

選擇200，400，500，600，700 mOsmol／kg的氯化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液，從低到高對(duì)各點(diǎn)分別進(jìn)行10次重復(fù)測(cè)量[2]，得到5組測(cè)量數(shù)據(jù)，測(cè)量數(shù)值見(jiàn)表1。

表1 不同檢測(cè)點(diǎn)滲透壓摩爾濃度測(cè)量結(jié)果 mOsmol／kg

根據(jù)表1數(shù)據(jù)計(jì)算得各點(diǎn)的單次標(biāo)準(zhǔn)偏差：

s(a)=0.88 mOsmol／kg

s(b)=1.7 mOsmol／kg

s(c)=1.6 mOsmol／kg

s(d)=1.2 mOsmol／kg

s(e)=0.99 mOsmol／kg

為了提高測(cè)量的可靠性，按照Z(yǔ)／JF-XHY-001-2013 《滲透壓摩爾濃度測(cè)定儀校準(zhǔn)方法》，重復(fù)測(cè)量3次，所以各測(cè)量點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)不確定確度：

同理可得：

u(b)=0.98 mOsmol／kg

u(c)=0.92 mOsmol／kg

u(d)=0.69 mOsmol／kg

u(e)=0.57 mOsmol／kg

4．2 儀器分辨力引入的不確定度

測(cè)定儀分辨力為1 mOsm／kg，由儀表分辨力b導(dǎo)致的示值誤差區(qū)間半寬為b／2；包含因子k=因此分辨力為1 mOsmol／kg的測(cè)定儀的不確定度為u(F)=0.5／=0.29 (mOsmol／kg)。

由于測(cè)量重復(fù)性、分辨力是構(gòu)成測(cè)量過(guò)程中的兩個(gè)重要的影響量，則各點(diǎn)測(cè)量過(guò)程引入的標(biāo)準(zhǔn)不確度由這兩部分組成。

200 mOsmol／kg測(cè)量點(diǎn)時(shí)：

同理400，500，600，700 mOsmol／kg測(cè)量點(diǎn)時(shí)：

u1b=1.1 mOsmol／kg

u1c=1.0 mOsmol／kg

u1d=0.8 mOsmol／kg

u1e=0.7 mOsmol／kg

4．3 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)引入的不確定度

由國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)證書(shū)給出的溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)滲透壓摩爾濃度為200，400，500，600，700 mOsmol／kg時(shí)的相對(duì)擴(kuò)展不確定度(U)分別為1.5，1.9，2.3，2.8，3.2 mOsmol／kg。

則對(duì)應(yīng)各濃度點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

usa=0.75 mOsmol／kg

usb=0.95 mOsmol／kg

usc=1.2 mOsmol／kg

usd=1.4 mOsmol／kg

use=1.6 mOsmol／kg

5 示值誤差標(biāo)準(zhǔn)不確定度

5．1 測(cè)量點(diǎn)為200 mOsmol／kg時(shí)的合成不確定度

該項(xiàng)不確定度按式(1)模型進(jìn)行評(píng)定，則：

5．2 測(cè)量點(diǎn)大于300 mOsmol／kg時(shí)的合成不確定度

測(cè)量點(diǎn)大于300 mOsmol／kg時(shí)按式(2)模型進(jìn)行評(píng)定。

測(cè)量點(diǎn)為400 mOsmol／kg 時(shí)，相對(duì)合成不確定度：

同理測(cè)量點(diǎn)為500，600，700 mOsmol／kg時(shí)相對(duì)不確定度：urel，c=0.31%；urel，d=0.27%；urel，e=0.24%

6 示值誤差相對(duì)擴(kuò)展不確定度

取包含因子k=2，則各測(cè)量點(diǎn)示值誤差的相對(duì)擴(kuò)展不確定度[3]：

200 mOsmol／kg時(shí)：

U=uak=0.95×2＝1.9 (mOsmol／kg)

Urel,a=1.9／200＝0.95%, k=2

同理400，500，600，700 mOsmol／kg 時(shí)相對(duì)擴(kuò)展不確定度：

Urel,b＝urel,bk=0.51%×2＝1.0%, k=2

Urel,c＝urel,ck=0.31%×2＝0.7%, k=2

Urel,d＝urel,dk=0.27%×2＝0.6%, k=2

Urel,e＝urel,ek=0.24%×2＝0.5%, k=2

［1］ Z/JF-HXY-001-2013 滲透壓摩爾濃度測(cè)定儀校準(zhǔn)方法［S］.

［2］ CNAS-GL06:2006 化學(xué)分析中的不確定度評(píng)定指南［S］.

［3］ JJF 105.1-2012 測(cè)量不確定度評(píng)定與表示［S］.

Uncertainty Evaluation of Osmolarity Tester Indication Error Measurement Result

Zhang Baohua， Hao Jingkun， Hong Chuan
（Metrological Supervision and Testing Institute in Hebei Province, Shijiazhuang 050051, China）

The certified reference materials were used for measuring the detection error of osmolarity tester. Through the establishment of mathematical model，the uncertainty of indication error was evaluated, which included the repeatability of measurement，the reference material and the instrument resolving power uncertainty. The relative expanded uncertainty were 0.95%，1.0%，0.7%，0.6%，0.5% (k=2) respectively as the measuring point were 200，400，500，600，700 mOsmol／kg.

osmolarity molarity tester; reference material; indication error; uncertainty

O657.91

A

1008-6145(2014)01-0098-03

聯(lián)系人：洪釧； E-mail: hong_chuan@126.com

2013-10-28

10.3969／j.issn.1008-6145.2014.01.029