冰点渗透压计不确定度

FW-7J冰点渗透压计示值误差测量不确定度评定[摘要]冰点渗透压计是广泛应用于制药企业的渗透压检测仪器，文章介绍冰点渗透压示值误差测量结果不确定度评定的方法。[关键词]冰点渗透压计；合成不确定度；测量结果1．概述冰点渗透压计是用于测量溶液的晶体渗透压或渗摩尔浓度的仪器，冰点渗透压计工作原理是以冰点的下降值与溶液的摩尔浓度成正比例关系为基础。采用高灵敏度的感温元件—半导体热敏电阻测量溶液的结冰点，通过电量转换为渗透压单位（mOmsm/kg）而实现。本仪器已经直接将所测溶液的冰点值转换成渗透压单位显示样品的渗透压读数。FW-7J冰点渗透压计示值误差测量不确定度可以通过采用计量校准来确定。在测量现场校准所评定的测量不确定度，不仅反映了测量设备本身的不确定度，而且包括人员、系统、方法、环境条件等诸误差因素引入的不确定度，可以满足预期使用的计量要求。在校准过程中仪器设有自动的定标操作模式，在冷槽内加入约40ml的不冻液，开机预热，待冷槽温度自动平衡在设定的控制温度点。按C键，显示300口，表示定标300mOsm/kg（按D键，可选择定标300mOsm/kg或800mOsm/kg）；在试管中加入1mL标定液。在冷槽中放入定标液试管和测量头按B键，样品温度逐渐下降，仪器显示样品温度的变化，在达到强振温度时仪器自动强振，当样品温度的变化达到所定义的渗透压值时，仪器显示300E（或800E），按C键，显示300P（或800P），表示定标值已存入机内，重复以上步骤进行800mOsm/kg点的定标。定标完成后，用300mOsm/kg的定标液作为样品进行测量重复性测试，记录原始数据。1.1测量依据：Q/DAAK16-2001全自动冰点渗透压计企业标准；《FW-7J冰点渗透压计校准操作规程》。1.2测量环境：温度（10~30）℃；相对湿度≤75%RH。表1.定标液的主要技术指标1.3测量标准：冰点渗透压计氯化钠定标液1.4被测对象：评定的对象为FW-7J冰点渗透压计，测量范围（50~1200）mOsm/kg，分辨力为1mOsm/kg，最大允许误差±2%。2．数学模型△F=Fd-Fs式中：△F——冰点渗透压计的示值误差；Fd——冰点渗透压计的显示值；Fs——冰点渗透压计氯化钠定标液标准值；灵敏系数11FCdF12FCSF技术指标（XX计量院提供）型号规格300mOsm/kg800mOsm/kg相对误差0.43%0.38%相对标准偏差0.28%0.33%检测报告编号：200509-3-9602283．标准不确定度评定3.1标准不确定度分量来源3.1.1测量重复性导致的标准不确定度u(Fd1)3.1.2FW-7J冰点渗透压计显示值分辨力导致的标准不确定度u(Fd2)3.1.3冰点渗透压计氯化钠定标液引入的标准不确定度u(FS)3.2标准不确定度分析3.2.1由Fd项影响量引入的标准不确定度u(Fd)3.2.1.1测量重复性导致的标准不确定度u(Fd1)测量重复性导致的标准不确定度u(Fd1)可以用渗透压值为300mOsm/kg的定标液作为样品进行测量重复性测试，通过连续测量得到的测量列，采用A类方法进行评定。在同一个300mOsm/kg渗透压点上进行连续测量，依据“4d”检验法剔除异常值后，得到10次测量值列：平均值为dF—=301.4mOsm/kg实验标准偏差为112_nFSnidiF）（=0.70mOsm/kg自由度mjjvV111=m(n-1)=9)110(13.2.1.2FW-7J冰点渗透压计显示值分辨力导致的标准不确定度u(Fd2)u(Fd2)可以采用B类方法进行评定。冰点渗透压计分辨力为1mOsm/kg，由仪表分辨力b导致的示值误差区间半宽为a=b/2;包含因子k=3。可靠性90%，自由度估计为50。因此，分辨力为1mOsm/kg的冰点渗透压计：u(Fd2)=0.5/K=0.5/3=0.29mOsm/kg3.2.1.3Fd项输入影响量合成标准不确定度u(Fd)计算u(Fd)=)()(2212FuuddF29.070.022=0.76mOsm/kg各项代入公式可得)(deffFV=133.2.2由冰点渗透压计氯化钠定标液引入的标准不确定度u(FS)采用B类不确定度评定方法，根据上海市计量测试技术研究院提供的检测报告结果，冰点渗透压计氯化钠300mOsm/kg定标液的相对标准偏差为0.28%。u(FS)=s(FS)=300×0.28%=0.84mOsm/kg根据上海市计量测试技术研究院检测结果的可靠性为95%，自由度按保守估计取100。序号12345测量值Fd（mOsm/kg）301302302303301序号678910测量值Fd（mOsm/kg）301301301301301VFuVFuFuVddddeffF2241144)(()()(）100)(SeffF4．合成标准不确定度的评定4.1灵敏系数4.1.1数学模型△F=Fd-Fs4.1.2灵敏系数11FCdF12FCSF4.2输入量标准不确定度汇总表表2.输入量的标准不确定度汇总表4.3合成标准不确定度的计算输入量Fd及Fs相互间彼此独立，所以合成标准不确定度可按下式得到：2221)(.)(.)(FFcuSdFcuCu=2284.076.0=1.13mOsm/kg4.4合成标准不确定度的有效自由度计算合成标准不确定度的有效自由度为：vFcvFcuvsdFceffuu2421414)()()(veff53取整为505.扩展不确定度的评定取置信率P=95%，按有效自由度veff查t分布表01.2)300(9595FK扩展不确定度U95为)(.9595FCuKU=2.01×1.13=2.3≈2mOsm/kg也可以表示为相对扩展不确定度%10095)95(FUUrel0.67%6.测量不确定度的报告与表示FW-7J冰点渗透压计在渗透压300mOsm/kg点示值误差的扩展不确定度U95＝2mOsm/kg（或表示为相对扩展不确定度Urel)95(=0.67%），由合成标准不确定度uc及基本有效自由度veff50置信概率p=95%的t分布临界值所得包含因子k=2.01而得。标准不确定度分量u(xi)不确定度来源标准不确定度分量值mOsm/kg灵敏系数Ci)(xCiiUmOsm/kg自由度viu(Fd)仪器显示值Fd项影响量引入的标准不确定度0.7610.7610u(Fd1)测量重复性引入的标准不确定度0.70————9u(Fd2)仪器分辨力引入的标准不确定度0.29————50u(FS)定标液误差引入的标准不确定度0.84-10.84100