JJF 1714-2018微量溶解氧测定仪型式评价大纲-（高清版）.pdf

中华人民共和国国家计量技术规范J J F1 7 1 42 0 1 8微量溶解氧测定仪型式评价大纲P r o g r a mo fP a t t e r nE v a l u a t i o no fL o w-l e v e lD i s s o l v e dO x y g e nM e t e r s 2 0 1 8-0 6-2 5发布2 0 1 8-0 9-2 5实施国 家 市 场 监 督 管 理 总 局 发 布微量溶解氧测定仪型式评价大纲P r o g r a mo fP a t t e r nE v a l u a t i o no fL o w-l e v e lD i s s o l v e dO x y g e nM e t e r sJ J F1 7 1 42 0 1 8 归 口 单 位:全国物理化学计量技术委员会 起 草 单 位:中国计量科学研究院广西壮族自治区计量检测研究院陕西省计量科学研究院 本规范委托全国物理化学计量技术委员会负责解释J J F1 7 1 42 0 1 8本规范主要起草人:修宏宇(中国计量科学研究院)冯可荣(广西壮族自治区计量检测研究院)孙喜荣(陕西省计量科学研究院)参加起草人:贺新洋(中国计量科学研究院)J J F1 7 1 42 0 1 8目 录引言()1 范围(1)2 引用文件(1)3 概述(1)4 法制管理要求(2)4.1 计量单位(2)4.2 准确度等级(2)4.3 标志(2)5 计量要求(2)6 通用技术要求(3)6.1 外观(3)6.2 溶解氧传感器(3)6.3 环境适应性(3)6.4 稳定性(3)7 型式评价项目表(4)8 申请单位应提交的技术资料和试验样机(4)8.1 提交的技术资料(4)8.2 提供样机的数量及样机的使用方式(4)9 型式评价项目的试验方法和条件以及数据处理和合格判据(5)9.1 计量性能试验(5)9.2 通用技术要求试验(8)1 0 型式评价结果的判定(1 0)1 1 试验项目所用计量器具和设备表(1 0)附录A 微量溶解氧测定仪型式评价原始记录格式(1 2)附录B 无氧水的配制方法(1 8)附录C 纯水中饱和溶解氧的浓度(1 9)J J F1 7 1 42 0 1 8引 言 本型式评价大纲以J J F1 0 1 52 0 1 4 计量器具型式评价通用规范和J J F1 0 1 62 0 1 4 计量器具型式评价大纲编写导则为基础性规范进行制定。本型式评价大纲的技术指标及试验方法参考了J J G1 0 6 02 0 1 0 微量溶解氧测定仪、G B/T2 0 2 4 5.42 0 1 3 电化学分析器性能表示 第4部分:采用覆膜电流式传感器测量水中溶解氧等文件。本型式评价大纲为首次发布。J J F1 7 1 42 0 1 8微量溶解氧测定仪型式评价大纲1 范围本型式评价大纲适用于分类编码为4 6 3 6 0 5 0 0的覆膜电极溶解氧测定仪中量程为(01 0 0)gL-1的微量溶解氧测定仪的型式评价。2 引用文件本规范引用了下列文件:J J G1 0 6 02 0 1 0 微量溶解氧测定仪G B/T2 0 2 4 5.42 0 1 3 电化学分析器性能表示 第4部分:采用覆膜电流式传感器测量水中溶解氧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 概述微量溶解氧测定仪应用于电力、电子、能源、化工等行业对工艺用水溶解氧含量的测试,通常由溶解氧传感器(或称溶解氧探头)和电子单元(或称二次仪表)组成。测量原理主要分为极谱法和荧光法,极谱法最为广泛。极谱法微量溶解氧测定仪(以下简称仪器)采用电化学极谱法传感器测量(01 0 0)gL-1范围内的水中溶解氧,图1为仪器的原理图。其工作原理如下:极谱法传感器的阴极通常为金或铂金,阳极多为银(也可为铅等其他金属),选择性透氧膜只能透过氧气等气体。当水样流过溶解氧传感器时,水样中的氧通过选择性透氧膜向膜内扩散,其扩散速率取决于通过透氧膜的氧分子浓度和温度梯度。水中溶解氧分子在极化电压的作用下在阴极还原,溶解氧传感器产生响应电流。在一定温度下,响应电流的大小与溶解氧含量成正比。响应电流通过变换电路,显示出水中溶解氧含量。在阴极上,氧被还原成氢氧化物:O2+2 H2O+4 e 4 OH-在阳极上,金属阳极被氧化成金属离子:M e+nC l-M e C ln+ne仪器的关键零部件为溶解氧传感器。1J J F1 7 1 42 0 1 8图1 极谱型微量溶解氧测定仪的原理图4 法制管理要求4.1 计量单位仪器应采用法定计量单位,微克每升(gL-1)。4.2 准确度等级仪器根据其线性误差等性能分为A级和B级。4.3 标志仪器应有铭牌。铭牌上应标明:制造厂名,产品名称及型号,制造年、月,出厂编号,测量范围,计量器具的等级。申请的样机应预留出计量器具型式批准标志及编号的位置。5 计量要求A级、B级仪器的计量性能要求列于表1。表1 仪器计量性能要求仪器级别仪器计量性能要求残余电流引起的零点偏移gL-1零点漂移(gL-1)h-1溶解氧线性误差gL-1溶解氧示值重复性gL-1温度传感器示值误差响应时间sA不超过12不超过23不超过0.54 5B不超过51 0不超过51 0不超过1.09 02J J F1 7 1 42 0 1 86 通用技术要求6.1 外观6.1.1 仪器外表光洁平整,色泽均匀。各功能键工作正常,紧固件无松动、面板显示应清晰完整。自检功能、标定功能正常。6.1.2 仪器铭牌应清晰标明制造厂名、商标、名称、型号、规格、出厂编号以及出厂日期。6.2 溶解氧传感器溶解氧传感器的保护套中保持有适量的蒸馏水,电极薄膜表面湿润并保持清洁,无触碰器壁,电解液中无气泡,电极表面清洁、光亮、无沉淀。6.3 环境适应性6.3.1 温度变化对仪器的影响环境温度在额定工作温度上下限之间变化时,仪器溶解氧示值变化不应超过表2中的规定。表2 温度对仪器溶解氧示值的影响仪器级别A级B级仪器溶解氧示值变化gL-151 06.3.2 电源环境变化对仪器的影响电源环境在额定工作电压的下限9 0%至上限1 1 0%之间变化时,仪器溶解氧示值变化不应超过表3中的规定。表3 电源环境变化对仪器溶解氧示值的影响仪器级别A级B级仪器溶解氧示值变化gL-125 注:电池供电的仪器此项免检。6.4 稳定性4h内仪器在标称值6 0gL-1附近,溶解氧示值变化应不超过表4规定。表4 仪器示值稳定性仪器级别A级B级仪器溶解氧示值变化gL-1253J J F1 7 1 42 0 1 87 型式评价项目表型式评价项目列于表5。表5 型式评价项目表项目类别型式评价项目技术要求评价方式评价方法观察项目法制管理要求计量单位4.1观察准确度等级4.2观察标志4.3观察试验项目计量要求通用技术要求残余电流引起的零点偏移5试验9.1.1零点漂移5试验9.1.2溶解氧线性误差5试验9.1.3溶解氧示值重复性5试验9.1.4温度传感器示值误差5试验9.1.5响应时间5试验9.1.6外观6.1观察溶解氧传感器6.2观察环境适应性试验温度变化对仪器的影响6.3.1试验9.2.1电源环境变化对仪器的影响6.3.2试验9.2.2稳定性6.4试验9.2.38 申请单位应提交的技术资料和试验样机8.1 提交的技术资料申请单位应提交以下技术资料一式两份:被政府计量行政部门受理,并委托进行型式评价的 计量器具型式批准申请书;产品标准(含检验方法);总装图、电路图和主要零部件清单;使用说明书;制造单位或技术机构所做的试验报告。8.2 提供样机的数量及样机的使用方式8.2.1 提供样机的数量申请单位应提供自己生产的样机。申请单位可以按单一产品提出申请,也可以按系列产品提出申请。凡按单一产品申请的,提供二台样机。按系列产品申请的,应考虑系列产品的测量对象、准确度、测量区间等选择有代表性的产品,并参考下面的原则确定提供样机的数量:a)准确度相同、测量区间不同的系列产品在选择样机时,应包括测4J J F1 7 1 42 0 1 8量区间上、下限的产品。每种产品提供二台样机;b)准确度不同、测量区间和结构相同的系列产品在选取样机时应包括各准确度等级的产品。每种产品提供二台样机。8.2.2 样机的使用方式所有试验项目应在同一台样机上进行,且不得在试验期间或试验中对样机进行调整。9 型式评价项目的试验方法和条件以及数据处理和合格判据9.1 计量性能试验9.1.1 残余电流引起的零点偏移9.1.1.1 试验目的检验仪器残余电流引起的零点偏移是否符合表1的要求。9.1.1.2 试验条件室内温度(1 82 5),温度波动度不大于2/h,相对湿度2 0%8 0%,附近无强的机械振动和电磁干扰。9.1.1.3 试验设备:秒表。9.1.1.4 试验程序:将溶解氧传感器与仪器电子单元断开,校准仪器电气零点,再将溶解氧传感器与仪器电子单元连接好。将溶解氧传感器在新配制的无氧水(无氧水配制方法见附录B)中保持1h,记录仪器示值。测量3次。9.1.1.5 数据处理:按式(1)计算3次测量结果的算术平均值c。c即为溶解氧传感器残余电流引起的零点偏移。c=ni=1cin(1)式中:ci 仪器示值,gL-1;n 测量次数,n=3。9.1.1.6 合格判据结果符合表1要求为合格。9.1.2 零点漂移9.1.2.1 试验目的检验仪器零点漂移是否符合表1的要求。9.1.2.2 试验条件同9.1.1。9.1.2.3 试验设备水中标准溶解氧发生装置。9.1.2.4 试验程序将仪器串联接入试验回路(见图2),试验回路中通入本底氧水。参照仪器说明书5J J F1 7 1 42 0 1 8中对仪器串联入系统后达到稳定所需时间的规定,待仪器示值稳定后,记录水中溶解氧值。每隔1 5m i n读取一次数据,连续试验1h。9.1.2.5 数据处理按式(2)计算仪器的零点漂移c。c=cm a x-cm i n(2)式中:cm a x 仪器1h内5次测量值中的最大值,gL-1;cm i n 仪器1h内5次测量值中的最小值,gL-1。9.1.2.6 合格判据结果符合表1要求为合格。图2 试验回路示意图9.1.3 溶解氧线性误差9.1.3.1 试验目的检验仪器溶解氧线性误差是否符合表1的要求。9.1.3.2 试验条件同9.1.1。9.1.3.3 试验设备水中标准溶解氧发生装置。9.1.3.4 试验程序仪器参照说明书进行日常标定(选用仪器日常使用时的标定方式,可以是空气标定、水中标准氧标定、标准气体标定等)。试验回路通入标准氧水,标准氧水中溶解氧浓度为cs,i。待仪器示值稳定后,记录溶解氧读数ci。在量程范围内至少均匀选择5点(包括本底氧),按从低到高的顺序进行试验。重复上述试验过程2次。9.1.3.5 数据处理计算每个试验点2次测量结果的平均值ci。将所选择试验点的ci与cs,i按最小二乘6J J F1 7 1 42 0 1 8法拟合校准曲线,按式(3)计算各试验点溶解氧线性误差ci。ci=ci-ab-cs,i(3)式中:a 拟合直线的截距,gL-1;b 拟合直线的斜率。9.1.3.6 合格判据各试验点线性误差均符合表1要求为合格。9.1.4 溶解氧示值重复性9.1.4.1 试验目的检验仪器溶解氧示值重复性是否符合表1的要求。9.1.4.2 试验条件同9.1.1。9.1.4.3 试验设备水中标准溶解氧发生装置。9.1.4.4 试验程序试验回路中通入本底氧水2m i n后,将试验回路切换至溶解氧浓度为6 0gL-1左右的标准氧水。待仪器示值稳定后,记录仪器示值。重复上述过程,测量7次。9.1.4.5 数据处理计算7次测量结果的算术平均值c,按式(4)计算仪器溶解氧的示值重复性s。s=ni=1(ci-c)2n-1(4)式中:ci 仪器示值,gL-1;n 测量次数,n=7。9.1.4.6 合格判据结果符合表1要求为合格。9.1.5 温度传感器示值误差9.1.5.1 试验目的检验仪器温度传感器示值误差是否符合表1的要求。9.1.5.2 试验条件同9.1.1。9.1.5.3 试验设备测温仪。9.1.5.4 试验程序7J J F1 7 1 42 0 1 8仪器及测温仪串联入试验回路,待仪器温度示值稳定后,记录测温仪和仪器温度示值。9.1.5.5 数据处理按式(5)计算仪器温度传感器的测温误差T。T=T1-T0(5)式中:T0 测温仪温度示值,;T1 仪器温度示值,。9.1.5.6 合格判据结果符合表1要求为合格。9.1.6 响应时间9.1.6.1 试验目的检验仪器响应时间是否符合表1的要求。9.1.6.2 试验条件同9.1.1。9.1.6.3 试验设备水中标准溶解氧发生装置;大气压计;秒表。9.1.6.4 试验程序试验回路中通入本底氧水,待仪器示值稳定,记录仪器本底氧值c0。然后将溶解氧传感器放置于空气中,同时秒表开始记时。当仪器示值达到当时空气中饱和溶解氧浓度的9 0%(见附录C)时,停止计时。9.1.6.5 数据处理停止计时,秒表读数即为响应时间。9.1.6.6 合格判据结果符合表1要求为合格。9.2 通用技术要求试验9.2.1 温度变化对仪器的影响试验9.2.1.1 试验目的检验温度变化对仪器的影响是否符合表2的要求。9.2.1.2 试验条件同9.1.1。9.2.1.3 试验设备水中标准溶解氧发生装置;温度试验箱。9.2.1.4 试验程序a)仪器置于温度试验箱内,接通电源,按图2接好线路。温度试验箱温度设定为2 5。在试验过程中不准调节仪器任何调节器。调节水中标准溶解氧发生装置,输出8J J F1 7 1 42 0 1 86 0gL-1左右的标准溶解氧。待仪器稳定后,记录仪器溶解氧示值c0和温度示值t0。b)将温度试验箱的温度以不大于1/m i n的变化率降至1 5,待仪器和试验用水温度稳定后,在此温度下保持2h,记录仪器溶解氧示值c1和温度示值t1。c)以不大于1/m i n的温度变化率将温度试验箱升温至2 5,待仪器和试验用水温度稳定后,恢复(12)h。d)以不大于1/m i n的温度变化率,将温度试验箱升至3 5,待仪器和试验用水温度稳定后,在此温度下保持2h,记录仪器溶解氧示值c2和温度示值t2。e)仪器断开电源。以不大于1/m i n的温度变化率降温至室温。9.2.1.5 数据处理按式(6)、式(7)计算ct,1和ct,2,取绝对值最大者作为环境温度对仪器的影响。ct,1=c1-c0t1-t01 0(6)ct,2=c2-c0t2-t01 0(7)9.2.1.6 合格判据结果符合表2要求为合格。9.2.2 电源环境变化对仪器的影响试验9.2.2.1 试验目的检验电源环境对仪器的影响是否符合表3的要求。9.2.2.2 试验条件同9.1.1。9.2.2.3 试验设备水中标准溶解氧发生装置;调压电源;数字多用表。9.2.2.4 试验程序a)仪器按图2接入试验回路,通入本底氧水。仪器电源连接至调压电源,调整电源使其输出电压为仪器额定工作电压(如:2 2 0V),仪器预热稳定。b)调节水中标准溶解氧发生装置使其输出6 0gL-1左右的水中标准溶解氧,记录仪器示值cd,0。c)将调压电源的电压从仪器额定工作电压连续递增至工作电压上限的1 1 0%。数字多用表监测电源的输出电压。待电压稳定后,仪器在此电压运行1 5m i n后,记录仪器的读数cd,1。d)将调压电源的电压从工作电压上限的1 1 0%恢复至仪器额定工作电压。数字多用表监测电源的输出电压。待电压稳定后,仪器在此电压运行5m i n。e)将调压电源的电压从仪器额定工作电压连续递减至工作电压下限的9 0%。数字多用表监测电源的输出电压。待电压稳定后,仪器在此电压运行1 5m i n后,记录仪器9J J F1 7 1 42 0 1 8的读数cd,2。9.2.2.5 数据处理按公式(8)计算仪器示值的变化cd,i,取绝对值最大者作为电源环境变化对仪器的影响。cd,i=cd,i-cd,0(8)式中:cd,i 工作电压上限的1 1 0%和工作电压下限的9 0%电压时仪器的溶解氧示值,i=1,2。9.2.2.6 合格判据结果符合表3要求为合格。9.2.3 稳定性试验9.2.3.1 试验目的检验仪器稳定性是否符合表4的要求。9.2.3.2 试验条件同9.1.1。9.2.3.3 试验设备水中标准溶解氧发生装置。9.2.3.4 试验程序仪器按图2接入试验回路,通入本底氧水。待示值稳定后,调节水中标准溶解氧发生装置使其输出6 0gL-1左右的水中标准溶解氧,记录仪器示值cw,0。4h内,每隔0.5h记录一次数据cw,i(i=1,2,8)。9.2.3.5 数据处理按式(9)计算cw,i,取绝对值最大者作为仪器示值稳定性。cw,i=cw,i-cw,0(9)9.2.3.6 合格判据结果符合表4要求为合格。1 0 型式评价结果的判定所有样机的所有评价项目均符合型式评价大纲要求的为合格。对于单一产品的,有一项及一项以上项目不合格,判定其不合格。系列产品中,有一种及一种以上型号不合格的,判定该系列不合格。1 1 试验项目所用计量器具和设备表试验所用计量器具和设备列于表6。01J J F1 7 1 42 0 1 8表6 试验所用计量器具和设备表序号计量器具和设备名称测量区间主要性能指标备注1水中标准溶解氧发生装置(01 0 0)gL-1扩展不确定度优于5gL-1(k=3)2秒表(02 4)h最大允许误差不超过0.5s/d3测温仪(05 0)最大允许误差不超过0.24大气压计(8 0 010 6 0)h P a最大允许误差不超过2.0h P a5调压电源调压范围:(5 03 0 0)V功率大于仪器额定功率的1 2 0%6数字多用表交流电压:(010 0 0)V1.5级7温度试验箱(54 0)1 5和3 5两点的最大允许误差不超过2;试验箱有效容积应大于仪器体积的3倍11J J F1 7 1 42 0 1 8附录A微量溶解氧测定仪型式评价原始记录格式一、样机基本信息记录申请单位计量器具名称规格型号样机编号二、观察项目记录型式评价大纲章节号要求+-备注4.1计量单位4.2准确度等级4.3标志6.1外观符合6.1要求6.2溶解氧传感器符合6.2要求注:+-通过不通过21J J F1 7 1 42 0 1 8三、计量性能试验记录环境温度:相对湿度:试验开始时间:年 月 日 时 分 试验结束时间:年 月 日 时 分评价人员:复核人员:计量要求试验项目用计量器具和设备序号所用计量器具和设备*测量区间主要性能指标准确度等级/不确定度/最大允许误差型号编号 *设备可不填写“准确度等级/不确定度/最大允许误差”。1.残余电流引起的零点偏移仪器示值/gL-1123残余电流引起的零点偏移/gL-1试验过程中的异常情况记录:本试验项目合格判定要求:合格判定:合格 不合格2.零点漂移时间/m i n01 53 04 56 0仪器示值/gL-1零点漂移/(gL-1)h-1试验过程中的异常情况记录:本试验项目合格判定要求:合格判定:合格 不合格31J J F1 7 1 42 0 1 83.溶解氧线性误差仪器标定方式:本底氧gL-1试验点溶解氧标准值gL-1仪器示值/gL-112平均值示值误差gL-1线性误差gL-1123456789最小二乘法拟合校准曲线C=a+bCs a=b=试验过程中的异常情况记录:本试验项目合格判定要求:合格判定:合格 不合格4.溶解氧示值重复性溶解氧标准值gL-1本底氧gL-1仪器示值gL-11234567平均值溶解氧示值重复性s=ni=1(ci-c)2n-1(n=7)试验过程中的异常情况记录:本试验项目合格判定要求:合格判定:合格 不合格41J J F1 7 1 42 0 1 85.温度传感器示值误差测温仪示值(温度标准值)仪器温度传感器示值温度传感器测温误差试验过程中的异常情况记录:本试验项目合格判定要求:合格判定:合格 不合格6.响应时间本底氧值gL-1空气中饱和溶解氧标准值m gL-19 0%空气中饱和溶解氧标准值m gL-1响应时间s试验过程中的异常情况记录:本试验项目合格判定要求:合格判定:合格 不合格四、通用技术要求试验记录1.温度变化对仪器的影响试验环境温度:相对湿度:试验开始时间:年 月 日 时 分试验结束时间:年 月 日 时 分评价人员:复核人员:温度变化对仪器的影响试验项目用计量器具和设备序号所用计量器具和设备测量区间主要性能指标准确度等级/不确定度/最大允许误差型号编号51J J F1 7 1 42 0 1 82 5仪器溶解氧示值/gL-11 5仪器溶解氧示值/gL-13 5仪器溶解氧示值/gL-12 5仪器温度示值/1 5仪器温度示值/3 5仪器温度示值/温度变化对仪器的影响试验过程中的异常情况记录:本试验项目合格判定要求:合格判定:合格 不合格2.电源环境变化对仪器的影响试验环境温度:相对湿度:试验开始时间:年 月 日 时 分 试验结束时间:年 月 日 时 分评价人员:复核人员:电源环境变化对仪器的影响试验项目用计量器具和设备序号所用计量器具和设备测量区间主要性能指标准确度等级/不确定度/最大允许误差型号编号电源电压2 2 0V2 4 2V1 9 8V仪器示值/gL-1电源环境变化对仪器的影响试验过程中的异常情况记录:本试验项目合格判定要求:合格判定:合格 不合格61J J F1 7 1 42 0 1 83.稳定性试验环境温度:相对湿度:试验开始时间:年 月 日 时 分 试验结束时间:年 月 日 时 分评价人员:复核人员:稳定性试验项目用计量器具和设备序号所用计量器具和设备测量区间主要性能指标准确度等级/不确定度/最大允许误差型号编号时间0h0.5h1.0h1.5h2.0h2.5h3.0h3.5h4.0h仪器示值gL-1稳定性gL-1试验过程中的异常情况记录:本试验项目合格判定要求:合格判定:合格 不合格71J J F1 7 1 42 0 1 8附录B无氧水的配制方法试剂纯度:氯化钴及亚硫酸钠均为分析纯化学试剂。氯化钴(C o C l2)饱和溶液:1 0m L纯水中溶解4.5g的C o C l2。5%亚硫酸钠(N a2S O3)溶液:2 0 0m L纯水中溶解1 0g的N a2S O3。在5%亚硫酸钠(N a2S O3)溶液中滴入两滴(每滴约0.0 5m L)氯化钴(C o C l2)饱和溶液,配制成无氧水。81J J F1 7 1 42 0 1 8附录C纯水中饱和溶解氧的浓度大气压力为1 0 13 2 5P a、空气湿度为1 0 0%RH时,纯水中饱和溶解氧浓度的值列于表C.1。表C.1水 中 饱 和 溶 解 氧 浓 度 的 数 据 引 自I S O 5 8 1 4:2 0 1 2(E)W a t e rq u a l i t yD e t e r m i n a t i o no fd i s s o l v e do x y g e nE l e c t r o c h e m i c a l p r o b em e t h o d表C.1 不同温度纯水中饱和溶解氧的浓度(大气压力1 0 13 2 5P a,空气湿度1 0 0%R H)温度饱和溶解氧浓度m gL-1饱和溶解氧浓度的9 0%m gL-11 89.4 78.5 21 99.2 88.3 52 09.0 98.1 82 18.9 28.0 32 28.7 47.8 72 38.5 87.7 22 48.4 27.5 82 58.2 67.4 3 不同温度、湿度、大气压下,纯水中饱和溶解氧的浓度cs需根据下式进行计算。c s=csp-pw1 0 13 2 5-p0 式中:p 大气压力,P a;p0 水面上饱和水蒸气压力,P a;pw 空气中水蒸气压力,P a;cs 大气压力1 0 13 2 5P a,空气湿度1 0 0%RH时,纯水中饱和溶解氧值(见表C.1),m gL-1。91J J F1 7 1 42 0 1 8