Оценка неопределённости калибровки эталонной ячейки электропроводимости калибратора СТ01 «Idronaut» «Установки для измерения УЭП морской воды ВНИРО»

Приведены результаты анализа экспериментальных исследований метрологических характеристик эталонных ячеек, выполненных в процессе калибровки датчиков удельной электропроводимости (УЭП) СТД-зондов в течение 10 лет с 2008 по 2017 гг. с помощью «Установки для измерения УЭП морской воды ВНИРО». Рассмотрены факторы, определяющие неопределённость калибровки эталонной ячейки УЭП. Проведены расчёты суммарной стандартной неопределённости (ССН) калибровки ячейки и стандартных неопределённостей её составляющих. Сделан вывод о том, что расширенная ССН их калибровки в любой точке диапазона (53÷27) мСм/см не будет превышать (2,2÷1,0)·10^–3 мСм/см, что соответствует относительной расширенной ССН калибровки, равной 4·10^–5. Дан анализ вклада отдельных составляющих в суммарную неопределённость. Показано, что ССН калибровки ячейки u_ΣCell определяется главным образом ССН определения эталонного значения УЭП SSW, обусловленная неопределённостью определения температуры пробы внутри ячейки из-за нестабильности и неоднородности температурного поля вокруг неё u_ΣС(Т) . Величина u_ΣС(Т) колеблется от 9,7·10^–4 мСм/см до 3,6·10^–4 мСм/см при уровне нестабильности морской воды в рабочей зоне термобаке, находящейся в пределах от (1,1±0,17)·10^–3 °C при температуре 25 °C до (0,53±0,19)·10^–3 °C при температуре 1 °C. Показано, что дрейф статической функции преобразования ячеек за 413 суток не превысил ±0,003 мСм/см.

1. Левашов Д.Е. 2003. Техника экспедиционных исследований: Инструментальные методы и технические средства оценки промыслово-значимых факторов среды. М.: Изд-во ВНИРО. 400 с.

2. Рамазин А.Н. 2016. Некоторые научно-методические аспекты метрологического обеспечения измерений электропроводности и температуры морской воды с помощью СТД-зондов // Труды ВНИРО. Т. 159. С. 167–182.

3. Рамазин А.Н., Левашов Д.Е., 2016. Методические рекомендации по калибровке и метрологическому обеспечению измерителей параметров водной среды. М.: Издво ВНИРО. 127 с.

4. Рамазин А.Н. 2018. Оценка неопределённости калибровки и измерений датчиков температуры СТД-зондов «Sea Bird» // Системы контроля окружающей среды. Севастополь: ИПТС. 2018. Вып.14 (34), С. 33–42.

5. Руководство по выражению неопределённости измерения. 1999. Перевод с англ. под науч. ред. проф. Слаева В.А. СПб.: ВНИИМ им. Д.И. Менделеева. 134 с. (Guide to the Expression of Uncer tainty in Measurement. 1993. First edition. ISO, Switzerland. 101 pp.)

6. Bacon, S.; Culkin, F.; Higgs, N.; Ridout, P. 2007. IAPSO Standard Seawater: definition of the uncertainty in the calibration procedure, and stability of recent batches // J. of Atmospheric and Oceanic Technology. 24 (10). pp.1785–1799. Accessible via: https://journals.ametsoc.org/doi/pdf/10.1175/JTECH2081.1 20.08.2019.

7. Brinkmann F, Dam N.E., Deak E., Durbiano F., Ferrara E., Fuko J., Jensen H.D., Mariassy M., Shreiner R.H., Spitzer P., Sudmeier U., Surdu M., Vyskocˇil, Vyskocˇil L. Primary methods for the measurement of electrolytic conductivity. Accessible via: http://www.researchgate.net/publication/227274619. 20.08.2019.

8. Culkin F., Smith N.D. 1980. Determination of the Concentration of Potassium Chloride Solution Having the Same Electrical Conductivity, at 15 °C and Infinite Frequency, as Standard Seawater of Salinity 35.0000‰ (Chlorinity 19.37394 ‰) // IEEE J. of Oceanic Engineering. V. OE-5. N 1, p. 22–23.

9. IOC, SCOR and IAPSO. 2010. The international thermodynamic equation of seawater — 2010: Calculation and use of thermodynamic properties. Intergovernmental Oceanographic Commission, Manuals and Guides. No. 56, UNESCO (English), 196 pp. Accessible via: http://www.teos-10.org/TEOS‑10_Manual.pdf. 20.08.2019.

10. Lewis E.L., Perkin R.G. 1981. The Practical Salinity Scale 1978: conversion of existing data // Deep-Sea Res. V. 28a. № 4. pp. 307–328.

11. Mangum B.W., Furukawa, G.T. 1990. Guidelines for Realizing the International Temperature of 1990 (ITS-90). NIST Tech. Note 1265. 190 p.

12. Poisson A. 1975. Measurement of absolute electrical conductivity of standard sea water on the basis of KCl as standard // UNESCO Technical Paper in Marine Science. Annex 3, vol. 24–61 p.

13. Perkin R.G., Lewis E.L. 1980. The practical salinity scale1978: Fitting the data // IEEE J. Oceanic Engineering.V. OE5. no. 1, pр. 9–16.

14. Seitz S, Spitzer P. Traceable measurements of conductivity and its relation to salinity. Working Group for Electrochemistry. Physikalisch-Technische Bundesanstalt. 31 р. Accessible via: https://www.ptb.de/cms/fileadmin/internet/fachabteilungen/abteilung_3/3.1/3.13/230ptbsem/230ptbsem_ptb-seitz.pdf/ 20.08.2019.

15. Stueben D., Haushahn P., Stueben K. 1994. MINIBAT — a new, simple system for in-situ measurement, mapping and sampling of dissolved trace elements in aquatic systems // Int. underwater syst. desing. V. 16. N 5. рр. 5–14.

16. Shreiner R.H., Pratt K.W. 2004. Standard Reference Materials: Primary Standards and Standard Reference Materials for Electrolytic Conductivity. NIST Special Publication 260–142. 26 p.

17. Yerofeyev P.N., Ponomareva L.S., Ramazin A.N., 1977. Criteria for the definition of salinitywaterby electroconductivity with corrections for temperature and pressure. Four Russian papers on salinity. Inst. of Ocean Sciences, Patricia Bay. Victoria, B.C., рр. 1–56. Accessible via: http://www.dfo-mpo.gc.ca/Library/54947.pdf. 20.08.2019.