常用海水電導率儀的測量范圍為0~70mS/cm,高精度儀器的示值誤差可以達到±0.003 mS/cm。JJG 376—2012《電導率儀》的檢定方法無(wú)法適用于海水電導率儀的計量檢定;由于海水電導率儀體積較大且測量精度較高,JJG 2059—2014《電導率計量器具》中描述的電導率國家一級標準物質(zhì)也難以滿(mǎn)足海水電導率儀的計量校準需求。海水電導率儀的計量校準需要圍繞大洋海水的特性進(jìn)行專(zhuān)門(mén)設計。
海水電導率與海水溫度、鹽度和壓力相關(guān),可以通過(guò)改變其中一個(gè)或多個(gè)參量來(lái)提供不同的電導率。從海面到1萬(wàn)米水深,壓力逐漸上升至約100MPa,如果通過(guò)改變壓力方式獲取不同海水電導率,在實(shí)驗室難以實(shí)現。大洋中無(wú)污染的天然海水的實(shí)用鹽度大約在32~35左右,如果通過(guò)改變海水鹽度方式獲取不同海水電導率,需要不斷稀釋天然海水,操作復雜且重復性差。海洋溫度變化范圍為–2℃~35℃,海水電導率與溫度關(guān)系最為密切,通過(guò)改變海水的溫度來(lái)獲取不同的海水電導率是簡(jiǎn)便易行且科學(xué)合理的方法。
基于變溫的海水電導率儀校準,需要提供穩定溫度環(huán)境的海水恒溫槽并具備高精度的溫度測量系統,應至少滿(mǎn)足以下條件:
(1)恒溫槽直徑和深度應足夠大,放入海水電導率儀后其溫場(chǎng)均勻性不大于0.001℃。
(2)以無(wú)污染的天然海水為介質(zhì),校準環(huán)境盡可能模擬海上使用現場(chǎng)。
(3)海水具有很強的腐蝕性,恒溫槽材質(zhì)應耐海水腐蝕,確保槽內介質(zhì)保持天然海水的水質(zhì)特性。
(4)恒溫槽可實(shí)現35℃降至0℃的溫度變化,模擬海水電導率儀從海面下放至深海的剖面測量過(guò)程。
(5)利用標準鉑電阻溫度計測量槽內溫度,為確保鉑電阻溫度計測量過(guò)程中的安全性和準確性,需要設計鉑電阻溫度計水下專(zhuān)用固定支架。
計算海水電導率需要恒溫槽內準確的海水鹽度,但目前國際上仍難以實(shí)時(shí)準確測量槽內海水鹽度,可以通過(guò)取樣測量,取樣測量應符合以下要求:
(1)可以通過(guò)人工取樣或自動(dòng)取樣,取水口應盡量貼近海水電導率儀的測量端口,減少槽內水質(zhì)不均勻帶來(lái)的誤差。
(2)取樣前應將取樣管內的空氣和殘留海水排除,確保所取樣品與校準實(shí)驗的同步性。
(3)取樣瓶和瓶塞應有抗海水腐蝕性,取樣時(shí)應盡量滿(mǎn)瓶,減少因海水蒸發(fā)帶來(lái)的誤差。
(4)不同校準點(diǎn)所取海水樣品的溫度差異較大,測量前應將樣品放置足夠長(cháng)時(shí)間,與室溫達到平衡。
(5)用鹽度計測量海水樣品時(shí)應在鹽度計內部的恒溫環(huán)境下進(jìn)行,并準確測量溫度值。
根據海水實(shí)用鹽度定義及特性,通過(guò)實(shí)驗室鹽度計測量獲取海水樣品鹽度值,以及該樣品取樣時(shí)恒溫槽內的溫度,根據海水鹽度與電導率的關(guān)系計算出海水電導率校準的標準值。