可燃?xì)怏w檢測(cè)報(bào)警器數(shù)測(cè)量數(shù)值的不確定度分析

廖秉良

摘 要：針對(duì)可燃?xì)怏w檢測(cè)報(bào)警器數(shù)測(cè)量數(shù)值的不確定度展開(kāi)了分析，結(jié)合具體的計(jì)算公式，系統(tǒng)地闡述和探討了報(bào)警器測(cè)量數(shù)值的不確定度，以期能為有關(guān)方面的工作提供有益的參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：可燃?xì)怏w；報(bào)警器；測(cè)量不確定度；測(cè)量誤差

中圖分類號(hào)：TH89；X924.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.10.083

不確定度是指由于存在測(cè)量誤差，不能肯定被測(cè)量值的程度。而一切測(cè)量結(jié)果都不可避免地具有不確定度，所以，在我國(guó)實(shí)施GUM《測(cè)量不確定度表示指南》，不僅是不同學(xué)科之間交往的需要，也是全球市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。基于此，本文分析了可燃?xì)怏w檢測(cè)報(bào)警器數(shù)測(cè)量數(shù)值的不確定度，相信會(huì)對(duì)有關(guān)方面工作提供一些幫助。

1 測(cè)量模型

測(cè)量模型的公式為：

式（1）中：ΔC為儀器的示值誤差； 為儀器示值的算術(shù)平均值；C0為通入儀器氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)濃度；R為儀器的滿量程。

2 輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定

2.1 輸入量 的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（ ）的評(píng)定

可燃?xì)怏w檢測(cè)報(bào)警器的測(cè)量重復(fù)性是輸入量 不確定度的根源，持續(xù)測(cè)量可得到測(cè)量列，采用A類評(píng)定方法。

選取1臺(tái)可燃?xì)怏w檢測(cè)報(bào)警器，選擇體積分?jǐn)?shù)為10%的LEL標(biāo)準(zhǔn)氣體，連續(xù)測(cè)量10次，得到測(cè)量列為10%LEL、10%LEL、10%LEL、11%LEL、11%LEL、10%LEL、10%LEL、10%LEL、10%LEL和11%LEL。

算術(shù)平均值為：

單次實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差為：

再任意選取2臺(tái)同類型可燃?xì)怏w檢測(cè)報(bào)警器，每臺(tái)分別使用3種標(biāo)準(zhǔn)氣體在重復(fù)性條件下連續(xù)測(cè)量10次，得到9組測(cè)量列，每組測(cè)量列分別按上述方法計(jì)算得到實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差，如表1所示。

合并樣本標(biāo)準(zhǔn)差為：

從實(shí)際測(cè)量情況來(lái)看，在重復(fù)性條件下連續(xù)測(cè)量3次，以該3次測(cè)量算術(shù)平均值為測(cè)量結(jié)果，則可得到：

2.2 輸入量C0的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（C0）的評(píng)定

輸入量C0的不確定度主要來(lái)源于氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)濃度定值的不確定度，可以根據(jù)證書(shū)中給出的定值不確定度來(lái)評(píng)定。因此，應(yīng)采用B類方法做評(píng)定。

氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)是國(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，其相對(duì)擴(kuò)展不確定度為α1=1.0%，包含因子k=2. 相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（C0）為：

氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)濃度1：

3 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定

3.1 靈敏系數(shù)

3.2 標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表

輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總?cè)绫?所示。

3.3 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的計(jì)算

輸入量 與C0彼此獨(dú)立不相關(guān)，所以，合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度可由式（7）得到：

3種物質(zhì)濃度相應(yīng)3個(gè)測(cè)量點(diǎn)的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度值比較接近，為了方便使用，取“物質(zhì)濃度3”測(cè)量點(diǎn)的uc（ΔC）代表3個(gè)測(cè)量點(diǎn)的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度。

4 擴(kuò)展不確定度評(píng)定

取包含因子k=2，則有：

U=k·uc（ΔC）. （8）

當(dāng)氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)為國(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)時(shí)，其擴(kuò)展不確定度代入具體數(shù)值為：U=k·uc（ΔC）=2×0.52%LEL=1.0%LEL。

當(dāng)氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)為國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)時(shí)，其擴(kuò)展不確定度代入具體數(shù)值為：U=k·uc（ΔC）=2×0.74%LEL=1.5%LEL。

采用多組分動(dòng)態(tài)配氣系統(tǒng)MF-5B時(shí)，其擴(kuò)展不確定度代入具體數(shù)值為：U=k·uc（ΔC）=2×0.52%LEL=1.0%LEL。

5 測(cè)量結(jié)果不確定度的報(bào)告和表示

可燃?xì)怏w檢測(cè)報(bào)警器示值誤差測(cè)量結(jié)果的擴(kuò)展不確定度為：

當(dāng)氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)是國(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)時(shí)，其擴(kuò)展不確定度為：U=1.0%LEL，k=2.

當(dāng)氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)是國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)時(shí)，其擴(kuò)展不確定度為：U=1.5%LEL，k=2.

采用多組分動(dòng)態(tài)配氣系統(tǒng)MF-5B時(shí)，其擴(kuò)展不確定度為：U=1.0%LEL，k=2.

6 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，可燃?xì)怏w警報(bào)器作為防止發(fā)生爆炸、火災(zāi)、中毒事故發(fā)生的重要安全設(shè)備，分析其測(cè)量數(shù)值的不確定度，對(duì)有效防范事故的發(fā)生有極大的幫助。本文結(jié)合一系列具體的公式和數(shù)值，系統(tǒng)地分析了相關(guān)方面的內(nèi)容，旨在為類似的分析提供參考和借鑒。

參考文獻(xiàn)

[1]陳琪，何振.可燃?xì)怏w檢測(cè)報(bào)警器測(cè)量結(jié)果不確定度評(píng)定[J].科技創(chuàng)業(yè)家，2012（15）.

[2]尹在福.可燃?xì)怏w檢測(cè)報(bào)警器測(cè)量結(jié)果不確定度評(píng)定[J].工業(yè)計(jì)量，2012（S1）.

〔編輯：白潔〕