數(shù)字式甲烷測(cè)量?jī)x器示值測(cè)量結(jié)果不確定度評(píng)定

劉 旗（婁底市計(jì)量測(cè)試檢定所，湖南婁底，417000）

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數(shù)字式甲烷測(cè)量?jī)x器示值測(cè)量結(jié)果不確定度評(píng)定

劉 旗
（婁底市計(jì)量測(cè)試檢定所，湖南婁底，417000）

摘要：作者在建立計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，將多個(gè)規(guī)程囊括到一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目中，節(jié)省人力和物力。簡(jiǎn)單的介紹了合并后的不確定度分析及評(píng)定過(guò)程。

關(guān)鍵詞：高低濃甲烷傳感器；重復(fù)性；不確定度評(píng)定

1 概述

1.1 測(cè)量依據(jù)

JJG678－2007 《催化燃燒式甲烷測(cè)定器》

JJG（湘）08－2003《移動(dòng)式甲烷斷電儀》

JJG（湘）09－2003《固定式甲烷斷電儀》

JJG (湘) 11-2003 《高濃度熱導(dǎo)式甲烷傳感器 》JJG（湘）10－2003《低濃載體催化燃燒式甲烷傳感器》

1.2 環(huán)境條件

溫度：（15～35）℃， 相對(duì)濕度:小于85%RH

1.3 測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)

空氣中甲烷氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，GBW(E) 080043

聲級(jí)計(jì)：型號(hào)HY110，測(cè)量范圍(45～120)dB，分辨率≥1 dB，編號(hào)020829，

衡陽(yáng)儀表廠制造；

玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)：型號(hào)LZB－3WB，測(cè)量范圍(0～600)ml/ min，準(zhǔn)確度4級(jí)，

常州熱工儀表廠制造。

1.4 被測(cè)對(duì)象

名稱：高低濃甲烷測(cè)傳感器

出廠編號(hào)：87070

1.5 測(cè)量過(guò)程

采用直接比較法進(jìn)行校準(zhǔn)，把空氣中甲烷氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)、通過(guò)減壓閥、氣體流量計(jì)通入被校的甲烷測(cè)定儀器，甲烷測(cè)定儀器顯示濃度，此讀數(shù)減去空氣中甲烷氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)濃度值，即為被檢甲烷測(cè)量?jī)x器的示值誤差。

2 數(shù)學(xué)模型

2.1 數(shù)學(xué)公式

式中：Y－被檢甲烷測(cè)定儀器的示值誤差，

X1－被檢甲烷測(cè)定儀器的實(shí)際指示值，

X2－空氣中甲烷氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，

2.2 傳播系數(shù)

3 各輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的來(lái)源

3.1 儀器檢定環(huán)境條件為常溫，即溫度引起的誤差忽略不計(jì)。誤差來(lái)源比較少，誤差輸入量X1的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(X1)，只有二個(gè)分量。

3.1.1 由重復(fù)性條件下被測(cè)甲烷測(cè)定儀器的測(cè)量重復(fù)性引起的不確定度u1（X1）。

3.1.2 被檢儀器的分辨率引起的誤差u2(X1)。

3.2 輸入量X2的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(X2)主要由二級(jí)甲烷標(biāo)準(zhǔn)氣體的誤差引起，

4 各輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的評(píng)定

各輸入量估計(jì)值彼此不相關(guān)，合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

下面以二級(jí)甲烷標(biāo)準(zhǔn)氣體校準(zhǔn)高低濃甲烷測(cè)傳感器為例，對(duì)示值誤差測(cè)量結(jié)果的各不確定度分量進(jìn)行評(píng)定。

4.1 輸入量X1的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（X1）的評(píng)定

4.1.1 重復(fù)性測(cè)量引入的不確定度分量u（1X1）的評(píng)定

由于測(cè)量值是三次測(cè)量值平均值，則不確定度分量為：

4.1.2 被檢儀器的分辨率引起的不確定度量u（2X1）的評(píng)定

4.2 輸入量X2的標(biāo)物質(zhì)準(zhǔn)不確定度u(X2)的評(píng)定

(X2)的自由度為

5 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定

5.1 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的計(jì)算

5.2 標(biāo)準(zhǔn)不確定度一覽表

5.3 擴(kuò)展不確定度計(jì)算

包含因子k=2，擴(kuò)展不確定度為

6 對(duì)使用二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)氣體校準(zhǔn)催化燃燒式甲烷測(cè)傳感器測(cè)量不確定度評(píng)估

根據(jù)規(guī)程規(guī)定對(duì)甲烷測(cè)定器每個(gè)測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行校準(zhǔn)，其各點(diǎn)示值測(cè)量結(jié)果不確定度見(jiàn)下表3：

7 校準(zhǔn)與測(cè)量能力（CMC）(見(jiàn)下表4)

8 結(jié)束語(yǔ)

這幾個(gè)設(shè)備囊括了現(xiàn)在煤礦在用的主要瓦斯測(cè)量?jī)x器，將這幾個(gè)不同的儀器合并到一個(gè)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)里，不確定度也合并到一起，減少重復(fù)計(jì)算。希望能夠給相關(guān)檢定人員提供一些的幫助。

參考文獻(xiàn)

[1] JJG678－2007 催化燃燒式甲烷測(cè)定器檢定規(guī)程[M] 北京：中國(guó)質(zhì)檢出版社，2007

[2] JJG（湘）08－2003 移動(dòng)式甲烷斷電儀檢定規(guī)程[M] 湖南：湖南省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局，2003

[3] JJG（湘）09－2003 固定式甲烷斷電儀檢定規(guī)程[M] 湖南：湖南省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局, 2003

[4] JJG(湘)11- 2003 高濃度熱導(dǎo)式甲烷傳感器檢定規(guī)程[M]湖南：湖南省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局, 2003

[5] JJG(湘)10－2003 低濃載體催化式甲烷傳感器檢定規(guī)程[M] 湖南：湖南省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局， 2003

劉旗（1970.12- ），男，湖南邵陽(yáng)人，本科，助理工程師。研究方向：計(jì)量檢測(cè)與計(jì)量管理。

表3

表4

Evaluation of uncertainty of measurement results of digital methane measuring instrument

Liu Qi
(Loudi Institute of Metrology and measurement,Loudi,Hunan,417000)

Abstract：The author in the establishment of measurement standards,will be included in a number of procedures to a standard project,saving manpower and material resources.After a brief introduction of the combined uncertainty analysis and evaluation process.

Keywords：high and low concentration methane sensor;repeatability;uncertainty evaluation

作者簡(jiǎn)介