CO2紅外線氣體分析器示值誤差的不確定度評定

張令莉（大慶市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢驗檢測中心 黑龍江 大慶 163316）

CO2紅外線氣體分析器示值誤差的不確定度評定

張令莉（大慶市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢驗檢測中心 黑龍江 大慶 163316）

依據(jù)JJF1059.1-2012對CO2紅外線氣體分析器示值誤差的不確定度進(jìn)行了評估，分析了影響測量不確定度的各個因素，計算得出CO2紅外線氣體分析器示值誤差的擴(kuò)展不確定度為：U=1.0%，k=2。

CO2；紅外線氣體分析器；示值誤差；不確定度

1 概述

測量依據(jù)：JJG635-2011《一氧化碳、二氧化碳紅外線氣體分析器》。

環(huán)境條件：實驗室溫度（15-30）℃；相對濕度≤85%。

測量標(biāo)準(zhǔn)：氮中二氧化碳?xì)怏w標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)：Urel=1.0%，k=2；零點(diǎn)氣體：純度≥99.99%；秒表：分辨力≤0.1s；絕緣電阻測試儀：500V，10級。

測量儀器：量程0-1000×10-6mol/mol，GXH-3010E型二氧化碳紅外線氣體分析器。

測量方法：按照儀器使用說明書的要求對儀器進(jìn)行預(yù)熱穩(wěn)定以及零點(diǎn)和示值的調(diào)整。依次通入一定濃度的標(biāo)準(zhǔn)氣體，讀取被測儀器的示值，重復(fù)測量3次，通過輸入標(biāo)準(zhǔn)氣體與被檢儀器的顯示值比較來確定儀器的示值誤差。

2 數(shù)學(xué)模型

式中：A—分析器示值誤差；

Cm—分析器讀數(shù)的算術(shù)平均值；

Cs—標(biāo)準(zhǔn)氣體濃度值；

R—分析器量程。

靈敏系數(shù)：

方差：

3 標(biāo)準(zhǔn)不確定度來源

CO2紅外線氣體分析器示值誤差檢定結(jié)果的不確定度主要來源于：儀器測量重復(fù)性所引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u（Cm）；氮中二氧化碳?xì)怏w標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)定值引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u（Cs）。

3.1 儀器測量重復(fù)性所引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u（Cm）

檢定過程中，由于環(huán)境溫度變化、大氣壓力變化、氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的流量變化以及儀器供電電源不穩(wěn)定性等因素對測量結(jié)果的影響，均可以通過測量結(jié)果的重復(fù)性反映出來，根據(jù)JJG635-2011《一氧化碳、二氧化碳紅外線氣體分析器》的規(guī)定：在重復(fù)性條件下，獨(dú)立測量6次以獲得的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度（相對標(biāo)準(zhǔn)偏差），可用貝賽爾公式計算（屬于A類不確定度方法評定），此標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量為u（Cm）。用GBW08113標(biāo)準(zhǔn)氣體，對被測GXH-3010E型二氧化碳紅外線氣體分析器測量6次，得到測量列（mol/mol）：103×10-6，105×10-6，102×10-6，104×10-6，105×10-6，103×10-6。計算單次實驗標(biāo)準(zhǔn)偏差：

檢定實際情況是在重復(fù)性條件下連續(xù)測量3次，以該3次測量算術(shù)平均值作為測量結(jié)果，所以

3.2 氮中二氧化碳?xì)怏w標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)定值引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（Cs）

檢定裝置采用的是國家一級標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW08111、GBW08112、GBW08113、GBW08115對紅外線氣體分析器進(jìn)行量值傳遞與溯源，氮中二氧化碳?xì)怏w標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)定值的相對擴(kuò)展不確定度為Urel=1%，k=2（屬于B類不確定度方法評定），則由氮中二氧化碳?xì)怏w標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（Cs），見表1。

選用標(biāo)準(zhǔn)不確定度最大，即在0.104%mol/mol標(biāo)準(zhǔn)濃度的二氧化碳?xì)怏w，=5.20×10-6mol/mol進(jìn)行不確定分析評定。

表1 氮中二氧化碳?xì)怏w標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度mol/mol

4 標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量匯總

4.1 標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量匯總表，見表2。

表2 標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量匯總表

4.2 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度計算

由于輸入量與彼此獨(dú)立不相關(guān)，所以合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度可按下式計算：

5 擴(kuò)展不確定度

擴(kuò)展不確定度：U=k·uc（A）=2×0.52%=1.0%（取包含因子k=2）。

6 結(jié)論

（1）針對CO2紅外線氣體分析器示值誤差的計算，建立了數(shù)學(xué)模型。

（2）得出CO2紅外線氣體分析器示值誤差的擴(kuò)展不確定度為：U=1.0%，k=2。

〔1〕蔡建華，王曉艷，施建偉，陳嵐.JJG635-2011《一氧化碳、二氧化碳紅外線氣體分析器》.北京：國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局，2011：1-10.

〔2〕葉德培，趙峰等.JJF1059.1-2012測量不確定度評定與表示〔M〕.北京：國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局，2012：1-88.

〔3〕鄧媛芳，丁躍清等.JJF1033-2008計量標(biāo)準(zhǔn)考核規(guī)范〔M〕.北京：國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局，2008：28-34.

Evaluation of Uncertainty of Indication Error of CO2Infrared Gas Analyzer

ZhangLingli（Quality and Technical Supervision and Inspection Center of DaQing City DaQing HeiLongjiang 163316）

According to JJF1059.1-2012，we evaluated the uncertainty of CO2infrared gas analyzer，analysed the influence factors of uncertainty measurement and calculated to find out extended uncertainty of indication error of CO2infrared gas analyzer：U=1.0%，k=2.

CO2Infrared gas analyzer Indication error Uncertainty

X830.3

A

1674-263X（2017）01-0031-02

2017-03-06

張令莉（1977-），女，研究生，高級工程師，主要從事物化計量器具的檢定和研究工作。