二氧化硫氣體檢測(cè)儀不確定度評(píng)定

荊培強(qiáng) 李曉南 張淑美 侍?hào)|霞 馬潔

摘 要：二氧化硫是有毒有害氣體；二氧化硫氣體檢測(cè)儀屬于強(qiáng)制檢定類(lèi)計(jì)量器具，在生產(chǎn)生活中應(yīng)用很廣泛。二氧化硫氣體檢測(cè)儀測(cè)量方法，以及對(duì)其示值誤差測(cè)量結(jié)果不確定度評(píng)定的探討。

關(guān)鍵詞：二氧化硫；二氧化硫氣體檢測(cè)儀；測(cè)量方法；示值誤差；測(cè)量不確定度評(píng)定

1概述

二氧化硫（SO2）是最常見(jiàn)、最簡(jiǎn)單的硫氧化物，是一種有毒有害無(wú)色刺激性氣體。不僅易溶解于人體的血液和其它黏性液，還會(huì)對(duì)人體的呼吸道、眼結(jié)膜等器官造成很大損傷。它是大氣主要污染物之一，多則易形成酸雨，對(duì)環(huán)境造成巨大危害。因此二氧化硫氣體檢測(cè)儀被廣泛應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)和日常生活監(jiān)測(cè)中。

2測(cè)量方法

二氧化硫氣體檢測(cè)儀屬于強(qiáng)制檢定的計(jì)量器具，已被列入《中華人民共和國(guó)強(qiáng)制檢定工作計(jì)量器具目錄》中，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格對(duì)其進(jìn)行周期強(qiáng)制檢定。依據(jù)JJG551-2003《二氧化硫氣體檢測(cè)儀》檢定規(guī)程在合適的環(huán)境條件下，對(duì)檢測(cè)儀進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，通入檢測(cè)儀滿(mǎn)量程20%、50%、80%左右濃度的二氧化硫氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，讀取檢測(cè)儀的穩(wěn)定示值，然后與氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較，即可求得檢測(cè)儀在該測(cè)量點(diǎn)的示值誤差。

3不確定度評(píng)定方法

本評(píng)定選用一臺(tái)量程為（0～500）mmol/mol的成都安可信電子股份有限公司生產(chǎn)的二氧化硫氣體檢測(cè)儀。本次使用的二氧化硫氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)為中國(guó)測(cè)試技術(shù)研究院認(rèn)定的（GBW（E）061323），其標(biāo)準(zhǔn)值為99.5mmol/mol、251mmol/mol、400mmol/mol的氮中二氧化硫氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（相對(duì)擴(kuò)展不確定度為U=2%，k=3）。

4示值誤差的測(cè)量不確定度評(píng)定

4.1不確定度的來(lái)源

檢測(cè)儀測(cè)量結(jié)果的不確定度主要來(lái)源以下幾個(gè)方面：（1）測(cè)量方法不理想引入的測(cè)量不確定度（2）環(huán)境條件影響引入的不確定度（3）檢定人員操作引入的不確定度（4）被測(cè)儀器引入的不確定度（5）原料氣體純度檢測(cè)引入的不確定度（6）原料氣體稱(chēng)量過(guò)程引入的不確定度（7）原料氣體穩(wěn)定性考察引入的不確定度。

4.2建立數(shù)學(xué)模型

二氧化硫氣體檢測(cè)儀的示值誤差計(jì)算公式為：

4.3測(cè)量不確定度分量計(jì)算

4.3.1檢測(cè)儀示值測(cè)量結(jié)果重復(fù)性的標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定

在二氧化硫氣體檢測(cè)儀檢定裝置及被測(cè)氣體檢測(cè)儀正常工作條件下，將濃度為99.5mmol/mol、251mmol/mol、400mmol/mol的氮中二氧化硫氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)通入氣體檢測(cè)儀。待示值穩(wěn)定后讀取其顯示值。重復(fù)測(cè)量10次，測(cè)量數(shù)據(jù)如表1所示。

根據(jù)JJG551-2003《二氧化硫氣體檢測(cè)儀》檢定規(guī)程要求，重復(fù)性按下式計(jì)算：

代入上表中的測(cè)量結(jié)果，計(jì)算得到RSD1=0.74%；RSD2=0.62%；RSD3=0.90%。選最大值RSD3=0.90%作為其重復(fù)性；因此，其標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

4.3.2檢測(cè)儀數(shù)顯誤差的標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定

所檢二氧化硫氣體檢測(cè)儀的分辨率是1mmol/mol，數(shù)顯誤差以等概率分布落在其半寬區(qū)間（1mmol/mol）/ =0.5mmol/mol內(nèi)；則其標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：u2（X）=0.5/ √3=0.3mmol/mol則uA2=（1/A）?u2（X）=0.20%

4.3.3二氧化硫氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)表稱(chēng)值準(zhǔn)確度的標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定

氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)證書(shū)給出標(biāo)稱(chēng)值的擴(kuò)展不確定度為2%（k=3），則標(biāo)準(zhǔn)氣體的標(biāo)稱(chēng)值準(zhǔn)確度的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為 uB1=0.67%

4.4合成測(cè)量不確定度的計(jì)算

輸出量標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量一覽表如表2。

4.5擴(kuò)展不確定度的計(jì)算

取置信因子k=2，則對(duì)于該二氧化硫氣體檢測(cè)儀，擴(kuò)展不確定度為Urel=2?u=2?0.76%=1.6%（k=2）

5結(jié)語(yǔ)

測(cè)量不確定度是表征賦予被測(cè)量量值分散性的非負(fù)參數(shù)，即對(duì)測(cè)量結(jié)果質(zhì)量的定值表述，測(cè)量結(jié)果的可用性一般取決于其不確定度的大小。因?yàn)槎趸蚴怯卸居泻怏w，易對(duì)人體和環(huán)境造成巨大危害，為確保二氧化硫氣體探測(cè)儀量值傳遞的準(zhǔn)確可靠。

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（作者單位：日照市計(jì)量測(cè)試所）