氧分析儀和氧氣檢測(cè)報(bào)警器國家計(jì)量檢定裝置的建立和考核

李春瑛

(中國計(jì)量科學(xué)研究院，北京 朝陽 和平街 北三環(huán)東路 18號(hào) 100013)

0 引 言

氣體氧分析儀和氧氣檢測(cè)報(bào)警器是氣體氧含量的監(jiān)測(cè)儀表，其應(yīng)用領(lǐng)域已涉及到石油化工、環(huán)境監(jiān)測(cè)、航空航天、食品、醫(yī)療衛(wèi)生、工礦生產(chǎn)流程、特種氣體檢測(cè)以及科學(xué)研究的諸領(lǐng)域。例如：煤礦及井下安全生產(chǎn)的監(jiān)控、石化生產(chǎn)中實(shí)驗(yàn)環(huán)境及產(chǎn)品質(zhì)量的控制、環(huán)境保護(hù)中對(duì)大氣質(zhì)量的評(píng)價(jià)、航天航空中對(duì)飛機(jī)及航天器艙內(nèi)生存環(huán)境的監(jiān)控、醫(yī)療衛(wèi)生中對(duì)高壓氧艙、人體肺功能、氧呼吸機(jī)、血?dú)夥治鰞x等儀表的校準(zhǔn)、電子工業(yè)及電力部門對(duì)產(chǎn)品及生產(chǎn)制備工藝中氧含量的檢測(cè)及質(zhì)量控制、城市燃?xì)?、燃器具中燃燒效率的評(píng)價(jià)、氣體生產(chǎn)廠中對(duì)高純氣體產(chǎn)品及氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的質(zhì)量控制均需要大量氧計(jì)量儀表。

我國氣體市場(chǎng)空間遼闊，眾多領(lǐng)域進(jìn)入快速增長階段，工業(yè)氣體行業(yè)下游應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷擴(kuò)展。隨著中國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，工業(yè)氣體作為國民經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)工業(yè)要素之一，在國民經(jīng)濟(jì)中的重要地位和作用日益凸顯。因此氣體氧分析儀和氧氣檢測(cè)報(bào)警器技術(shù)能力的確認(rèn)、判定已成為氣體儀器評(píng)價(jià)參數(shù)中重要的指標(biāo)，而建立氧分析儀和氧氣檢測(cè)報(bào)警器計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)則是開展該項(xiàng)計(jì)量檢測(cè)能力中的評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)。

建立氣體氧分析儀和氧氣檢測(cè)報(bào)警器計(jì)量檢定裝置不僅對(duì)提高我國氧氣體計(jì)量的總體水平、統(tǒng)一全國該組分的量值和氣體計(jì)量的國際地位具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，也將通過對(duì)該組分量值的溯源與傳遞，進(jìn)一步完善我國氣體溯源體系與國際計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的接軌。

1 氧分析儀和氧氣檢測(cè)報(bào)警器計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)建立(復(fù)查)與考核

1.1 計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)考核的技術(shù)依據(jù)[1-6]

1. JJG 365—2008《電化學(xué)氧測(cè)定儀檢定規(guī)程》；

2. JJG 945—2010《微量氧分析儀檢定規(guī)程》；

3. JJG 535—2004《氧化鋯氧分析器檢定規(guī)程》；

4. JJG 662—2005《順磁式氧分析器檢定規(guī)程》；

5. 氧分析儀和氧氣檢測(cè)報(bào)警器計(jì)量檢定系統(tǒng)表；

6. JJF 1033—2016《計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)考核規(guī)范》。

1.2 計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)考核的實(shí)施

1.2.1主持考核的單位和考核程序

主持氧分析儀和氧氣檢測(cè)報(bào)警器計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)考核的部門為：國家技術(shù)監(jiān)督局下屬主管部門(縣級(jí)以上計(jì)量行政部門和國防科工委計(jì)量管理機(jī)構(gòu))，承擔(dān)對(duì)企、事業(yè)單位該計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量能力的評(píng)定以及該標(biāo)準(zhǔn)開展量值傳遞資格的確認(rèn)?？己税ǎ杭夹g(shù)要求(評(píng)定測(cè)量能力)和法制管理(確認(rèn)開展量值傳遞的資格)兩個(gè)方面。有主管部門的企業(yè)事業(yè)單位，建立本單位各項(xiàng)最高計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)當(dāng)向與其主管部門同級(jí)的計(jì)量行政部門申請(qǐng)考核。無主管部門的企業(yè)單位建立本單位各項(xiàng)最高計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)當(dāng)向本單位工商注冊(cè)地的計(jì)量行政部門申請(qǐng)考核。承擔(dān)計(jì)量行政部門計(jì)量授權(quán)任務(wù)的單位建立相關(guān)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)當(dāng)向授權(quán)的計(jì)量行政部門申請(qǐng)考核。

1.2.2計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的分類

社會(huì)公用計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)、部門最高計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)、企事業(yè)最高計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)三類。

社會(huì)公用計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)中最高標(biāo)準(zhǔn)由上級(jí)計(jì)量行政部門考核，次級(jí)標(biāo)準(zhǔn)由本級(jí)計(jì)量行政部門考核。取得《社會(huì)公用計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)證書》后，向社會(huì)開展量值傳遞。

部門最高計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)中最高標(biāo)準(zhǔn)由同級(jí)計(jì)量行政部門考核，次級(jí)標(biāo)準(zhǔn)不需申請(qǐng)考核。經(jīng)主管部門批準(zhǔn)后，在本單位內(nèi)部開展非強(qiáng)制檢定或校準(zhǔn)。

企事業(yè)最高計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)中最高標(biāo)準(zhǔn)由有關(guān)計(jì)量行政部門考核，次級(jí)標(biāo)準(zhǔn)不需申請(qǐng)考核。經(jīng)本單位批準(zhǔn)后，在本單位內(nèi)部開展非強(qiáng)制檢定或校準(zhǔn)。

2 計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)考核(復(fù)查)申報(bào)材料的填寫

氣體氧分析儀和氧氣檢測(cè)報(bào)警器計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)傳遞對(duì)象為企、事業(yè)單位實(shí)驗(yàn)室及在線生產(chǎn)流程中氧計(jì)量儀表。

2.1 計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)考核(復(fù)查)申請(qǐng)書申報(bào)內(nèi)容填寫

氧計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)名稱為：氧分析儀和氧氣檢測(cè)報(bào)警器計(jì)量檢定裝置。計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)代碼為：46113115。

申報(bào)內(nèi)容中建標(biāo)名稱、組織機(jī)構(gòu)代碼、單位地址、郵政編碼等內(nèi)容需要填寫建標(biāo)單位注冊(cè)地址及信息。計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)負(fù)責(zé)人及計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)管理部門聯(lián)系人需填寫單位座機(jī)及手機(jī)，便于考核人員溝通考核事宜。計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)考核證書號(hào)：對(duì)于首次建標(biāo)為空項(xiàng)，復(fù)查時(shí)，按照計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)考核證書批準(zhǔn)編號(hào)填寫。

氧分析儀和氧氣檢測(cè)報(bào)警器測(cè)量范圍和不確定度：應(yīng)填寫建立計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)所需計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器的量值及范圍。此處指：檢定所需的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的名稱、量值以及不確定度等級(jí)或最大允許誤差。

2.2 計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的組成

計(jì)量檢定裝置由檢定用計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器和主要配套設(shè)備組成。計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器為檢定所用氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。主要配套設(shè)備包括：數(shù)字兆歐表、耐電壓測(cè)試儀、轉(zhuǎn)子流量計(jì)、電子秒表等裝置組成。該檢定裝置計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)考核(復(fù)查)申請(qǐng)書主要內(nèi)容填寫樣本見表1。

2.3 計(jì)量檢定方法及檢定過程

使用鋼瓶裝氮中氧氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)以及鋼瓶配套使用的壓力表、調(diào)節(jié)閥、流量控制裝置，經(jīng)過管路將氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)通入氧分析儀器中，觀測(cè)儀器顯示值與氧氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)標(biāo)稱值之間的差值，而完成對(duì)各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)的檢定。檢定氣路連接見圖1。

2.4 開展檢定(校準(zhǔn))項(xiàng)目內(nèi)容的填寫

氧分析儀和氧氣檢測(cè)報(bào)警器檢定裝置擬開展的檢定或校準(zhǔn)項(xiàng)目填寫樣本見表2。

表1 主要內(nèi)容填寫樣本

1.氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)；2.零點(diǎn)氣體；3.壓力調(diào)節(jié)器；4. 針閥；5.取樣裝置；6.微量氧分析儀

名 稱測(cè)量范圍(摩爾分?jǐn)?shù))不確定度或準(zhǔn)確度等級(jí)或最大允許誤差所依據(jù)的計(jì)量檢定規(guī)程或技術(shù)規(guī)范的代號(hào)及名稱電化學(xué)氧測(cè)定儀(0.1～100) %≤25%:±2.0%FS>25%:±3.0%FSJJG 365—2008《電化學(xué)氧測(cè)定儀檢定規(guī)程》氧化鋯氧分析器(0.1～100) %±5%FSJJG 535—2004《氧化鋯氧分析器檢定規(guī)程》順磁式氧分析器(0～100) %±1.0%FS(1.0級(jí))±1.5%FS(1.5級(jí))±2.5%FS(2.5級(jí))±5.0%FS(5.0級(jí))JJG 662—2005《順磁式氧分析器檢定規(guī)程》微量氧分析儀(0～10)×10-6(>10～100)×10-6(>100～1000)×10-6±10.0%FS±5.0%FS±3.0%FSJJG 945—2010《微量氧分析儀檢定規(guī)程》

3 氧分析儀和氧氣檢測(cè)報(bào)警器檢定裝置計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)報(bào)告的填寫

3.1 建立計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的目的

氧分析儀和氧氣檢測(cè)報(bào)警器計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的建立和考核是國家計(jì)量主管部門對(duì)從事該項(xiàng)計(jì)量工作的單位和企業(yè)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量能力的評(píng)定以及利用該標(biāo)準(zhǔn)開展量值傳遞資格的確認(rèn)。該項(xiàng)工作的實(shí)施也是為了更好的保障我國該類儀器國家計(jì)量單位制的統(tǒng)一和量值傳遞的一致性、準(zhǔn)確性，為我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中涉及氧量值計(jì)量監(jiān)督管理的部門和企業(yè)提供更為公證和準(zhǔn)確的檢定、校準(zhǔn)數(shù)據(jù)或一致性的結(jié)果。因此為了保證其量值溯源與傳遞的準(zhǔn)確一致，建立該計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)裝置已成為各有關(guān)單位的迫切需求。

3.2 規(guī)程覆蓋的氧分析儀和氧氣檢測(cè)報(bào)警器的實(shí)驗(yàn)原理及檢定范圍

氣體氧分析儀器按照原理不同分為：電化學(xué)原理、氧化鋯原理、順磁原理三類。

3.2.1電化學(xué)原理類儀表

規(guī)程規(guī)定的檢定范圍為：JJG 365—2008 (0.1～100)%，JJG 945—2010 (0～1000)×10-6。電化學(xué)氣體氧分析儀根據(jù)氧含量測(cè)量范圍的不同，可分為百分含量氧分析儀和微量氧分析儀兩類。因此JJG 365—2008《電化學(xué)氧測(cè)定儀檢定規(guī)程》適用對(duì)象為百分含量氧分析儀，JJG 945—2010《微量氧分析儀檢定規(guī)程》適用對(duì)象為微量氧分析儀。

工作原理：電化學(xué)氧分析儀是在堿性電解質(zhì)條件下(液體或固體電解質(zhì))，氧在電極內(nèi)產(chǎn)生電流，其產(chǎn)生電流與氣體中氧含量成正比，從而達(dá)到氧濃度的測(cè)量。

該類儀器包括：原電池法(燃料電池、赫茲電池、隔膜伽伐尼電池)、恒電位電解池、恒電流電解池、庫侖電量法、極譜法等以電化學(xué)原理為檢測(cè)單元的氣體氧測(cè)定儀(氣體氧檢測(cè)儀、氣體氧報(bào)警器)。依據(jù)氣體導(dǎo)入方式分為泵吸入式、正壓輸送式、擴(kuò)散式三種類型。

3.2.2氧化鋯原理類儀表

規(guī)程規(guī)定的檢定范圍為：JJG 535—2004 (0.1～100)%。該規(guī)程未包含微量氧部分，僅適用于氧含量不小于0.1%的氧化鋯氧分析器的檢定。

工作原理：氧化鋯氧分析器是在氧化鋯材料添加一定量的穩(wěn)定劑后，通過高溫?zé)?，在一定溫度下成為氧離子固體電解質(zhì)。在該材料兩側(cè)焙燒上鉑電極，構(gòu)成氧化鋯傳感器，當(dāng)兩側(cè)電極間的氧氣含量不同時(shí)，兩電極間產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，構(gòu)成氧濃差電池，氧化鋯氧分析器就是利用氧化鋯傳感器的這一特性，將被測(cè)環(huán)境中的氧氣轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，通過電子部件處理，并以濃度值顯示出來，而達(dá)到氧濃度的測(cè)量。測(cè)量范圍為：10-6～100%。規(guī)程對(duì)于(0～1000)×10-6以下氧含量的儀表檢定或校準(zhǔn)時(shí)，參照J(rèn)JG 945—2010《微量氧分析儀檢定規(guī)程》進(jìn)行檢定或校準(zhǔn)。

3.2.3順磁原理類儀表

規(guī)程規(guī)定的檢定范圍為：0～100%。順磁式氧分析器通常為在線檢測(cè)(或監(jiān)測(cè))百分含量儀表，用于連續(xù)自動(dòng)分析氣體中的氧含量。

工作原理：分為熱磁式、磁壓力式、磁機(jī)械式三類。其基本原理是基于氧的順磁性，利用氧在磁場(chǎng)中被吸引而產(chǎn)生熱磁對(duì)流(熱磁式氧分析器)、壓力差(磁壓力式氧分析器)、密度梯度(磁機(jī)械式氧分析器)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，從而達(dá)到氧濃度的測(cè)量。也可分別表示為：

熱磁式氧分析器是利用氧的順磁性，使氧在非均勻磁場(chǎng)的作用下，形成“熱磁對(duì)流”，冷卻熱敏元件，通過對(duì)熱敏元件相應(yīng)電阻的測(cè)量，從而達(dá)到氧濃度的檢測(cè)。

磁壓力式氧分析器是利用氧的順磁性，使通入?yún)⒈葰庾笥覍?duì)稱的氣橋一側(cè)出口處的壓力因磁場(chǎng)對(duì)樣氣中氧分子的吸引而升高。通過氣橋中部與左右支路連接的熱敏元件或薄膜電容器，將左右支路的壓力差轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電信號(hào)，從而達(dá)到氧濃度的檢測(cè)。

磁力機(jī)械式氧分析器是利用氧的順磁性，使懸掛在不均勻磁場(chǎng)中的“啞鈴”形元件，因磁場(chǎng)對(duì)氧分子的吸引，在磁場(chǎng)梯度方向上產(chǎn)生密度梯度(對(duì)應(yīng)于氧分壓)的作用而受到一個(gè)排斥力矩，并在力矩的作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)角大小通過光電檢測(cè)，轉(zhuǎn)變成對(duì)應(yīng)的電信號(hào)，從而達(dá)到氧濃度的檢測(cè)。

3.3 氧分析儀和氧氣檢測(cè)報(bào)警器國家計(jì)量檢定系統(tǒng)表

氧分析儀和氧氣檢測(cè)報(bào)警器計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)檢定裝置檢定系統(tǒng)表中上一級(jí)計(jì)量器具為：氧國家級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(重量法，溯源到基本量質(zhì)量的稱量)部分。

本單位計(jì)量器具為：建標(biāo)單位依據(jù)JJG 365—2008《電化學(xué)氧測(cè)定儀檢定規(guī)程》、JJG 945—2010《微量氧分析儀檢定規(guī)程》、JJG 535—2004《氧化鋯氧分析器檢定規(guī)程》、JJG 662—2005《順磁式氧分析器檢定規(guī)程》中所需的主要計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器的技術(shù)指標(biāo)和檢定過程重復(fù)性測(cè)量不確定的合成結(jié)果。

下一級(jí)計(jì)量器具為：所依據(jù)的計(jì)量檢定規(guī)程開展計(jì)量檢定的技術(shù)要求和指標(biāo)。

氧分析儀和氧氣檢測(cè)報(bào)警器國家計(jì)量檢定系統(tǒng)表舉例見表3。

4 氧分析儀和氧氣檢測(cè)報(bào)警器檢定裝置計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定

氧分析儀和氧氣檢測(cè)報(bào)警器檢定裝置計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定采用JJF 1059.1—2012《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》、JJF 1059.2—2012《用蒙特卡洛法評(píng)定測(cè)量不確定度》[7-8]。在檢定或校準(zhǔn)結(jié)果的不確定度中，由計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)引起的測(cè)量不確定度分量，包括計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器及配套設(shè)備所引入的不確定度以及對(duì)測(cè)量結(jié)果有影響的儀器測(cè)量重復(fù)性所產(chǎn)生不確定度分量的合成。

4.1 檢定過程中測(cè)量誤差的數(shù)學(xué)模型

(1)

4.2 靈敏度系數(shù)

(2)

(3)

4.3 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

(4)

4.4 擴(kuò)展不確定度

U=k·uc(ΔA), (k=2)

(5)

表3氧分析儀和氧氣檢測(cè)報(bào)警器國家計(jì)量檢定系統(tǒng)表

Table 3 National metrological verification system

5 建標(biāo)過程不確定度評(píng)定舉例

5.1 微量氧分析儀不確定度評(píng)定舉例

建標(biāo)過程微量氧部分，當(dāng)對(duì)被檢儀器量程(0～100)×10-6(摩爾分?jǐn)?shù))氧分析儀進(jìn)行評(píng)定時(shí)，可選擇氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的擴(kuò)展不確定度≤2%，擴(kuò)展不確定度的包含因子k=2的氮中氧氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)對(duì)微量氧分析儀進(jìn)行量值傳遞與遡源。由氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量為B類不確定度：

(>10～100)×10-6(摩爾分?jǐn)?shù))：u1=2.0%/2=1.0%

5.1.1由標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量

舉例中選擇北京精微恒測(cè)氧技術(shù)開發(fā)中心CW-2000型微量氧分析儀，在量程(0～100)×10-6(摩爾分?jǐn)?shù))檔，進(jìn)行不確定度分量的評(píng)定。在該量程～80%檢定點(diǎn)，所用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)濃度為81.91×10-6(摩爾分?jǐn)?shù))，其引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u(As)為：

5.1.2測(cè)量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量

根據(jù)公式(6)、(7)計(jì)算各點(diǎn)單次測(cè)量結(jié)果的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差和測(cè)量列平均值的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差為：

(6)

(7)

表4 各檢定點(diǎn)測(cè)量列的實(shí)驗(yàn)結(jié)果

表5 各檢定點(diǎn)測(cè)量列的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差

選取實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差中81.91×10-6(摩爾分?jǐn)?shù))測(cè)量列80%校準(zhǔn)點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差來評(píng)定測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度，得到：

表6 不確定度分量列表 (0～100)×10-6

5.1.3合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度和擴(kuò)展不確定度的計(jì)算

uc(ΔA)=0.83%

取包含因子，K=2，U=K·uc=2×0.83%=1.66%

即：量程為(0～100)×10-6(摩爾分?jǐn)?shù))，該臺(tái)儀器示值誤差校準(zhǔn)結(jié)果的擴(kuò)展不確定度為：U=1.7% FS(k=2)。

5.2 百分含量氧分析儀和報(bào)警器不確定度評(píng)定舉例

5.2.1由標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量

檢定過程中，采用國家一級(jí)氮中氧氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)對(duì)氧分析儀進(jìn)行量值傳遞與遡源。其擴(kuò)展不確定度﹤1.0%，取包含因子K=3(B類不確定度)，由氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量為：

實(shí)驗(yàn)中選擇美國OM-25A型，量程為(0～100)%的氧氣分析器，在～80%檢定點(diǎn)，選用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)濃度為78.8%進(jìn)行不確定度的評(píng)定，其引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u(As)為：

5.2.2測(cè)量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量

表7 各檢定點(diǎn)測(cè)量列的實(shí)驗(yàn)結(jié)果

表8 各檢定點(diǎn)測(cè)量列的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差

選取實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差中78.8%測(cè)量列80%校準(zhǔn)點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差來評(píng)定測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度，得到：

表9 不確定度分量列表 (0～100)%

5.2.3合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度和擴(kuò)展不確定度的計(jì)算

uc(ΔA)=0.28%

取包含因子K=2,U=K·uc=2×0.28%=0.56%

即：量程為(0～100)%，該臺(tái)儀器示值誤差校準(zhǔn)結(jié)果的擴(kuò)展不確定度為U=0.6% FS(k=2)。

6 建立氧國家計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)幾點(diǎn)注意事項(xiàng)

6.1 檢定用氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的要求

建立氧分析儀和氧氣檢測(cè)報(bào)警器計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)裝置需要采用氮中氧氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)作為主要標(biāo)準(zhǔn)器進(jìn)行量值傳遞。百分含量氧分析儀通常要求其定值不確定度應(yīng)不大于1%(包含因子k=3或k=2)。微量氧分析儀通常要求其定值不確定度應(yīng)不大于2%(包含因子k=3或k=2)。建標(biāo)過程和日常檢定使用不同包含因子的氧氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)均可以用于該標(biāo)準(zhǔn)的量值傳遞。

6.2 不建議采用稀釋裝置進(jìn)行氧量值傳遞

氧國家計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)建立過程中要求采用氮中氧氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，不建議采用稀釋裝置對(duì)高純氧或氧氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)稀釋后進(jìn)行量值傳遞，以避免大氣中氧的引入而影響氧量值的準(zhǔn)確計(jì)量。因?yàn)闅怏w標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)是具有一種足夠均勻和很好的確定特性值用以校準(zhǔn)儀器、評(píng)價(jià)測(cè)量方法或給材料賦值的物質(zhì)。它作為計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)是量值傳遞的一種重要手段，是統(tǒng)一全國量值的法定依據(jù)，采用有證氧氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)可以保障其量值溯源到準(zhǔn)確復(fù)現(xiàn)的用于表示該特性值的計(jì)量單位。其次所出具的標(biāo)準(zhǔn)值賦有置信水平，其不確定度可以保證該量值與國際標(biāo)準(zhǔn)值具有可比性，以滿足溯源與傳遞的要求。如果不使用氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)就無法評(píng)定該計(jì)量器具的計(jì)量性能，確定其誤差的大小以及儀器的運(yùn)行狀況和儀器的使用壽命及安全性。

6.3 檢定用零點(diǎn)氣體的要求

百分含量氧分析儀檢定過程中零點(diǎn)氣體要求氣體中殘余氧含量應(yīng)低于被檢儀器最小量程的0.01%(參考?xì)怏w為純度>99.99%的高純氮?dú)?。微量氧分析儀檢定過程零點(diǎn)氣體要求：氣體中殘余氧含量應(yīng)經(jīng)脫氧管純化后，氧含量不大于0.1×10-6(摩爾分?jǐn)?shù)，參考?xì)怏w為純度>99.999%的高純氮?dú)?。

6.4 規(guī)程檢定范圍的銜接

JJG 535—2004《氧化鋯氧分析器檢定規(guī)程》規(guī)定的檢定范圍未包含微量氧部分，這是法規(guī)制訂本身存在的缺陷。所以該規(guī)程僅適用于氧含量不小于0.1%的氧化鋯氧分析器的檢定。氧化鋯氧分析器0.1%以下量程微量氧部分的檢定，原則上依據(jù)JJG 945—2010《微量氧分析儀檢定規(guī)程》進(jìn)行檢定，以解決該儀器在量值溯源和傳遞方面的欠缺。

6.5 氧分析儀和氧氣檢測(cè)報(bào)警器檢定或校準(zhǔn)結(jié)果的驗(yàn)證

氧檢定裝置中計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器主要是檢定/校準(zhǔn)用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，其標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的定值和不確定度已經(jīng)由國家認(rèn)可和授權(quán)的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研發(fā)機(jī)構(gòu)用最高準(zhǔn)確度的分析方法或組織多個(gè)權(quán)威的分析機(jī)構(gòu)進(jìn)行了驗(yàn)證。由于標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)需定期向國家認(rèn)可的生產(chǎn)單位購買，并按照規(guī)定的方法保存和使用，計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)有效期內(nèi)的量值和不確定度由標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研發(fā)機(jī)構(gòu)保證，故本裝置中計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的檢定或校準(zhǔn)結(jié)果不需要重復(fù)型驗(yàn)證。其次建標(biāo)技術(shù)報(bào)告中可以用“檢定或校準(zhǔn)結(jié)果的重復(fù)性”代替“計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的重復(fù)性”。

6.6 擬建立計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)需要完成的技術(shù)性工作

需要向上級(jí)主管計(jì)量單位提供：

1.《計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)考核(復(fù)查)申請(qǐng)書》原件一式兩份和電子版一份；

2.《計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)報(bào)告》原件和電子版一份；

3. 計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器及主要配套設(shè)備有效的檢定或校準(zhǔn)證書復(fù)印件一套；

4. 開展檢定或校準(zhǔn)項(xiàng)目的原始記錄及相應(yīng)的模擬檢定或校準(zhǔn)證書復(fù)印件兩套；

5. 檢定或校準(zhǔn)人員能力證明復(fù)印件一套；

6. 可以證明計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)具有相應(yīng)測(cè)量能力的其他技術(shù)資料(如果適用)復(fù)印件一套[9-13]。

綜上所述：經(jīng)審核的氧分析儀和氧氣檢測(cè)報(bào)警器計(jì)量檢定裝置，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)及配套設(shè)備齊全、裝置工作穩(wěn)定性、重復(fù)性可靠，標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的檢定/校準(zhǔn)結(jié)果測(cè)量不確定度評(píng)定合理，上報(bào)相關(guān)主管單位批準(zhǔn)，即可作為計(jì)量檢定/校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)裝置開展檢定/校準(zhǔn)的工作。

可見，氧分析儀和氧檢測(cè)報(bào)警器計(jì)量檢定裝置的建立是我國氣體成分量溯源體系的重要組成部分，它對(duì)提高我國氧氣體計(jì)量水平的國際地位、實(shí)現(xiàn)我國該組分氣體量值的可比與互認(rèn)、保證我國氧氣體化學(xué)計(jì)量的準(zhǔn)確一致具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。