煙草實(shí)驗(yàn)室新鮮空氣補(bǔ)充量及空氣流動(dòng)度的測(cè)量不確定度評(píng)定

王世源

摘 要： 實(shí)驗(yàn)室在測(cè)量時(shí)，應(yīng)用報(bào)告樣品被測(cè)量值各個(gè)測(cè)量環(huán)節(jié)對(duì)不確定度緊張測(cè)量，檢測(cè)結(jié)果可以表示不確定度定量。所有的檢測(cè)結(jié)果都會(huì)出現(xiàn)不確定度，但是其只要在允許范圍內(nèi)，得到的檢測(cè)結(jié)果就能夠得到認(rèn)可?；诖?，本文就煙草實(shí)驗(yàn)室新鮮空氣補(bǔ)充量及空氣流動(dòng)度測(cè)量不確定展開(kāi)研究。

關(guān)鍵詞： 煙草實(shí)驗(yàn)室;空氣測(cè)量;不確定度

【中圖分類(lèi)號(hào)】S572.01 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.31.164

1 新鮮空氣補(bǔ)充量的測(cè)量不確定度評(píng)定

1.1 概述

1.1.1 測(cè)量依據(jù)：JJG（煙草）21-2010《煙草實(shí)驗(yàn)室大氣環(huán)境》檢定規(guī)程。

1.1.2 計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)：主要計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備為鋼卷尺，測(cè)量范圍（0～5）m;風(fēng)速儀，風(fēng)速測(cè)量范圍：（0.05～30）m/s。

1.1.3 被測(cè)對(duì)象：煙草實(shí)驗(yàn)室，人均空氣補(bǔ)充量不小于1m3/min。

1.1.4 測(cè)量方法：待煙草實(shí)驗(yàn)室正常運(yùn)轉(zhuǎn)6h，用風(fēng)速儀測(cè)出煙草實(shí)驗(yàn)室進(jìn)風(fēng)孔上均勻分布的10個(gè)點(diǎn)上的風(fēng)速值，取其平均值為最終測(cè)量結(jié)果。用鋼卷尺測(cè)出出風(fēng)口面積值。則最終得到空氣補(bǔ)充量的值。

1.2 數(shù)學(xué)模型

1.4 標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定

1.4.1 測(cè)量面積重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（s1）。

對(duì)煙草實(shí)驗(yàn)室進(jìn)風(fēng)口面積0.5m2，選取10次獨(dú)立重復(fù)性測(cè)量，測(cè)量值為si，平均值si=0.52536m2，標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量0.00013m2，屬于A類(lèi)分量。

1.4.2 由鋼卷尺誤差引入的不確定度u（s2）。

由于鋼卷尺的長(zhǎng)度最大允許誤差為±0.8mm，則半寬為0.8mm，面積不確定度按均勻分布2.0×10-7m2，屬于B類(lèi)分量。

1.4.3 由風(fēng)速重復(fù)性引入的不確定度u（v1）。

對(duì)煙草實(shí)驗(yàn)室風(fēng)速0.3m/s的穩(wěn)定后，選取10次獨(dú)立重復(fù)性測(cè)量，讀取10次風(fēng)速均值測(cè)量值，記為vi，平均值v=0.285m/s。標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量0.003m/s，屬A類(lèi)分量。

1.4.4 由風(fēng)速儀誤差引入的不確定度u（v2）。

由于風(fēng)速儀在風(fēng)速為0.3m/s時(shí)的最大誤差值為±0.015m/s，取半寬為0.115m/s，按照均勻分布為0.009m/s，屬于B類(lèi)分量。

1.5 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

1.5.1 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度計(jì)算。

各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量是互不相關(guān)的，所以合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為0.0047m3/s。

1.5.2 擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)不確定度計(jì)算。

因主要分量中u（s）和u（v）可視為正態(tài)分布，因此P=95%時(shí)，可取包含因子k=2，則：Urel=6.3%。

1.6 對(duì)校準(zhǔn)煙草實(shí)驗(yàn)室空氣補(bǔ)充量的不確定度評(píng)估

1.6.1 煙草實(shí)驗(yàn)室的空氣補(bǔ)充量范圍為（0.01～50）m3/min，測(cè)量補(bǔ)充量變化主要體現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)器引入不確定度，可得全部校準(zhǔn)點(diǎn)的測(cè)量不確定度。

1.7 校準(zhǔn)和測(cè)量能力（CMC）

因此該項(xiàng)目的CMC為：（0.01～50）m3/min，Urel=6.3%，k=2。

2 空氣流動(dòng)度的測(cè)量不確定度評(píng)定

2.1 概述

煙草實(shí)驗(yàn)室，空氣流動(dòng)性不大于5min。待煙草實(shí)驗(yàn)室正常運(yùn)轉(zhuǎn)6h，開(kāi)始檢測(cè)，用鋼卷尺測(cè)量出實(shí)驗(yàn)室的體積，則空氣補(bǔ)充量等于實(shí)驗(yàn)室體積與空氣補(bǔ)充量的比值。

2.2 數(shù)學(xué)模型

2.3 不確定度傳播率

2.4 標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定

2.4.1 測(cè)量體積重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（V1）。

對(duì)煙草實(shí)驗(yàn)室體積45m3，選取10次獨(dú)立重復(fù)性測(cè)量，測(cè)量值為Vi，平均值Vi=45.307m3，標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量0.044m3，屬于A類(lèi)分量。

2.4.2 由鋼卷尺誤差引入的不確定度u（V2）。

由于鋼卷尺的長(zhǎng)度最大允許誤差為±2.8mm，則半寬為2.8mm，面積不確定度按均勻分布1.2×10-8m3，屬于B類(lèi)分量，B分量太小可以省略。

2.4.3 由空氣補(bǔ)充量的不確定u（l）。

根據(jù)本次測(cè)量中對(duì)空氣補(bǔ)充量的不確定度評(píng)價(jià)可以得出，本次測(cè)量得到的u（l）=0.56m3/min

2.5 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

2.5.1 主要標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表

2.5.2 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度計(jì)算。

以上各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量是互不相關(guān)的，所以合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

2.5.3擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)不確定度計(jì)算。

因主要分量中u（V）和u（l）可視為正態(tài)分布，因此P=95%時(shí)，可取包含因子k=2，則：U=2uc（t）=0.62min。

2.6 對(duì)校準(zhǔn)煙草實(shí)驗(yàn)室空氣補(bǔ)充量的不確定度評(píng)估

煙草實(shí)驗(yàn)室的流動(dòng)度范圍為（1～10）min，測(cè)量空氣的流動(dòng)引入不確定度，可得全部校準(zhǔn)點(diǎn)的測(cè)量不確定度

2.7 校準(zhǔn)和測(cè)量能力（CMC）

因此該項(xiàng)目的CMC為：（1～10）min，U=0.7min，k=2。

結(jié)束語(yǔ)：通過(guò)對(duì)煙草實(shí)驗(yàn)室新鮮空氣補(bǔ)充量和空氣流動(dòng)度的測(cè)量不確定度評(píng)定分析，得到新鮮空氣補(bǔ)充量標(biāo)準(zhǔn)不確定度為0.0047m3/s，因子k=2，則：Urel=6.3%。對(duì)校準(zhǔn)煙草實(shí)驗(yàn)室空氣補(bǔ)充量的不確定度評(píng)估，空氣補(bǔ)充量為（0.01～50）m3/min，標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量0.044m3，因子k=2，則：U=2uc（t）=0.62min。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉海義.煙草實(shí)驗(yàn)室物理量測(cè)量不確定度評(píng)定與結(jié)果表示[J].新煙草，2005，000（012）：51，53.

[2] 沈鳳蘭，曲亞玲，林琳.卷煙主流煙氣中焦油測(cè)量不確定度評(píng)定[C]//北京煙草學(xué)術(shù)交流暨吸煙與健康論壇.2009.