可燃氣體檢測報警器 示值誤差的不確定度評定

【摘 要】 本文介紹了可燃氣體檢測報警器示值誤差的不確定度分析，可對實際檢定或校準工作提供一定的幫助。

【關鍵詞】 可燃氣體檢測報警器 示值誤差 不確定度評定

1 概述

（1）測量依據

JJG693-2011《可燃氣體檢測報警器》檢定規程。

（2）測量環境條件

環境溫度：0～40℃；相對濕度：<85%；通風良好，無干擾被測氣體。

（3）測量標準

異丁烷標準氣體：濃度為10%LEL，[U=1%]，[k=2]。

異丁烷標準氣體：濃度為40%LEL，[U=1%]，[k=2]。

異丁烷標準氣體：濃度為60%LEL，[U=1%]，[k=2]。

（4）測量方法

按照JJG693-2011的要求，將10%LEL、40%LEL、60%LEL三種濃度的異丁烷按要求方法分別通入可燃氣體檢測報警器中，對其進行三個標準濃度點的示值誤差指示檢定。

2 數學模型

示值絕對誤差計算公式：

[Δ=c]-[cB]

式中：[Δ]—示值誤差；[c]—報警器三次讀數的平均值；[cB]—異丁烷標準氣體的濃度值。

3 不確定度分析評定（以檢定40%LEL濃度點為例）

3.1檢定可燃氣體檢測報警器的示值誤差不確定度來源分析

（1）由可燃氣體檢測報警器及環境因素和操作因素等引入的儀器測量值標準不確定度分量[u(c)]。

（2）由標準氣體引入的標準不確定度分量[u(cs)]。

3.2各不確定度分量的評定

（1）[u(c)]的評定

由可燃氣體檢測報警器及環境因素和操作因素等引入的不確定度分量主要有報警器的重復性和報警器的分辨力兩部分。

①報警器的重復性引入的不確定度分量[u1(c)]

在40%LEL濃度點上重復測量10次，測量結果為40%LEL、39%LEL、40%LEL、40%LEL、41%LEL、40%LEL、40%LEL、42%LEL、40%LEL、40%LEL。

平均值：[c]=40.2[%]LEL

標準差：[s]=0.4[%]LEL

JJG693-2011規定實測量結果為重復測量三次的平均值，所以[u1(c)=s3]=0.23[%]LEL

②報警器讀數分辨力的標準不確定度[u2(c)]

數字式可燃氣體檢測報警器的分辨力為1%LEL，按均勻分布考慮其引入的標準不確定度為

[u2(c)=123=]0.29[%]LEL

③儀器測量值標準不確定度分量[u(c)]

[u(c)=u12(c)+u22(c)]=0.37[%]LEL

（2）[u(cs)]的評定

[u(cs)=40×1%2]=0.20[%]LEL

4 合成標準不確定度的評定（以檢定40%LEL濃度點為例）

4.1靈敏度系數

[c(c)=1]，[c(cs)=-1]

4.2標準不確定度匯總表（見表1）

表1 標準不確定度分量一覽表

4.3合成標準不確定度[uc(Δ)]

[uc(Δ)][=c2(c)#8901;u2(c)+c2(cs)#8901;u2(cs)][=0.42%]LEL

5 擴展不確定度的評定

[U(40%]LEL)=[k#8901;uc(Δ)][=0.84%]LEL

取[k=2]，可燃氣體檢測報警器在40%LEL濃度點的示值誤差的擴展不確定度：

[U(40%]LEL)[=0.74%]LEL，[k=2]

[U(40%]LEL)[=0.94%]LEL，[k=2]

6 結束語

中國的量值傳遞和溯源體系正在從只給出合格與否的檢定向給出誤差大小及其不確定度的校準轉變。以往的檢定形式對不確定度的浪費很嚴重，往往是經過一級檢定不確定度就要擴大近10倍，這樣的量值傳遞已經不適應于我國目前的經濟技術的發展了，為了能更精確的使用計量器具量值傳遞中給出誤差大小及其不確定度是必不可少的步驟，像可燃氣體檢測報警器這類的強制檢定計量器具也可以在檢定中加入誤差的計算及不確定度的評定，這樣既可以達到國家強制控制的目的，又可以讓有需要的客戶得到更精確的報警器。同時作為計量工作者，我們也要從以往檢定的思維里走出來，新時代的計量工作已經不僅僅是檢定計量器具是否合格，更重要的是計量器具測量的不確定度有多大。JJF1059-2012的頒布與實施又為我們提供了新的不確定的評定方法，如何將好的方法運用到實際工作中來還需要計量工作者的繼續努力。