氨氣氣體探測器檢定的不確定度評定

林俊玉

摘 要：本文主要介紹了氨氣氣體探測器檢定的不確定度評定。

關鍵詞：氨氣氣體探測器；示值誤差；不確定度；評定

1 概述

隨著液氨的廣泛應用，近幾年，有些企業疏于管理或管理不善，由于氨泄露引起的安全生產事故時有發生。為防止因液氨泄露引起的中毒及爆炸對國家和人民生命財產造成的危害，在液氨使用單位的作業場所都安裝有液氨泄露報警系統，在企業安全生產過程中發揮了極其重要的作用。液氨泄露報警系統主要設備包括氨氣氣體探測器和報警控制器，它可以不間斷地監測空氣中氨氣的濃度，當被測場所存在一定濃度的氨氣時，氨氣探測器將氨氣轉換成電壓信號或電流信號傳送到控制器，控制器會顯示氨氣的濃度值，當達到設定報警濃度值時報警控制器隨即發出報警信號和動作指令，以確保生產現場管道閥門的及時關閉和人員的及時疏散。由此可見，氨氣氣體探測器的準確性是極為重要的，這就要求對氨氣氣體探測器進行定期的檢定。

1.1 檢定依據。JJG693-2011，《可燃氣體檢測報警器》；HG/T2359-92，《電化學式有害氣體檢測報警儀》。

1.2 環境條件。環境溫度，15-35℃；環境濕度，≤80%RH；通風良好，無干擾被測氣體。

1.3 檢定方法。氣體探測器電源打開預熱，使其進入穩定工作狀態，在清潔的空氣中校正氣體探測器零點后，把標準氣體通入被檢氣體探測器，讀出相應的指示值，計算指示值與標準氣體濃度值之差，以判定儀器的準確度。

1.4 數學模型

根據規程：E=I-L

式中：E——氣體探測器示值誤差，（ppm）；

I——氣體探測器的顯示值，（ppm）；

L——標準氣體的標準值，（ppm）。

1.5 方差和傳播系數

U（E）=

U（I）+

U（L）

傳播系數：=1；=1

則：U（E）=U（I）+U（L）

2 各不確定度分量的評估

以成都鑫豪斯電子探測技術有限公司的XP3000（NH3）氣體探測器為例：傳感器類型，電化學式、擴散型采樣，液晶顯示方式，測量范圍0-500ppm，示值誤差±5%FS，分辨率1ppm；對探測器量程60%，即300ppm濃度點進行檢定。

標準氣體為南京特種氣體廠有限公司的300ppm的氨氣，相對不確定度為2%，包含因子k=2。檢定時傳感器探頭上套上通氣罩，氣體流量調至500ml/min。

檢定結果不確定度來源于標準氣體、氣體探測器檢驗的讀數及重復性、環境溫度影響等方面，即，標準氣體濃度的不確定度、氣體探測器的指示分辨率引入的不確定度、重復性檢驗引入標準的不確定度以及環境溫度變化引入的不確定度。

2.1 標準氣體的標準不確定度U（L）

標準氣體的濃度為300ppm，相對不確定度2%，包含因子k=2，則

U（L）==3（ppm）

2.2 氣體探測器的指示分辨率引入的不確定度U1（I）

氣體探測器為液晶顯示方式，分辨率為1ppm，按均勻分布考慮， k=；則

U1（I）==0.29（ppm）

2.3 檢定重復性引起的標準不確定度U2（I）

使用300ppm的氨氣標準氣體進行重復性檢定測試，重復10次測量值如下：

（301，302，302，303，302，302，301，303，303，302）ppm

則：=

=302.1（ppm）

S==0.78ppm

式中：S——單次測量的實驗標準誤差；

——10次測量的平均值；

Ci——第i次測量的示值。

則：U2（I）===0.25（ppm）

2.4 環境溫度的影響

假設檢定在短時間內完成，環境溫度的影響忽略不計。

2.5 標準不確定度匯總表

[不準確度分量＼&標準不確定度＼&備注＼&①標準氣體的標準不確定度U（L）＼&3ppm＼&＼&②氣體探測器的指示分辨率引入的不確定度U1（I）＼&0.29ppm＼&②、③兩者比較取數值大者＼&③檢定重復性引起的標準不確定度U2（I）＼&0.25ppm＼&④環境溫度的影響＼&忽略不計＼&＼&]

2.6 合成標準不確定度UC（E）

UC（E）==≈3.0（ppm）

3 擴展不確定度

取包含因子k=2，于是U=kUC（E）=2×3.0=6（ppm）

4 檢定結果不確定度報告與表示

氨氣氣體探測器在300ppm的濃度點，測量值為302.1ppm，擴展不確定度為：U=6ppm，k=2。

參考文獻：

[1]JJG693-2011.可燃氣體檢測報警器.

[2]HG/T2359-92.電化學式有害氣體檢測報警儀.