二氧化硫氣體分析儀示值誤差的測量不確定度評定

王志鵬　常子棟　田郁郁

（天津市計量監督檢測科學研究院天津300192）

二氧化硫氣體分析儀示值誤差的測量不確定度評定

王志鵬常子棟田郁郁

（天津市計量監督檢測科學研究院天津300192）

二氧化硫氣體分析儀屬于國家強制檢定的工作計量器具，被廣泛應用于工業生產與環境監測中。本文結合實際檢定工作，以Pac 7000型二氧化硫氣體分析儀為例，探討評定二氧化硫氣體分析儀測量不確定度評定的一般方法。

二氧化硫氣體分析儀；示值誤差；不確定度

二氧化硫是具有強烈刺激性氣味的有毒氣體，會損傷人的呼吸器官。大氣中過量的二氧化硫會導致酸雨，對環境造成極大的危害。因此，二氧化硫氣體分析儀被廣泛應用于工業生產與環境監測中。二氧化硫氣體分析儀的核心部件是氣體傳感器，當傳感器接觸到二氧化硫氣體時，會發生反應并產生相關信號，電路將這些信號轉換成電信號，根據電信號的強弱就可獲知二氧化硫氣體的濃度值。

二氧化硫分析儀屬強制檢定的計量器具，已被列入《中華人民共和國強制檢定工作計量器具目錄》。為保證二氧化硫分析儀測量結果的準確可靠，本文參照JJG 551-2003《二氧化硫氣體檢測儀》與JJF 1059.1-2012《測量不確定度評定與表示》的要求[1-2]，以Pac 7000型二氧化硫氣體分析儀為例，探討評定二氧化硫氣體分析儀測量不確定度評定的一般方法。

1　示值誤差的測量不確定度評定

1.1不確定度的來源及數學模型的建立

氣體分析儀測量結果的不確定度主要來源于以下幾個方面：(1)氣體標準物質的不確定度。(2)測量方法的不確定度。(3)環境條件的影響。(4)人員操作的影響。(5)被檢驗儀器的變動性。

二氧化硫氣體分析儀的示值誤差用直接測量法進行檢定，即通入二氧化硫氣體標準物質直接讀取示值。由于采用直接測量法，測量方法的不確定度可不予考慮；而環境條件的影響、人員操作的影響、氣流穩定性和被檢定儀器的變動性均體現在測量重復性中，因此檢定結果的不確定度影響因素主要包括檢定用標準氣體和測量重復性。

二氧化硫氣體分析儀的示值誤差計算公式為：Δe=Aˉ-As

式中：Δe—儀器示值誤差

As—標準氣體的濃度

則u2(Δe)=u2(Aˉ)+u2(As)

式中：u(Δe)—儀器示值誤差測量引起的不確定度

u(Aˉ)—重復性測量引起的不確定度

u(As)—氣體標準物質定值引起的不確定度

1.2測量不確定度分量計算

1.2.1儀器示值測量結果重復性的標準不確定度評定

在標準裝置及被檢儀器正常工作條件下，將濃度為136μmol/mol的標準氣體通入被檢儀器，待示值穩定后讀取其顯示值。重復測量10次，測量數據如表1所示。

表1　標準氣體通入被檢儀器測量數據

根據JJG551-2003《二氧化硫氣體檢測儀》，重復性按下式計算：

式中：Ai—儀器顯示值

n—測量次數

代入上表中的測量結果，計算得到RSD=2.0%。因此，其標準不確定度為

1.2.2儀器數顯量化誤差的標準不確定度評定

所檢二氧化硫氣體分析儀的分辨率是1μmol/mol，數顯量化誤差以等概率分布(矩形分布)落在其半寬區間（1μmol/mol）/2=0.5μmol/mol內，則其標準不確定度為：則uA2=（1/A）×u2（X）=0.2%

1.2.3標準氣體的標稱值準確度的標準不確定度評定

標準氣體證書給出標稱值的擴展不確定度為1.5%（k=2），則標準氣體的標稱值準確度的標準不確定度為uB1=0.75%

1.3合成測量不確定度的計算

輸出量標準不確定度分量一覽表如表2。

表2　輸出量標準不確定度分量一覽表

則合成標準不確定度為：

1.4擴展不確定度的計算

取置信因子k=2，則對于該二氧化硫氣體檢測儀，擴展不確定度為Urel=2×u=2×1.0%=2.0%（k=2）

2　結語

測量不確定度是對測量結果質量的定量表征，測量結果的可用性很大程度上取決于其不確定度的大小。為確保二氧化硫分析儀量值傳遞的準確可靠，本文結合實際檢定工作，初步探討了二氧化硫氣體分析儀測量不確定度的評定方法，對了解此類計量器具的計量特性具有借鑒意義。

[1]二氧化硫氣體檢測儀JJG551-2003[S].

[2]測量不確定度評定與表示JJF 1059.1-2012[S].

王志鵬（1988—），男，工學碩士學位，研究方向為功能高分子材料合成、氣體計量。