透射式煙度計示值誤差測量結果的不確定評定

凌博

摘 要：本文介紹了透射式煙度計示值誤差測量結果的不確定度評定以及表示方法。文章在不確定度的幾個層面上 ，分析了透射式煙度計檢定用中示值誤差測量結果的不確定度表達方式和具體的精度等級。

關鍵詞：透射式煙度計、標準中性濾光片、測量結果不確定、示值誤差

隨著中國經濟的蓬勃發展和人民生活水平的提高，我們對環境保護問題越來越重視，機動車尾氣是環境污染的重要源頭之一，因此改善環境污染是當前主要問題。中國的機動車輛尾氣的排放標準越來越走上國際化，正逐步向歐美等國家靠近，機動車輛尾氣檢測使用的測量設備—透射式煙度計，也隨著社會的發展和進步走到了人們的面前，正以大躍進的方式逐漸的取代淘汰的測量設備—濾紙式煙度計，走向我國的市場，它的需求也越來越重要。透射式煙度計是適用于測量壓燃式發動機或裝有壓燃式發動機排放可見污染物的儀器設備。測量不確定來源的分析取決于對測量方法、測量設備、測量條件及對被測量的影響。以下的相關內容是對汽車尾氣的測量設備—透射式煙度計示值誤差和測量結果的不確定度評定所進行的分析和闡述。

1有關概念闡述

煙度計：煙度計是用來測量壓燃式發動機汽車排放可見污染物的儀器。透射式煙度計的基本原理是利用透光衰減率來測定煙氣濃度，它的主要元件有光源、充滿排氣并有一定長度的光通路及放置在光源對將透光信號轉變成電信號的光電元件。光電元件的輸出與煙氣所造成的光強度衰減成正比。煙度計一般由取樣探頭、測量部件、控制系統和顯示儀表等部分組成。

測量不確定度：表征合理地賦予被測量之值的分散性，與測量結果相聯系的參數。測量不確定度就是說明被測量之值分散性的參數，它不說明測量結果是否接近真值。測量不確定度表征被測量的真值所處量值范圍的評定。它按某一置信概率給出真值可能落入的區間。它可以是標準差或其倍數，或是說明了置信水準的區間的半寬。

2適用范圍

適用于機動車檢測用透射式煙度計的首次檢定、后續檢定以及使用中檢定結果不確定度的評定與表示。

3引用文件

①JJG976-2010《透射式煙度計》計量檢定規程

②JJG1059-1999《測量不確定度評定與表示》

③JJG1033-2008《計量標準考核規范》

4 測量方法

1.1測量依據：JJG976—2010 《透射式煙度計》

1.2 測量用標準器：標準中性濾光片

1.3環境條件：室內溫度（0-40）℃，相對濕度≤85%，電源電壓AC（220±22）V。

1.4被檢測量儀器：透射式煙度計，量程范圍為（0-98.6）%，其中最大允許誤差為±2.0%。

1.5測量過程：將被檢透射式煙度計按說明書上規定條件提前預熱后，將標準中性濾光片依次插入煙度計的所要求的規定使用位置，分別讀取相應的吸收比N的示值，依次重復測量三次，取三次示值的平均值與標準中性濾光片的吸收比值之差作為相應結果。

1.6評定結果的采用：對于符合以上要求條件下進行的測量過程，一般可直接使用本標準不確定度的評定結果作為計算結果，否則不適用。

本檢定（校準）透射式煙度計開機后首先要進行預熱、接著將測量儀器調至零點，最后將標準中性濾光片插入測量時的規定部位，讀取透射式煙度計吸收比示值，透射式煙度計的光吸收比N示值誤差是其主要的技術指標。

5 建立數學模型，列出相應的不確定度式

檢定煙度計光吸收比N示值誤差時，標準中性濾片為標準器。當標準中性濾光片為某標準透射比時，讀取煙度計相應的光吸收比N示值，按公式（①）計算煙度計示值誤差（煙度計光吸收比示值N、標準中性濾光片標準透射比 為輸入量，煙度計示值誤差△為輸入量的數學模型）。

（①）

式中： 煙度計的光吸收比N示值誤差；

N――煙度計的光吸收比示值；

標準中性濾光片的標準透射比值。

因為各分量N， 互不相關，由不確定度傳播律：

（②）

式中：

故不確定度為：

（③）

6 輸入量的不確定度來源

6.1 被檢煙度計N示值（測量不重復性）

6.2 被檢煙度計N示值（數顯量化誤差）

6.3 標準透射比值

7 輸入量的標準不確定度評定

7.1 被檢煙度計N示值估計值的標準不確定度評定

被檢煙度計N示值估計值的不確定度主要來源于煙度計N的測量不重復性及數顯儀器的示值量化誤差。測量不重復性不可以通過連續測量得到的測量列，采用A類方法進行評定。

等精度重復測量10次，測量數據經處理得單次測量實驗標準差s（N）：

實際測量時，在重復條件下連續測量3次，以3次測量的算術平均值作為測量結果，則可得標準不確定度為：

自由度：

7.2 被檢定的透射式煙度計N示值估計值（數顯量化誤差）的標準不確定度評定

煙度計N示值的分辨力為0.1%，其量化誤差以等概率分布（矩形分布）落在寬度

為0.1%/2=0.05%的區間內。考慮其引入的標準不確定度為：

自由度：

7.3 標準透射比值 估計值的標準不確定度評定

標準中性濾光片送上級計量技術檢定部門進行檢定，其標準透射比

的合成標準不確定度為0.3%（相對誤差），則

估計該標準不確定度的可靠程度90%，則自由度：