动态稀释法配制标准气体在气体分析仪器及气体检测报警器检定中的应用

。（Ｘ）／Ｘ：蛎而丽面而．００６８）２＋（ｏ面而面丽ｉ
将以上计算结果代人式（２），则 ＝１．蚴 ｌＯ．相对扩展不确定度 取包含因子ｋ＝２．则相对扩展不确定度
作者单位【北京市东城区疾病预防控制中心】出
动 态稀 释法配制标准气体在气体分析仪 裔 及气体检测报警器检定中的应用
口张守明
廿廿
目前，各种气体分析仪检定规程都规定使用至少３ 种气体对仪器进行检定。但是，由于气体检测仪种类较 多．如果要开展较多种类仪器的检定工作，就需要多瓶 气体标准物质。甚至许多腐蚀性的低浓度标准气体，但 其瓶装不稳不准，工作极不方便。因此，采用动态稀释法 配制标准气体的方法是一种较为理想的方法。过去由于 没有进行过详细的分析，认为会影响检定结果的可靠 性，所以一直没有被认可而用于实际检定工作中。本文 就此问题进行分析，通过分析，会发现这种方法更具有 适用性、准确性和合理性。 一、动态气体稀释法及溯源性问题 这里所提的动态稀释法，是指将被测高浓度组分标 准气体与高纯稀释气体按照一定的流量比进行稀释的 过程，稀释后的气体浓度按照下式计算：
释法标定仪器，就需要考虑标准气体的不确定度与流量
＝［麓・≤‰Ⅳ（聃、［昧Ｆ杯－幌Ｘｏ・去Ⅳ（靠）
变换后可得
系统不确定度的合成问题，因为这时仪器的测量要建立
于标准气体真值的基础上。其不确定度应按下式计算：
［等同丧）２｛［‘ｕ（如Ｆ拆），１２＋、ｆ
［等］２－（彘）２｛［等］２＋［等］２｝＋
［等］２
ｕ（赡Ｆａ），１２｝
２Ｖ＇－２－％（后＝２）；而使用动态稀释配气法时。如果流量计
的测量不确定度为２％（矗＝２）时，则在测量点处因配气法
引起的不确定度一定＜２、／可％＠＝２）（因为瓦瓮＜１）’
完全可以满足检定示值误差要求。如果选用准确度较高
该提高被稀释标准气体的等级。 综上分析可看出，从应用出发，选取适当浓度和等
级的标准气体，使用动态配气法可以方便地获得各种浓 度（低于源标气）的使用标准气体。用于各种不同量程的 被检仪器的检定，而且能够满足规程中对仪器
ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｈ，ｎａｊｌ．ｃｏｒｎ
ｃｎ
万方数据
标准物质与分析技术Ｉ技术篇
７．解吸效率引入的相对不确定度 样品做６次解吸，效率为９８．９％、９９．２％、９８．５％、 ９９．０％、９８．６％、９９．３％，平均值Ｄ＝９８．９％，则
ｕ（Ｄ）／Ｄ＝０．１３％ Ｕ－－ｋｕ，．＝２ｘＩ．６ｘ１０－２＝－３．２ｘ１０－２
三、结果 由以Ｉ－．标准及样品峰面积数据计算得到的样品浓 度为５１．９ｍｇ／Ｌ。按采样体积１．５Ｌ、解吸效率９８．９％计算得 到空气中苯的含量为３５．０ｍｇ／ｍ３。扩展不确定度Ｕ（Ｘ）＝ ３５．０ｘ１．６％－－０．５６（ｍｇ／ｍ３），样品的测定结果为（３５．０±
不确定度分布情况图
三、问题的延伸和相关注意事项
以上讨论的问题及不确定度分析的结果是建立在
ｕ２（Ｘ，）＿（蒉彤（胁（蓑脚（氏）
从而
仪器标定点的示值为标准值的基础上的。根据上文的分 析，作为检定仪器的技术性能。此方法比使用多瓶独立
气瓶气体检定时更有优越性。但是如果使用上述动态稀
以蹦高等弦（聃［高等弦（靠）
（相对值表示时）分布情况。
仪
器
刀ｉ
式中：Ｘ广标定点示值。实际上标定是将标定用
标准物质的名义值附给仪器，作为仪器示值准确值使
值
用，其他测量点的示值将建立在此基础上。因此，Ｘ。可
以认为是常数，这样上式中各参数的不确定度关系可表 示为 使用瓶装标气时：
标准气体浓厦 图ｌ
ｃ警Ｍ警Ｍ等，２
使用动态稀释法配气时：
检定Ｔ作中，如果使用的标准气体的不确定度为 ２％（后＝２），按照上述使用瓶装标准气体时的不确定度关 系式可以得到：测量点处因标准气体引入的不确定度为
＝（彘）２｜［等］２＋［等】２｝＋［等］２
此处的不确定度计算公式中多了用于稀释的标准 气体的不确定度，因此，要确保仪器使用的准确度，如果 使用稀释配气法配制某一浓度气体给仪器标定。必须关 注此时的不确定度是否满足要求，如果不满足要求就应
（标定）
２５０×１０—６
工作流量Ｒ
（２５０＋４００）Ｆｏ
０
Ｏ
Ｏ
Ｏ
气体，其结果的不确定度值会更小。所以这也
（１５０＋４００）Ｆｏ （３００＋４００）Ｆｏ
０．３７５
Ｏ．７５
１．１％ ２．２％
２．８３％
是可靠使用的优势之一。
１００×１０—６
（１００＋４００）Ｆｏ
２．８３％
作者单位【安徽省计量科学研究院】田
由此。关于最值溯源问题，事实上已经归到稀释气
体的标准气体的溯源和流量的溯源。被稀释的标定气体 的溯源才是最主要的。被稀释的标准气体只要流蹙的配 比关系合理．流量准确、稳定，结果将是非常理想的。下 面将作进一步分析。
二、仪器测量点处由标准气体带来的不确定度比较
就气体分析仪的检定过程丽言，多数仪器均在零 点校准和示值标定后才进行示值误差检定。校准或标 定过程完成后。仪器与被测气体的相应关系就被确定， 仪器在测量点处的理论响应值关系也就相应确定了， 理论上仪器的响应关系是线性的。因此，对于使用瓶装 标气和使用动态稀释法配气时测量点的示值分别作如 下表述：
的流量计．则结果将更理想。表１列举了对５００ｘ１０增程
的仪器进行示值误差检定时，在以上假设的不确定度条
表ｌ
检定点浓度
标准气体给仪器带来的影响
配气流量 ，底
，底 ，杯＋，底
‰
４００ Ｘ１０—６
稀释法 不确定度
瓶装气 不确定度
检定点的要求，这样将大大地减少实验室配备
气瓶量，减少不必要的浪费和环境污染。另外， 从重量法配气的角度看，配制较高浓技术
使用动态稀释法配气时： 件下，因标准气体给仪器带来的不确定度等数据。 通过以上比较可知，就检定仪器而言，只要选择适 当准确度等级的流量计，采用稀释法可以得到更理想的 结果。图ｌ表示出不同标气检定时示值误差的不确定度
ｘ忒・ｃ罢＝Ｘｏ・丧
其中
凡
ｃ＿ｆ＝Ｇｏ。瓦乏
用ｃ０表示标定用的标气浓度，此时‰表示标定点
的仪器示值，Ｇ表示测量点标气浓度，此Ｄ，ｔｘ；表示测量 点仪器示值。那么 使用瓶装标气时：
，１
Ｒ
仁瓦瓦％
式中：卜稀释后气体的浓度；Ｃ杯——被稀释的
已知高浓度的标准气体；如——稀释时被稀释的标准 气体的流速；赡——稀释时高纯稀释气体的流速。
ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｈｍａｊｔ．ｃｏｒｎ．ｃｒｌ
０．５６）ｍｇ／ｍ３（１ｊ｝＝２）。
８．采样体积引入的相对不确定度 大气采样器鉴定证书给出的不确定度为１．３％，则 ／／，（Ｙｏ）／Ｖｏ＝０．０１３／２＝６．５ｘ１０。３ ９．合成相对标准不确定度
由计算可以看出，对空气中苯的测定影响最大的 因素主要是从采样体积、标准溶液的配制、标准溶液 的测定、样品解吸效率、样品测定时重复性产生的不 确定度，因此控制好这些因素对测定的准确性有很大 的影响。