甲醛气体检测仪不确定度的评定(可编辑修改word版)

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1. 概述
甲醛气体检测仪示值误差测量不确定度评定
1.1 测量依据：JJG1022-2007《甲醛气体检测仪检定规程》 1.2 环境条件：温度（10-35）℃，相对湿度＜85%
1.3 测量标准：三聚甲醛扩散管标准物质相对扩展不确定度为 1%，包含因子 k =2； 甲醛动态配气装置
1.4 被测对象：甲醛气体检测仪
1.5 测量过程：通入态配气装置配制的甲醛标准气体，连续进气中读取被测仪器的示值，重复测量 3 次，3 次的算术平均值与标准气体实际值的差值，即为甲醛气体检测仪的示值误差。

2. 测量模型
∆C i
= C - C 0
⨯100% C
（1）
由动态配气装置配制的甲醛气体浓度计算公式为：
C =
P 0V 0T ⨯ R ⨯103 = 276.699 ⨯ T ⨯ R
(2)
m T 0 pMQ pQ
式（2）中:
C D ---- 配气浓度（μmol/mol）；
P 0 ---- 标准状态下大气压值 101.325（kPa ）； V 0----标准状态下理想气体摩尔体积 22.4 （L/mol ）； T 0 --- 标准状态热力学温度值 273.15（K ）； T ---环境温度（K ）； P ---环境压力（kPa ）；
M ---组分气分子摩尔质量（g/mol ）； R m ---- 扩散管的扩散率（ug/min ）； Q----载带气与稀释气总流量（ml/min ）
3. 甲醛气体检测仪示值误差测量结果的标准不确定度估算
甲醛气体检测仪示值误差测量结果的不确定度来源主要有：1）三聚甲醛扩散管标准物质的定值不确定度；2）甲醛动态配气装置引入的不确定度；4）环境温度及压力测量误差引入的不确定度；3）随机因素引入的不确定度。

Q ⎢⎣ ⎥ ⎢ ⎦ 本次评定以《甲醛气体检测仪》计量检定规程中示值误差限“±10％”为例来进行不确定度的评估。

3.1
三聚甲醛扩散管标准物质定值不确定度引入的标准不确定度 u （C 1） 在检定过程中，采用国家三聚甲醛扩散管标准物质对该仪器进行量值传递与溯源，三聚甲醛扩散管标准物质定值的扩展不确定度为 1％，k=2，所以：
u （C 1）=1％/2=0.50% 3.2
甲醛动态配气装置不准引入的标准不确定度
甲醛动态配气装置引入的不确定度主要包括四部分：1、气源的稳定性及流量测量引入的不确定度 u q ；2、稀释气体纯度（纯化剂）引入的不确定度 u c ；3、恒温槽温度变化及测量引入的不确定度 u T ；4、裂解器的酸度和温度（裂解效率） 引入的不确定度 u l ；5、混合池压力变化及测量引入的不确定度 u p ；6、混合池温度变化及测量引入的不确定度 u t 。

3.2.1 气源的稳定性及流量测量引入的不确定度 u q
甲醛动态配气过程中，稀释气和载气的流量通过质量流量计来测量，质量流量计由皂膜流量计来校准并绘制校准曲线。

皂膜流量计测定流量并换算至标准状态由下式计算：
Q= V ⨯ t p 101325
⨯ 273.15 T (3)
式中：Q----稀释气流量（ml/min ）
V ----- 皂膜流量计体积（ml ） p ----- 实际压力（Pa ）
t----气体流过体积 V 的时间（s ） T----环境温度（K ）
由（3）式得：
⎡u (Q ) ⎤ 2
⎡u (V ) ⎤ 2
⎡u ( p ) ⎤ 2
⎡u (T ) ⎤ 2
⎡u (t ) ⎤ 2
⎢ ⎥ = ⎣ ⎦
V + ⎦ ⎣ p ⎥ + ⎢⎣ T ⎦⎥ + ⎢⎣ t ⎥⎦ 体积测量不确定度： u (V )
≈0.3%
V 压力测量不确定度： u ( p )
≈0.05%
p
(0.5%)2 + (0.5%)2 (0.1%)2 + (0.1%)2 (0.05%)2 + (0.05%)2 (0.1%)2 + (0.1%)2 温度测量不确定度： u (T ) ≈0.05%
T 时间测量不确定度： u (t ) ≈0.1%
t
u (Q ) Q
≈0.5%
气源经质量流量计稳流后，流量变化相对标准偏差为 0.5%，所以气源的稳定性及流量测量引入的相对标准不确定为：
u (Q ) = =0.71%
Q
3.2.2 稀释气体纯度（纯化剂）引入的不确定度 u c
稀释气体纯度的测量不确定度主要是稀释气体中甲醛含量的不确定度，配气过程中所采用的是活性炭纯化柱，纯化后甲醛含量未检出（用气相色谱仪，检测限 10-9mol/mol ），所以认为稀释气体纯度引入的不确定度可以忽略。

3.2.3 恒温槽温度变化及测量引入的不确定度 u T
恒温槽温度变化相对标准偏差为 0.1%，恒温槽温度测量误差为 0.1%，所以恒温槽温度变化及温度测量引入的相对标准不确定度为：
u (T )
= =0.14% T 3.2.4 裂解器的酸度和温度（裂解效率）引入的不确定度 u l
实验研究表明，三聚甲醛在酸性条件下 160℃时 100%分解为甲醛，裂解效率引入的不确定度可以忽略不计。

3.2.5 混合池压力变化及测量引入的不确定度 u p
混合池压力变化相对标准偏差为 0.05%，混合池压力测量误差为 0.05%，所以混合池压力变化及测量引入的相对标准不确定度为：
u (P )
= =0.07% P 3.2.6 混合池温度变化及测量引入的不确定度 u t
混合池温度变化相对标准偏差为 0.1%，混合池温度测量误差为 0.1%，所以混合池温度变化及温度测量引入的相对标准不确定度为： u (t )
= =0.14% t
综合考虑动态配气过程中各种可能影响结果的因素，我们可以得出甲醛动态
1
3 配气装置引入的标准不确定度由下式计算：
u(C 2 )
= =
= 0.74%
(3)
3.3 环境温度及压力测量误差引入的标准不确定度 u （C 3）
本实验温度测量采用经检定校准的精密数字温度计进行测量，标准不确定度为：±0.05℃，所以环境温度测量引入的标准不确定度约为：0.1%；本实验测压采用的精密数字压力计经过检定校准，标准不确定度为：±51 Pa ，相对标准不确定度小于 0.05%，所以环境压力测量引入的标准不确定度为：0.05%。

因此环境温度及压力测量引入的标准不确定度为：
= 0.11% 。

3.4 随机因素引入的标准不确定度 u(C 4)
环境因素及人员操作对检定装置引起的误差，体现在被检仪器的示值误差重复性测量结果上。

在本检定过程中，示值误差的重复性是在重复条件下，独立测量 3 次获得平均值的相对标准偏差。

按规程规定用贝塞尔公式计算测量重复性 引入的标准不确定度 u 2 分量为标准偏差的 ，表 1 为实验测得被检仪器的重复
性结果。

u q + u c + u T + u l + u p + u t
2
2
2
2
2
2
(0.71%) 2 + 0 + (0.14%) 2 + 0 + (0.07%) 2 + (0.14%) 2 (0.1%)2 + (0.05%)2
u 2 (C ) + u 2 (C ) + u 2 (C ) + u 2 (C ) 1 2 3 4
表 1 中 18 次重复测量合并样品相对标准偏差为：u 2 =1.3%。

则： u (C 4 ) = 1.3%
⨯ = 0.75% 。

4 合成标准不确定度 u c
表 1 为甲醛气体检测仪示值误差测量结果的不确定度来源评估结果列表。

表 2 标准不确定度列表
甲醛气体检测仪示值误差检定结果的标准不确定度合成为：
u c = =
=1.17%
5 扩展不确定度的评定
1
3
(0.50%) 2 + (0.74%) 2 + (0.11%) 2 + (0.75%) 2
取k=2，扩展不确定度为：
= 2 ⨯1.17% ≈ 3.0%
U =k ⋅u
c
6校准和测量能力（CMC）
根据以上评估，甲醛气体检测仪示值误差的校准和测量能力（CMC）为：U rel =3.0%。