二氧化硫气体检测仪使用标准的研究与验证

2019年28期
研究视界
科技创新与应用
Technology Innovation and Application
二氧化硫气体检测仪使用标准的研究与验证
王晓明
（淮南市计量测试检定所，安徽淮南232001）
1概述
二氧化硫检测仪（以下简称检测仪）是依据JJG551-
2003《二氧化硫气体检测仪》国家计量检定规程在规程的
条件下，检测仪采用比较法进行量值溯源，用U rel =2%（k=
3）二氧化硫气体标准物质标准值与检测仪示值进行比较，
计算出二氧化硫检测仪在不同检定点示值误差，据此评定检测仪计量性能。

但是在生产企业和使用单位现实工作中，有时难以采购到规程规定的气体标准物质，使用的是U rel =2%（k=2）的气体标准物质，本文是就二种气体标准物
质在固定式二氧化硫检测仪量值传递过程中的影响进行分析和验证。

2测量方法
2.1测量依据
JJG551-2003《二氧化硫气体检测仪》。

2.2测量方法
在规定的检定环境条件下，检测仪经预热稳定后用零
点气和浓度为测量范围上限值80×10-6mol/mol 左右的气体标准物质，校准仪器零点和示值后，在测量范围内依次通
入浓度分别为量程上限值50×10-6mol/mol 左右的气体标准物质，读取被测仪器的稳定实际示值，重复测量3次，取其算术平均值，按公式计算二氧化硫气体检测仪的示值误差。

2.3测量标准
二氧化硫气体标准物质的相对扩展不确度标准物质
U rel =2%（k=3）；二氧化硫气体标准物质的相对扩展不确度
标准物质U rel =2%（k=2）。

2.4测量对象
测量范围（0~100）×10-6mol/mol ，最大允许误差为±5%
FS ，型号XRD4000-T 二氧化硫气体检测仪。

3数学模型
E i =C j -C S E r =C j -C S R ×100%
式中：E i 、E r -检测仪的示值误差；C j -测量值的算术平
均值；C s -标准气体浓度值；R-量程。

4输入量的标准不确定度的计算
4.1测量不确定度的来源
输入C j 量的不确定度来源主要是二氧化硫气体检测
仪的测量重复性。

输入量C s 的标准确不确度主要来源于气体标准物质定值的标准不确定度，可根据证书给出的定值标准不确定度来评定。

标准不确度的另一主要来源由分辨力引起的标准不确定度。

流量计引入的测量不确定度分量较小忽略不计；人员操作、环境条件的影响和被测仪器的变动性影响体现在测量重复性中。

4.2输入量C j 的不确定度的计算
摘
要：文章依据JJG551-2003《二氧化硫气体检测仪检定规程》探讨量程（0~100）×10-6mol/mol 的二氧化硫气体检测使用不同扩
展不确定度的气体标准物质对测量结果的影响，进行分析和验证。

关键词：二氧化硫气体检测仪；测量结果；影响中图分类号:TH83
文献标志码:A
文章编号:2095-2945(2019)28-0060-02
Abstract ：According to JJG551-2003"Verification Regulation of Sulfur Dioxide Gas Detector",this paper discusses the influence
of gas standard materials with different extended uncertainty upon the measurement results in the detection of sulfur dioxide gas in the measuring range (0~100)×10-6mol/mol,and analyzes and verifies the results.
Keywords ：sulfur dioxide gas detector;measurement results;influence
作者简介：王晓明（1967-），男，本科，高级工程师，研究方向：计量测试。

曾主持编制了《网络电雷管电阻测试仪》、《矿用温度传感器》等安徽省
地方计量检定规程。

浓度值 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
50 50.7 50.8 51.0 50.5 51.4 51.8 50.9 51.1 51.0 51.0
单位：×10-6mol/mol
表1
60--
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输入量C j 不确定度来源主要是二氧化硫气体检测仪
的测量重复性引起的不确定度分量u 1（c j ）和分辨力引起的不确定度分量u （c j ）。

4.2.1测量重复性引起的不确定度分量u 1（c j
）（1）采用U rel =2%（k=3）二氧化硫气体标准物质标准物
质，浓度为50×10-6
mol/mol 的二氧化硫气体标准物质为例，对同一台重复性好的XRD4000-T 型二氧化硫气体检测仪
连续测量10次，得到测量示值列：
采用A 类评定方法，单位实验标准偏差为根据检定规程规定每一检测点测量次数为3次，以该
3次测量的算术平均值为测量结果，则可得到。

u 12（C j ）=s 3
√=0.21×10-6mol/mol
（2）采用U rel =2%（k=2）二氧化硫气体标准物质标准物质，相同条件下再次测量，得到测量示值列：
采用A 类评定方法，单位实验标准偏差为
则可得到：u 22（C j ）=
s 3
√=0.24%
4.2.2分辨力引起的不确定度分量u 2（C j ）被检二氧化硫气体检测仪的分辨力为
0.1×10-6
mol/
mol
，由分辨力引起的不确定度分量采用B 类评定，数字显
示的分辨力为δ，则区间半宽度为δ/2假设可能值在区间内为均匀分布，查表得k=3√，
因此分辨力产生的标准不确定度为：
4.3输入量的标准不确定度C s 的评定
输入量C s 的不确定度主要来源于标准气体的定值不
确定度，可根据气体标准物质证书给出的定值相对扩展不确定度来评定，因此应采用B 类方法评定。

采用相对扩展不确定度为2%（k=3）二氧化硫气体标
准物质标准物质，浓度为50×10-6mol/mol 二氧化硫气体标准物质，则
u 2（C S
）=U rel ×50×10-6/k=2%×50×10-6/3=0.34×10-6mol/mol 采用相对扩展不确定度为2%（k=2）二氧化硫气体标
准物质标准物质，同理求得测量点50×10-6mol/mol 时，u 22
（C S ）=0.5×10-6mol/mol 。

5各标准不确定度分量(见表3)
6合成标准不确定度的计算采用U rel =2%（k=3）二氧化硫气体标准物质标准物质，
浓度为50
×10-6mol/mol ，
u c1=u 2（C j ）+u 12
（C S ）√=0.36×10-6mol/mol
采用U rel =2%（k=2）二氧化硫气体标准物质标准物质，
浓度为50×10-6mol/mol ，
u c1=u 2
（C j ）+u 12
（C S ）√=0.51×10-6mol/mol
7扩展不确定度的评定
由于二氧化硫气体检测仪示值误差检定为等精度直
接检测，其结果正态分布可直接选取包含因子k=2，采用
U rel =2%（k=3）二氧化硫气体标准物质时，求得相对扩展不
确定度为：测量点50×10-6mol/mol 时：U rel2=k ×u c =2×0.36×10-6
mol/mol=0.8×10-6mol/mol ；采用U rel =2%（k=2）二氧化硫气体
标准物质时，同理可求得相对扩展不确定度为：测量点50×
10-6mol/mol 时：U rel2=1.1×10-6mol/mol 。

8结束语
本文给出了二氧化硫气体检测仪在量程50%处，分别
用采用U rel =2%（k=3）和U rel =2%（k=2）二氧化硫气体标准物
质，在量值传递过程中对示值误差的影响，但扩展不确定度均在规定范围。

参考文献:
[1]JJG551-2003二氧化硫气体检定仪检定规程[S].
[2]JJF1059.1-2012测量不确定度的评定与表示[S].1226s (x )100%0.3710mol /mol
表2
2226s (x )100%0.4210mol /mol
2
6j
()100%0.0310mol /m l o u C 单位：×10-6单位：×10-661--。