一氧化碳不确定度评定

一氧化碳红外气体分析器的测量结果不确定度分析计算报告

Z/BQ-HYH-004-2012

河北省计量监督检测院

环保室

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一氧化碳分析仪示值误差测量结果不确定度评定

1 概述

1.1 测量方法：根据JJG635-1999 《一氧化碳、二氧化碳红外气体分析器计量检定规程》。

1.2 环境条件：（15～35）℃±2℃；相对湿度＜75%；大气压（86～106）kPa ±0.5 kPa.。 1.3 测量标准：国家一级标准气体，相对标准不确定度为1%，包含因子为2。 1.4 被测对象：测量范围（0～100）%mol/mol ，示值误差±1.O%F.S 2 数学模型

通入一定浓度的标准气体，平衡后读取被检仪器的示值，重复测量3次，其读数的算术平均值与标准气体实际值的差与量程之比，即为被检仪器的示值误差。

则可认为数学模型是： R x x y y s m 1

)(⨯+-=δ

式中：y —被检仪器的示值误差； m x —被检仪器的示值； x s —标准气体的浓度； δy —其他影响因素分量。 R —被检仪器的量程 3 根据数学模型求方差

鉴于各输入量相互独立，

方差关系为： []

)()()()()()(1)(2222222

2y y s s m m u c x u x c x u x c R

y u δδ++=

鉴于各灵敏系数的模均为1，

则有：[]

)()()(1)(22222

y s m u x u x u R

y u δ++=

4 计算各标准不确定度分量 4.1 A 类标准不确定度分量

输入量m x 的不确定度是由被测量仪器在相同条件下，重复多次测量的重复性决定的，采用A 类进行评定。

对一台量程为30μmol/mol 一氧化碳红外气体分析器，选择11.2μmol/mol 标准浓

度的一氧化碳气体，在相同条件下重复测定10次，即n =10, 得测量值如下： 11.0 10.9 10.9 10.8 10.9 10.9 10.9 11.0 11.0 10.9 其算术平均值为 10.92

按照贝塞尔公式，单次测量标准偏差为

=--=

∑=1

)

()(2

1

n x x

x s n

i i

0.099

在平时的实际测量中，在重复条件下连续测量三次，以其算术平均值作为测量结果，则其标准不确定度为 =

)(m x u =k

s p

0.057μm ol/mol

4.2 标准器引入的标准不确定度分量

标准浓度11.2μmol/mol 的一氧化碳标准气体由国家标准物质研究中心提供，为国家一级标准物质，其相对扩展不确定度为1%，k =2，采用B 类进行评定，

=⨯=2%

12.11)(s x u 0.056μmol/mol

4.3 其他影响因素引入的标准不确定度分量 4.3.1 环境温度的不确定度分量

在检定温度为(15～35)℃±2℃时，实验得出对仪器示值引入的极限误差为 ±0.5%，属于B 类，按均匀分布评定， k =3

u ==3%

5.01rel 0.29% 4.3.2 环境大气压的不确定度分量

按专业标准，大气压每变化±1%，仪表示值随之变化±1%。经修正计算，大气压每变化±1kPa ，对仪器示值会引入±0.1%的变化。 属于B 类，按均匀分布评定， k =3

u ==3

%1.02rel 0.058%

4.3.3 电源电压的不确定度分量

电源电压220V 波动±2%时，实验得出引入的示值变化为±0.07%。属于B 类，按均匀分布评定， k =3

u 3rel ==

3

%

07.00.041%

4.3.4 合成影响因素分量的标准不确定度 由于以上分量相互独立，则

u crel ()y δ2

2223

1rel rel rel u u u ++==0.30% )(y u δc = 11.2×0.30%=0.0336μmol/mol 5 合成标准不确定度

合成标准不确定度 []

)()()(1)(222

22

y s m u x u x u R

y u δ++=

)()()(1

)(222y c s m u x u x u R

y u δ++= =0.3% 6 相对扩展标准不确定度

选取包含因子 k = 2， 则相对扩展不确定度

U ==)(y ku 2×0.3% = 0.6%

当被测点为30μmol/mol 时，U rel ==)(y ku 1.2% 7 针对不同量程

7.1 依据以上述数据将量程扩展为0～50μmol/mol ，相对扩展不确定度为0.3%～1.2%；

将量程扩展为0～100μmol/mol ，相对扩展不确定度为0.2%～1.2%；

将量程扩展为0～200μmol/mol ，相对扩展不确定度为0.1%～1.2%； 将量程扩展为0～500μmol/mol ，相对扩展不确定度为0.05%～1.2%；

7.2 对于量程为0～1000μmol/mol ，最小分辨率为1μmol/mol ，则分辨率的不确定度分量大于重复性分量，则，)(m x u =1289.0⨯=0.289μmol/mol ，

)()()(1)(222y c s m u x u x u R y u δ++= =()()[]

2

222%3.0%5.0289.01000

1s x ⨯++

被测浓度最小取5μmol/mol ，最大取1000μmol/mol ，计算

U ==)(y ku 2×0.029%=0.06% （最小） U ==)(y ku 2×0.59%=1.2% （最大） 7.2 对于量程为0～100%，最小分辨率为0.01%，

选择8.22%标准浓度的一氧化碳气体，在相同条件下重复测定10次，即n =10, 得测量值如下：

8.10% 8.21% 8.17% 8.19% 8.25% 8.27% 8.16% 8.18% 8.15%