二氧化硫气体分析仪示值误差的测量不确定度评定

王志鹏　常子栋　田郁郁

（天津市计量监督检测科学研究院天津300192）

二氧化硫气体分析仪示值误差的测量不确定度评定

王志鹏常子栋田郁郁

（天津市计量监督检测科学研究院天津300192）

二氧化硫气体分析仪属于国家强制检定的工作计量器具，被广泛应用于工业生产与环境监测中。本文结合实际检定工作，以Pac 7000型二氧化硫气体分析仪为例，探讨评定二氧化硫气体分析仪测量不确定度评定的一般方法。

二氧化硫气体分析仪；示值误差；不确定度

二氧化硫是具有强烈刺激性气味的有毒气体，会损伤人的呼吸器官。大气中过量的二氧化硫会导致酸雨，对环境造成极大的危害。因此，二氧化硫气体分析仪被广泛应用于工业生产与环境监测中。二氧化硫气体分析仪的核心部件是气体传感器，当传感器接触到二氧化硫气体时，会发生反应并产生相关信号，电路将这些信号转换成电信号，根据电信号的强弱就可获知二氧化硫气体的浓度值。

二氧化硫分析仪属强制检定的计量器具，已被列入《中华人民共和国强制检定工作计量器具目录》。为保证二氧化硫分析仪测量结果的准确可靠，本文参照JJG 551-2003《二氧化硫气体检测仪》与JJF 1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》的要求[1-2]，以Pac 7000型二氧化硫气体分析仪为例，探讨评定二氧化硫气体分析仪测量不确定度评定的一般方法。

1　示值误差的测量不确定度评定

1.1不确定度的来源及数学模型的建立

气体分析仪测量结果的不确定度主要来源于以下几个方面：(1)气体标准物质的不确定度。(2)测量方法的不确定度。(3)环境条件的影响。(4)人员操作的影响。(5)被检验仪器的变动性。

二氧化硫气体分析仪的示值误差用直接测量法进行检定，即通入二氧化硫气体标准物质直接读取示值。由于采用直接测量法，测量方法的不确定度可不予考虑；而环境条件的影响、人员操作的影响、气流稳定性和被检定仪器的变动性均体现在测量重复性中，因此检定结果的不确定度影响因素主要包括检定用标准气体和测量重复性。

二氧化硫气体分析仪的示值误差计算公式为：Δe=A¯-As

式中：Δe—仪器示值误差

As—标准气体的浓度

则u2(Δe)=u2(A¯)+u2(As)

式中：u(Δe)—仪器示值误差测量引起的不确定度

u(A¯)—重复性测量引起的不确定度

u(As)—气体标准物质定值引起的不确定度

1.2测量不确定度分量计算

1.2.1仪器示值测量结果重复性的标准不确定度评定

在标准装置及被检仪器正常工作条件下，将浓度为136μmol/mol的标准气体通入被检仪器，待示值稳定后读取其显示值。重复测量10次，测量数据如表1所示。

表1　标准气体通入被检仪器测量数据

根据JJG551-2003《二氧化硫气体检测仪》，重复性按下式计算：

式中：Ai—仪器显示值

n—测量次数

代入上表中的测量结果，计算得到RSD=2.0%。因此，其标准不确定度为

1.2.2仪器数显量化误差的标准不确定度评定

所检二氧化硫气体分析仪的分辨率是1μmol/mol，数显量化误差以等概率分布(矩形分布)落在其半宽区间（1μmol/mol）/2=0.5μmol/mol内，则其标准不确定度为：则uA2=（1/A）×u2（X）=0.2%

1.2.3标准气体的标称值准确度的标准不确定度评定

标准气体证书给出标称值的扩展不确定度为1.5%（k=2），则标准气体的标称值准确度的标准不确定度为uB1=0.75%

1.3合成测量不确定度的计算

输出量标准不确定度分量一览表如表2。

表2　输出量标准不确定度分量一览表

则合成标准不确定度为：

1.4扩展不确定度的计算

取置信因子k=2，则对于该二氧化硫气体检测仪，扩展不确定度为Urel=2×u=2×1.0%=2.0%（k=2）

2　结语

测量不确定度是对测量结果质量的定量表征，测量结果的可用性很大程度上取决于其不确定度的大小。为确保二氧化硫分析仪量值传递的准确可靠，本文结合实际检定工作，初步探讨了二氧化硫气体分析仪测量不确定度的评定方法，对了解此类计量器具的计量特性具有借鉴意义。

[1]二氧化硫气体检测仪JJG551-2003[S].

[2]测量不确定度评定与表示JJF 1059.1-2012[S].

王志鹏（1988—），男，工学硕士学位，研究方向为功能高分子材料合成、气体计量。