透射式烟度计示值误差测量结果的不确定评定

凌博

摘 要：本文介绍了透射式烟度计示值误差测量结果的不确定度评定以及表示方法。文章在不确定度的几个层面上 ，分析了透射式烟度计检定用中示值误差测量结果的不确定度表达方式和具体的精度等级。

关键词：透射式烟度计、标准中性滤光片、测量结果不确定、示值误差

随着中国经济的蓬勃发展和人民生活水平的提高，我們对环境保护问题越来越重视，机动车尾气是环境污染的重要源头之一，因此改善环境污染是当前主要问题。中国的机动车辆尾气的排放标准越来越走上国际化，正逐步向欧美等国家靠近，机动车辆尾气检测使用的测量设备—透射式烟度计，也随着社会的发展和进步走到了人们的面前，正以大跃进的方式逐渐的取代淘汰的测量设备—滤纸式烟度计，走向我国的市场，它的需求也越来越重要。透射式烟度计是适用于测量压燃式发动机或装有压燃式发动机排放可见污染物的仪器设备。测量不确定来源的分析取决于对测量方法、测量设备、测量条件及对被测量的影响。以下的相关内容是对汽车尾气的测量设备—透射式烟度计示值误差和测量结果的不确定度评定所进行的分析和阐述。

1有关概念阐述

烟度计：烟度计是用来测量压燃式发动机汽车排放可见污染物的仪器。透射式烟度计的基本原理是利用透光衰减率来测定烟气浓度，它的主要元件有光源、充满排气并有一定长度的光通路及放置在光源对将透光信号转变成电信号的光电元件。光电元件的输出与烟气所造成的光强度衰减成正比。烟度计一般由取样探头、测量部件、控制系统和显示仪表等部分组成。

测量不确定度：表征合理地赋予被测量之值的分散性，与测量结果相联系的参数。测量不确定度就是说明被测量之值分散性的参数，它不说明测量结果是否接近真值。测量不确定度表征被测量的真值所处量值范围的评定。它按某一置信概率给出真值可能落入的区间。它可以是标准差或其倍数，或是说明了置信水准的区间的半宽。

2适用范围

适用于机动车检测用透射式烟度计的首次检定、后续检定以及使用中检定结果不确定度的评定与表示。

3引用文件

①JJG976-2010《透射式烟度计》计量检定规程

②JJG1059-1999《测量不确定度评定与表示》

③JJG1033-2008《计量标准考核规范》

4 测量方法

1.1测量依据：JJG976—2010 《透射式烟度计》

1.2 测量用标准器：标准中性滤光片

1.3环境条件：室内温度（0-40）℃，相对湿度≤85%，电源电压AC（220±22）V。

1.4被检测量仪器：透射式烟度计，量程范围为（0-98.6）%，其中最大允许误差为±2.0%。

1.5测量过程：将被检透射式烟度计按说明书上规定条件提前预热后，将标准中性滤光片依次插入烟度计的所要求的规定使用位置，分别读取相应的吸收比N的示值，依次重复测量三次，取三次示值的平均值与标准中性滤光片的吸收比值之差作为相应结果。

1.6评定结果的采用：对于符合以上要求条件下进行的测量过程，一般可直接使用本标准不确定度的评定结果作为计算结果，否则不适用。

本检定（校准）透射式烟度计开机后首先要进行预热、接着将测量仪器调至零点，最后将标准中性滤光片插入测量时的规定部位，读取透射式烟度计吸收比示值，透射式烟度计的光吸收比N示值误差是其主要的技术指标。

5 建立数学模型，列出相应的不确定度式

检定烟度计光吸收比N示值误差时，标准中性滤片为标准器。当标准中性滤光片为某标准透射比时，读取烟度计相应的光吸收比N示值，按公式（①）计算烟度计示值误差（烟度计光吸收比示值N、标准中性滤光片标准透射比 为输入量，烟度计示值误差△为输入量的数学模型）。

（①）

式中： 烟度计的光吸收比N示值误差；

N――烟度计的光吸收比示值；

标准中性滤光片的标准透射比值。

因为各分量N， 互不相关，由不确定度传播律：

（②）

式中：

故不确定度为：

（③）

6 输入量的不确定度来源

6.1 被检烟度计N示值（测量不重复性）

6.2 被检烟度计N示值（数显量化误差）

6.3 标准透射比值

7 输入量的标准不确定度评定

7.1 被检烟度计N示值估计值的标准不确定度评定

被检烟度计N示值估计值的不确定度主要来源于烟度计N的测量不重复性及数显仪器的示值量化误差。测量不重复性不可以通过连续测量得到的测量列，采用A类方法进行评定。

等精度重复测量10次，测量数据经处理得单次测量实验标准差s（N）：

实际测量时，在重复条件下连续测量3次，以3次测量的算术平均值作为测量结果，则可得标准不确定度为：

自由度：

7.2 被检定的透射式烟度计N示值估计值（数显量化误差）的标准不确定度评定

烟度计N示值的分辨力为0.1%，其量化误差以等概率分布（矩形分布）落在宽度

为0.1%/2=0.05%的区间内。考虑其引入的标准不确定度为：

自由度：

7.3 标准透射比值 估计值的标准不确定度评定

标准中性滤光片送上级计量技术检定部门进行检定，其标准透射比

的合成标准不确定度为0.3%（相对误差），则

估计该标准不确定度的可靠程度90%，则自由度：