二氧化硫气体检测仪不确定度评定

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  摘 要:二氧化硫是有毒有害气体;二氧化硫气体检测仪属于强制检定类计量器具,在生产生活中应用很广泛。二氧化硫气体检测仪测量方法,以及对其示值误差测量结果不确定度评定的探讨。
  关键词:二氧化硫;二氧化硫气体检测仪;测量方法;示值误差;测量不确定度评定
  1概述
  二氧化硫(SO2)是最常见、最简单的硫氧化物,是一种有毒有害无色刺激性气体。不仅易溶解于人体的血液和其它黏性液,还会对人体的呼吸道、眼结膜等器官造成很大损伤。它是大气主要污染物之一,多则易形成酸雨,对环境造成巨大危害。因此二氧化硫气体检测仪被广泛应用到工业生产和日常生活监测中。
  2测量方法
  二氧化硫气体检测仪属于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》中,应当严格对其进行周期强制检定。依据JJG551-2003《二氧化硫气体检测仪》检定规程在合适的环境条件下,对检测仪进行检测时,通入检测仪满量程20%、50%、80%左右浓度的二氧化硫气体标准物质,读取检测仪的稳定示值,然后与气体标准物质的标准值进行比较,即可求得检测仪在该测量点的示值误差。
  3不确定度评定方法
  本评定选用一台量程为(0~500)mmol/mol的成都安可信电子股份有限公司生产的二氧化硫气体检测仪。本次使用的二氧化硫气体标准物质为中国测试技术研究院认定的(GBW(E)061323),其标准值为99.5mmol/mol、251mmol/mol、400mmol/mol的氮中二氧化硫气体标准物质(相对扩展不确定度为U=2%,k=3)。
  4示值误差的测量不确定度评定
  4.1不确定度的来源
  检测仪测量结果的不确定度主要来源以下几个方面:(1)测量方法不理想引入的测量不确定度(2)环境条件影响引入的不确定度(3)检定人员操作引入的不确定度(4)被测仪器引入的不确定度(5)原料气体纯度检测引入的不确定度(6)原料气体称量过程引入的不确定度(7)原料气体稳定性考察引入的不确定度。
  4.2建立数学模型
  二氧化硫气体检测仪的示值误差计算公式为:
  4.3测量不确定度分量计算
  4.3.1检测仪示值测量结果重复性的标准不确定度评定
  在二氧化硫气体检测仪检定装置及被测气体检测仪正常工作条件下,将浓度为99.5mmol/mol、251mmol/mol、400mmol/mol的氮中二氧化硫气体标准物质通入气体检测仪。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。
  根据JJG551-2003《二氧化硫气体检测仪》检定规程要求,重复性按下式计算:
  代入上表中的测量结果,计算得到RSD1=0.74%;RSD2=0.62%;RSD3=0.90%。选最大值RSD3=0.90%作为其重复性;因此,其标准不确定度为:
  4.3.2检测仪数显误差的标准不确定度评定
  所检二氧化硫气体检测仪的分辨率是1mmol/mol,数显误差以等概率分布落在其半宽区间(1mmol/mol)/ =0.5mmol/mol内;则其标准不确定度为:u2(X)=0.5/ √3=0.3mmol/mol则uA2=(1/A)?u2(X)=0.20%
  4.3.3二氧化硫气体标准物质表称值准确度的标准不确定度评定
  气体标准物质证书给出标称值的扩展不确定度为2%(k=3),则标准气体的标称值准确度的标准不确定度为 uB1=0.67%
  4.4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。
  4.5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?0.76%=1.6%(k=2)
  5结语
  测量不确定度是表征赋予被测量量值分散性的非负参数,即对测量结果质量的定值表述,测量结果的可用性一般取决于其不确定度的大小。因为二氧化硫是有毒有害气体,易对人体和环境造成巨大危害,为确保二氧化硫气体探测仪量值传递的准确可靠。
  参考文献
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  (作者单位:日照市计量测试所)
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