氧分析仪示值误差的测量不确定度分析

《计量｜８ｅ，／试技术》２０１２年第３９卷第９期　

有毒有害气体检测仪示值误差测量结果不确定度的评定　

Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｙ　ｏｆ　Ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ　Ｅｒｒｏｒ　ａｂｏｕｔ　Ｃａｒｂｏｎ　Ｔｏｘｉｃ　

ａｎｄ　Ｈａｚａｒｄｏｕｓ　Ｇａｓ　Ｄｅｔｅｃｔｏｒｓ　

穆　晶　

（哈尔滨市计量检定测试院，黑龙江哈尔滨１５００３６）　

摘要：本文介绍了有毒有害气体检测仪示值误差测量结果不确定度的评定，并给出结果。　关键词：有毒有害气体；检测仪；示值误差　

１　案例１：一氧化碳（ｃｏ）检测报警器示值误差测量结果　

不确定度的评定　

１．１概述　

一氧化碳（ＣＯ）检测报警器的检定是通过输人标准　

气体与被检仪器的显示值的比较来确定被测仪器的示值　

误差。　

１．２技术依据　

（１）ＪＪＦ１０５９—１９９９（（￣Ｕ量不确定度评定与表示》；　（２）ＪＪＧ９１５—２０ｏ８《一氧化碳检测报警器检定规程》　

１．３数学模型　

△　：Ａ—Ａ　

式中：△　一Ｃ０检测报警器的示值误差ｔｍａｏｌ／ｍｏｌ；　

—ｃＯ检测报警器示值的算术平均值ｔａｎｏｌ／ｍｏｌ；　

Ａ　～标准气体的浓度值ｔａｎｏｌ／ｍｏｌ。　

１．４标准不确定度评定　

（１）标准不确定度“（Ａ）的评定　

输出量Ａ的不确定度来源是一氧化碳检测报警器　

的测量重复性，选用规程中计量性能要求的重复性为　

２．Ｏ％来评定标准不确定度ｕ（　）。　

ｕ（一Ａ）＝２．０％／√　＝１．１５％　

ｒ／，＝３（示值误差检定次数）　

（２）标准不确定度Ｕ（Ａ　）的评定　

输人量Ａ　的不确定度主要来源于标准气体浓度定　值的不确定度，可根据证书给出的定值不确定度来评定。　

规程中规定，一氧化碳标准气体，其扩展不确定度不　

大于２．０％（ｋ＝２），ａ＝２．０％，包含因子ｋ＝２。　

ｕ（Ａ　）＝２．０％／２＝１．００％　

（３）合成标准不确定度的评定　

①灵敏系数　

数学模型：△　＝Ａ—Ａ　

灵敏系数：Ｃ１＝ａ△　／ＯＡ＝１　

Ｃ２＝ａ△　／ａＡ　＝一ｌ　

仪器仪表测量不确定度评定方法

摘要：测量不确定度指对测量结果的可信性、有效性的不能确定的程度，用来表征测量结果与真值的接近程度。以计量校准中常用的示值误差型仪器仪表为例，结合其计量过程中使用的数学模型进行理论推导，得到其相对不确定度的计算模型。以数字多用表代表同类型被检仪器仪表，以多功能校准仪为校准装置，进行计量校准试验、数据处理及不确定度评定。

关键词：仪器仪表；测量；不确定

引言

实际调查发现，用5720A型多功能校准源检定2000型数字多用表（设定为5位半显示模式）的直流电流10mA量程的10mA点时，扩展不确定度U95=0.0004mA，有效自由度νeff=69。

1.测量仪器的准确度

我国以及国际上对于测量仪器准确度的划分，从来是既有“级”，也有“等”。而且在测量不确定度的估算中，针对不同的等与级有不同的估算方法。但是对测量器的定性评定中，往往还必须使用“等”和“级”的概念，因为这样十分方便、实用。等与级之间的原则区别在于“级”根据示值误差确定，表明示值误差的档次；“等”根据扩展不确定度确定，表明测出的实际值扩展不确定度的档次。所谓按等使用即按该计量器具检定证书上给出的实际值使用。这时其系统误差最大的可能值为实际值的扩展不确定度。所谓按级使用，即按该计量器具的标称值使用。这时其系统误差最大的可能值为该级的标称值偏离其实际值的允许误差。“等”与“级”的给出能反映计量器具计量学性能的总的水平，但不能用它直接表示使用该计量器具进行测量的准确度。因此测量结果的不确定度中，其不确定度分量绝不止这一项，而往往还有其他的分量要与之合成。例如：量块的要求中有中心长度的偏差，测量面的平面度及平行度，工作面的研合性，中心长度的稳定性；衡器要求水平误差，鉴别力，灵敏度。用绝对误差的形式给出测量器具允许误差的情况下，级别的表示有：1）拉丁文大写字母：A，B，C，M，F；2）罗马数字：I，Ⅱ，Ⅲ；3）阿拉伯数字：0，1，2，3。例如：非自动衡器，按OIML分为I，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ级，而可对应为：特种准确度级或1级，高准确度级或2级，中等准确度级或3级，普通准确度级或4级。它们的允许误差、重复性、鉴别力、灵敏度以及影响量中的位置倾斜、温度等的分别规定，只能在有关规程中说明。1级量块并非说明允许误差为1%。在用引用误差和相对误差的形式给出测量器具允许误差的情况下，其级别的符号即其阿拉伯数值，按有关技术规范的规定，往往用其百分数，而略去其百分符号%。因此，通过级别的数值，可以直接了解其允许误差的引用误差或相对误差。例如：1级压力表，允许误差按测量上限给出的引用误差为±1%，而2。5级表则为±2。5%，更确切地说，这都是指基本误差而言。在使用引用误差和相对误差表示计量器具的允许误差时，采用的数值系列，应按下列数值中选取：1×10n，1。5×10n，1。6×10n，2×10n，4×10n，5×10n，6×10n其中指数n为等于1，0，-1，-2等整数。n最大不超过5。上述数列中，禁止在同一个系列中同时选有1。5×10n和1。6×10n级。3×10n这一数值也只有在技术上证明必要且合理时才采用，一般不用这个数值。对于包含两个或两个以上测量范围的测量仪器，可以分别规定两个或两个以上的相应的准确度级别。对于万能式或组合式的测量仪器，可以测量两个或两个的准确度级别。例如：万能显微镜，既可测量垂直坐标系的两个长度值，也可测量平面角度值。有些电测仪器既可以测量直流特性，又可以测量交流特性。这些均应分别给出各自的准确度。凡是按等划分时，必定在其有关技术规范例如检定规程中，对各等所应满足的技术指标有所规定。例如，二等标准电池的有关规定：1）在20℃时，电动势的实际值应处于：1。018600～1。018670V之间；2）在1年期间电动势变化不得超过10μV；3）内阻对于新生产者，要求不大于700Ψ，使用中的标准电池不大于1000Ψ；4）检定二等标准电池的装置的极限误差可相当于置信概率p=0。99的扩展不确定度不大于2μV；5）检定装置中比较仪所引起的最大误差可相当于置信概率p=0。99的扩展不确定度不大于0。4μV；6）检定装置灵敏度不大于150mm/10μV；7）用一等标准电池组作为标准进行检定。

生化分析仪吸光度示值误差

测量结果的不确定度评定

编 制：

审 核：

批 准：

受控号：

1、概述

1.1测量依据

JJG 464-2011«半自动生化分析仪检定规程»

1.2测试标准：

生化分析仪检定用溶液标准物质，吸光度标称值分别为0.5A和1.0A,不确定度为0.005A（k=2）。

1.3被测对象：

型号为ECOM-F 6124型半自动生化分析仪，最大允许误差为±0.002A。

1.4测量方法：

将被测仪器开机按照仪器使用说明书规定时间预热后，用蒸馏水作为参比液，校正仪器吸光度的零点，在波长340nm处分别对标称值0.5A、1.0A生化分析仪检定用溶液标准物质进行吸光度测量，每个标样测量3次，3次测量的平均值A与生化分析仪检定用溶液标准物质标准值A标准之差，即为吸光度示值误差。

1.5评定结果的使用：符合上述条件的测量结果，一般可直接使用本不确定度的评定结果。

2、数学模型： △A =A- A标准

式中 △A---生化分析仪吸光度示值误差；

A---生化分析仪吸光度示值的算术平均值；

A标准---生化分析仪检定用溶液标准物质标准值。

3、生化分析仪吸光度示值误差测量结果不确定度评定

3.1生化分析仪测量吸光度标称值为1.0A标准物质引入的测量重复性误差不确定度分量u1

选ECOM-F 6124型半自动生化分析仪，用样品编号13011205、吸光度标准值为0.967A的生化分析仪检定用溶液标准物质，在波长340nm处连续测量10次，得到测量下列一组数据：

0.974A，0.973A，0.977A，0.972A，0.973A，0.976A，0.974A，0.963A，0.974A，0.972A。

那么 niAinA110.974A

则单次实验标准差 120.1nAAiS=0.0016A

实际测量情况是在重复性条件下连续测量3次，按均匀分布，以3次测量算术平均值为测量结果，可得到：

时．电压线圈所消耗的功率引起的　误差不能忽略。　四、结束语　上述主要讨论当功率表测量小　功率负载消耗的有功功率时。功率　表电压线圈采用后接方式引起的　测量误差。因此在测量小功率负载　消耗的有功功率时．为了减小电压　线圈内阻消耗功率对测量准确度　的影响．功率表应采用电压线圈前　接方式，以保证测量的准确度。当　测量电源输出有功功率时，功率表　电压线圈采用后接方式进行测量．　则测量结果更准确（电源输出的有　功功率应包含负载消耗的有功功　率和功率表内阻消耗功率两部　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　ＳＥＣＴＩＯＮ技术篇　误差与不确定度　表１　功率表电压线圈前接与后接的实验数据　白炽灯的标称功率（ｗ）　１５　２５　４０　６０　ｌｏ０　标准表的测量值（ｗ）　ｌ６　２６　４１　６０　ｌ０２　测量值尸。（ｗ）　ｌ７　２７　４１．８　６Ｏ．７　１０３　电压线圈前接方式　相对误差　（　＝’ａ　，－ａ￣×ｌｏｏ％）　６．２５　３．８５　１．９５　１．１７　Ｏ．９８　测量值Ｐ２（ｗ）　２１．８　３１．８　４６．６　６５．５　ｌ０７．８　电压线圈后接方式　相对误差　（　ｘ１００％）　３６．２５　２２．３ｌ　ｌ３．６６　９．１７　５．６９　电压线圈前、后接比较　偏差Ｐ：一Ｐ。（ｗ）　４．８　４．８　４．８　４．８　４．８　注：表中　为测量值；　为测量的实际值（标准表读数）　分）。总之，功率表电压线圈前接和　电压线圈后接两种接线方式应根　据不同的应用场合来选择，以提高　测量的准确度。　作者单位【福建水利电力职业　技术学院】锄　自准直仪示值误差测量结果不确定度分析　一、测量方法（依据ＪＪＧ２Ｏ２—１９９０（自准直仪》）　自准直仪示值误差是通过在小角度检查仪的指示　计下放置相应尺寸的量块，产生相应的标准角度，由被　检白准直仪依次瞄准读数，各受检点对零位的读数差与　标准角度之差。即为各受检点的示值误差。　下面以分度值为１”的光电自准直仪为例，对自准直　仪示值误差测量结果不确定度进行分析。　二、数学模型　根据以上分析，自准直仪示值误差可表示为：　６＝（ａ　一ａｏ）一ａ　（１）　式中：６——被检自准直仪示值误差（　）；ａ　一一被检　自准直仪第　受检点读数（”）；ａ　一被检自准直仪对零时　读数（”）；ａ　——小角度检查仪产生的标准角度（”）。　其中：　＝（＾　—ｈｏ）－ｏ＃Ｌ　（２）　式中：＾　——检定第　点所用量块尺寸（ｍｍ）；＾。——　对零时所用量块尺寸（ｍｍ）；Ｌ——小角度检查仪两指示　针测头轴线间距离，Ｌ＝５ＯＯｍｍ。　ａ＝Ｏ．２０６３ｘｌ０６（”）　把式（２）代人式（１），则占也可表示为：　６＝（ａ厂Ｏｔ０）一（ｈｉ－ｈ０）・ｃｄＬ　三、方差和传播系数　口吴丽雄　（３）　依据“　ｚ（），）：∑［　］　（她）　Ｏｘ．　有：ｕｃ２＝ｕｃ２（占）＝ｃ　（ａｉ）“　（　ｆ）＋ｃ　（ａ０）“　（ａｏ）＋ｃ　（　）“　（　）　＋ｃ　（＾ｏ）“　（＾ｏ）＋“　（　）Ｃ２（　）　上式中．ｃ（　＝１，ｃ（　＝＿ｌ，ｍ１）＝一詈’ｃ（　＝　，　ｃ（　）：—（ｈｉ－ｈ—ｏ）ａ　设Ｕ　（ａ　）＝“　（ａｏ）＝“　（ａ），“　（＾）＝“　（＾ｏ）：“。（＾　）　则ｃ（　）＝、／　瓦　可　＝、／，　，　ｃ（＾）＝　丽　＝　导（”）／ｒａｍ　故Ｕｃ２＝ｃ　（ａ）“　（ａ）＋ｃ　（＾）Ｕ２（＾）＋ｃ　（　）Ｕ２（　）　四、标准不确定度一览表（见表１）　五、计算分量标准不确定度　１．自准直仪读数给出的不确定度分量ｕ（ａ）　在自准直仪上对小角度检查仪的同一角度值进行　中国计量２００６．