气体标准物质(标准气体)不确定度的计算

氨气检测报警器校准结果的不确定度评定张晓飞（杭州中美华东制药江东有限公司杭州311225）摘要：氨气检测报警器的校准结果是判断该仪器是否满足使用要求的主要技术指标。

本文介绍了氨气检测报警器的测量方法和过程，建立了氨气检测报警器校准结果的数学模型，分析各不确定度分量主要来源，结合日常校准工作和计量数据，对其合成不确定度进行分析评定，对各不确定分量进行计算并得出合成不确定度和测量不确定度，最终可得出该检测项目的校准和测量能力。

关键词：氨气检测报警器；示值误差；不确定度评定0引言氨气检测报警器是一种常见的有毒有害气体报警器。

此类报警器常用于存储氨气的仓库、化工厂、生产车间、制药车间以及氨气容易产生的养殖场等场所。

为了有效防止中毒和爆炸事故的发生，氨气检测报警器的定期校准必不可少，而测量不确定度的评定也是校准工作中非常重要的一部分，笔者依据2019年4月10日发布实施的CNAS-CL01 -G003《测量不确定度的要求》、JJG1105-2015《氨气检测报警器检定规程》的方法，结合实践应用，分析氨气检测报警器的不确定度来源，得出校准氨气检测报警器的扩展不确定度。

1概述1.1测量依据JJG1105-2015《氨气检测报警器检定规程》。

1.2环境条件温度：（0〜40）兀，温度波动不超过±5兀；湿度：不大于85%o1.3测量标准氨气气体标准物质,相对扩展不确定度为2%, K—2o1.4被测对象氨气检测报警器，最大允许误差±10.0%,量程（0〜100）ptmol/mol o1.5测量过程氨气检测报警器的示值误差检定采用直接测量方法。

在上述的环境条件下进行测量，通入一定浓度的标准气体（一般选在量程的20%、50%、80%附近3点），依次浓度约为20ymol/mol、50ymol/mol、80M mol/mol,^值稳定后读取报警器的示值，重复测量3次,测量平均值与标准气体的浓度值比较的差即为仪器的示值误差。

可燃气体报警器测量结果不确定度评定
1 概述
1.1、校准依据：JJG693-2011《可燃气体报警器检定规程》
1.2、校准环境条件：温度（0~40）℃，相对湿度＜85%
1.3、校准标准：气体标准物质
1.4、被校对象：可燃气体报警器
1.5、校准方法：采用直接比较法
1.6、数学模型：△C ＝Cx －C N
△C---被校仪示值误差 Cx---被校仪的浓度读数 C N ---标准气体的浓度读数
1.7、各输入量的评定
1）测量量C x 的标准不确定度u （C x ）的来源主要是由被校仪重复性测量引入的不确定度，采用A 类不确定度评定：将41%的标准气体输入到可燃气体报警器，在相同条件下，进行重复性测量10次，其结果如下：
则：测量平均值：y ＝41.14（%）
实验标准差：
(y )i s =＝0.389（%）
故，输入量C X 的不确定度：u (C X ) = s(y i )= 0.389(%)
2）输入量C N 的标准不确定度u （C N ）的来源主要是由标准物质不准引起的不确定度，采用B 类不确定度评定：标准物资经上级校准，其含量为41%的标准气体的扩展不确定度为1.5%（k =2）,则u （C N ）=0.75%
3）不确定度分量表：
4）合成不确定度结算：)()()(22rel N X C C u C u C u +=∆=0.84%
5）扩展不确定度评定：
取k =2，则扩展不确定度为：)(rel C u k U C ∆⨯==2×0.84=1.7%。

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【摘要】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.【期刊名称】《资源节约与环保》【年(卷),期】2016(000)006【总页数】1页(P55)【关键词】二氧化硫气体分析仪;示值误差;不确定度【作者】王志鹏;常子栋;田郁郁【作者单位】天津市计量监督检测科学研究院天津300192;天津市计量监督检测科学研究院天津300192;天津市计量监督检测科学研究院天津300192【正文语种】中文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JJG551-2003《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。

1.1 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。

汽车排放气体测试仪示值误差测量结果的不确定度评定1 测量方法按照检定规程，在检定过程中利用与被检仪器测量气体相同种类的一系列标准气体对仪器的计量性能进行检定，其中示值误差是仪器的一个重要指标，按检定规程规定计算示值误差有两种方法，一种是绝对误差，另一种是相对误差。

现根据规程的要求分别对绝对误差或相对误差的扩展不确定度进行分析。

2 数学模型2.1 示值绝对误差计算公式△=s x x -式中：△――仪器示值误差；x ――仪器3次读数的平均值；x s ――标准气体的标准值。

2.2 示值相对误差计算公式： ssi x x x -=δ 式中：i δ――仪器示值相对误差；x ――仪器3次读数的平均值；x s ――标准气体的标准值。

3 示值误差的方差公式及灵敏系数u c 2(△) = c 2(x )×u 2(x )+ c 2(x s )×u 2(x s )c(x )＝1c 2(x s )=－1u c 2(△) =u 2(x )+ u 2(x s )4 计算示值误差的扩展不确定度4.1仪器测量值的标准不确定度分量u(x )的分析及计算用氮中丙烷标准气体、氮中一氧化碳标准气体、氮中二氧化碳标准气体、氮中氧气标准气体和氮中一氧化氮标准气体检定汽车排放气体测试仪的示值误差，按规程要求需要计算绝对误差和相对误差，为方便计算，现以氮中丙烷标准气体、氮中一氧化碳标准气体、氮中二氧化碳标准气体、氮中氧气标准气体和氮中一氧化氮标准气体检定仪器为例。

仪器测量值的不确定度分量包括测量重复性的标准偏差和读数分辨力的量化误差。

4.1.1测量重复性引入的标准不确定度u 1(x )用汽车排放气体测试仪测量氮中丙烷标准气体、氮中一氧化碳标准气体、氮中二氧化碳标准气体、氮中氧气标准气体和氮中一氧化氮标准气体，测得数据见下表1：单次测量实验标准差:S n-1(HC) = 0.82×10-6S n-1(CO) =5.2×10-5S n-1(CO2) =5.2×10-4S n-1(O2) =7.5×10-4S n-1(NO) =1.2×10-6规程规定实际测量中重复测量3次，取其平均值，所以：u1 (HC)（x）＝S n-1(HC)/ 3＝0.82×10-6/3＝0.47×10-6u1 (CO)（x）＝S n-1(CO) /3＝ 5.2×10-5/3＝3.0×10-5u1 (CO2)（x）＝S n-1(CO2) /3＝5.2×10-4/3＝3.0×10-4u1 (O2)（x）＝S n-1(O2) /3＝7.5×10-4/3＝4.3×10-4u1 (NO)（x）＝S n-1(NO) /3＝1.2×10-6/3＝6.9×10-74.1.2仪器读数分辨力引入的标准不确定度u2(x)仪器测量HC，CO，CO2,O2,NO时读数的最小值分别为HC：1×10-6；CO:0.01×10-2；CO2,0.1×10-2；O2，0.1×10-2；NO, 1×10-6,则其引起的标准不确定度为u2 (HC)（x）＝0.29×1×10-6＝2.9×10-7u2(CO)（x）＝0.29×0.01×10-2＝2.9×10-5u2 (CO2)（x）＝0.29×0.1×10-2＝2.9×10-4u2 (O2)（x）＝0.29×0.1×10-2＝2.9×10-4u2 (NO)（x）＝0.29×1×10-6＝2.9×10-74.1.3仪器测量值的标准不确定度u(x)u2 (HC)（x）＝（0.47×10-6）2＋（2.9×10-7）2 ＝ 3.05×10-12u (HC)（x）＝0.55×10-6u2 (CO)（x）＝（3.0×10-5）2＋（2.9×10-5）2 ＝ 1.74×10-9u (CO)（x）＝4.2×10-5u2 (CO2)（x）＝（3.0×10-4）2＋（2.9×10-4）2 ＝ 1.7×10-7u (CO2)（x）＝4.1×10-4u2 (O2)（x）＝（4.3×10-4）2＋（2.9×10-4）2 ＝ 2.7×10-7u (O2)（x）＝5.2×10-4u2 (NO)（x）＝（6.9×10-7）2＋（2.9×10-7）2 ＝ 5.6×10-13u (NO)（x）＝7.5×10-74.2u(x S)标准气体标称值的标准不确定度标准气体是由国家标准物质研究中心定值，其氮中C3H8标准气体、氮中CO标准气体、氮中CO2标准气体、氮中O2标准气体相对扩展不确定度为1％，氮中NO标准气体相对扩展不确定度为2%。

可燃气体检测报警器示值误差测量结果的不确定度评定□张磊刘峰一、测量过程简述1、测量依据JJG693-2011《可燃气体检测报警器》检定规程2、测量环境温度（0~40）℃；湿度＜85%RH3、测量标准（1）异丁烷二级气体标准物质10% LEL、40% LEL、60% LEL，标准不确定度：U=1.0% k=2（2）气体测试仪检定校准装置标准不确定度：U=1.0% k=24、被测对象量程为（0—100）%LEL 的可燃气体检测报警器5、测量方法可燃气体报警器开机稳定后，分别通入零点气体和浓度约为60% LEL的异丁烷气体标准物质，校准仪器零点和示值，然后通入相应的各种浓度的异丁烷气体标准物质（60% LEL、40% LEL、10% LEL），记录仪器稳定示值，每点重复测量3次，取3次的算术平均值为仪器示值。

6、评定结果的使用符合上述条件的测量结果，一般可参照使用本不确定度评定方法。

二、数学模型△C=C-C0式中△C---气体报警器示值误差，C---气体报警器示值的算术平均值，C0---标准物质的浓度值三、测量不确定度来源及分量的评定1、输入量C标准不确定度的u(A)的评定输入量C的标准不确定度来源主要是测量重复性引起的标准不确定度u (A)，可以通过连续测量得到测量列，采用A 类方法评定。

选取可燃气体检测报警器一台，在重复性条件下，选择40%LEL 浓度的异丁烷气体标准物质，连续测量10次，得到测量列（%LEL ）：40、41、41、42、40、41、40、42、40、41。

C =40.8%LEL 单次试验标准差：1)(21--∑==n C C s i n i =0.78%LEL选择3台同类气体报警器，分别用40%LEL 浓度的异丁烷气体标准物质在重复性测量条件下连续测量10次，共得到3组测量列，每组测量列分别按上述方法计算得到单次测量的试验标准偏差，如表1：表1 3组试验标准偏差计算结果合并样本标准偏差：∑==m j jp s s 12m 1=0.76% LEL则测量重复性引起的标准不确定度：u (A) =p S = 0.76% LEL k =22、输入量C 0的标准不确定度分项的评定输入量C 0的标准不确定度来源主要是气体标准物质引入的标准不确定度u (B 1)和气体测试仪检定校准装置引入的标准不确定度u ( B 2 )，由于被检仪器分辨力引入的不确定度较小，可忽略不计。

陕西XXXX技术有限公司氨气检测仪检定/校准结果测量不确定度评定报告编制：审核：批准：2020年06月06日检定/校准结果测量不确定度评定报告一、概述1、预评估对象：固定式气体检测报警仪D410115270435（深圳特安ESD3000)2、检定方法：《JJG 1105-2015 氨气检测仪检定规程》3、检定项目：示值误差4、检定环境：温度24℃；湿度32%RH5、检定用计量标准器：二、测量模型示值误差测量模型：式中: 被测量 i C ∆---- 示值误差，%；输入变量1 C -----每种浓度3次示值的算式平均值，umol/mol ； 输入变量2 0C ----气体标准物质浓度，umol/mol 。

四、被测量最佳估计值被测量最佳估计值50.1umol/mol 。

五、不确定度分量 5.1不确定度分量()c u5.1.1重复性引入的标准不确定度分量u 1%1000⨯-=∆C C C C i日常实际测量次数n=35.1.2数字式仪器分辨力引入的标准不确定度分量u 12由于测量设备为数字式仪器，测量时仪器显示的最小单位为1umol/mol ，其分辨力半宽为0.5umol/mol 。

假定以矩形分布估计，于是所引入的标准不确定度为由于分辨力引入的不确定度分量u 12=0.29umol/mol ，小于重复性引入的不确定度分量u 11=0.50umol/mol ，因此，选用重复性引入的不确定度分量，分辨力引入的不确定度分量可忽略不计。

5.1.3 不确定度分量合成u (c)5.2不确定度分量u (c 0)5.2.1设备校准引入的标准不确定度分量u 21 气体标准物质的校准证书给出，校准点在49.2umol/mol 的扩展不确定度为U rel =2%，k =2，即U =0.98umol/mol ，k =2。

于是引入的标准不确定度为u 21=U/k=0.49umol/mol 5.2.2设备检定引入的标准不确定度分量u 22流量计已经计量部门检定合格。

空气中二氧化碳气体标准物质研制及不确定度分析
卓继斌
【期刊名称】《福建分析测试》
【年(卷),期】2024(33)3
【摘要】本文叙述了(500×10^(-6)~5.00×10^(-2))mol/mol空气中二氧化碳气体标准物质的研制过程,以高纯氮、高纯氧和二氧化碳为原料,采用称量法制备了空气中二氧化碳气体标准物质,使用气体分析仪对制备的样品气体浓度进行均匀性和稳定性的检验,并通过比对分析实验验证了称量法定值的准确性。

该气体标准物质的相对扩展不确定度U为1%(k=2),可为二氧化碳气体分析仪、气相色谱仪和报警器提供计量溯源支持。

【总页数】5页(P46-50)
【作者】卓继斌
【作者单位】福建省计量科学研究院
【正文语种】中文
【中图分类】X831;TQ421.31
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可燃气体检测报警器示值误差测量不确定度的评定本文旨在介绍可燃气体检测报警器不确定度测量的评定方法，通过测量误差，计算不确定度，与最新的JJG693《可燃气体检测报警器检定规程》作比较，为提高报警器的灵敏度奠定数据基础，为后续测量提供借鉴经验。

标签：可燃气体检测报警器；不确定度随着生活质量、生活水平的提高，社会生产力得到不断的发展，天然气在生活中应用广泛，安全问题无论是在生活中还是在工业生产中都放在了首要地位，可燃气体检测报警器得到普遍应用。

特别是工业生产与生活生产紧密相关，石油、天然气的化工燃料的幵采、提炼等工艺过程容易发生气体泄漏现象，一旦遇到摩擦或明火，会造成极大地安全事故，对人民的生命安全造成威胁。

因此，为保证国民安全，国家对可燃气体检测报警器的应用做出规定，希望通过该种报警器检测可燃气体的浓度（浓度超过一定范围鸣笛警告），降低事故发生率。

1.相关概述可燃气体检测报警器检测系统属于新领域检测系统，有其独特的检测系统和检测标准，依据最新的JJG693《可燃气体检测报警器检定规程》中的条例规定，设定报警检测系统，系统中的相关参数有空气中可燃气体的检测对象及标准、检测时的温度及湿度、检测时的误差范围等多方面，在这里就基本的进行介绍。

据JJG693-2011《可燃气体检测报警器检定规程》，可燃物检测报警的标准物质有空气中异工烷气体，该气体一般采用高浓度气体稀释的方法获得。

不同的用途，可燃气体检测报警器的类型不同，检测对象也不尽相同，测量可燃气体报警器的环境条件根据检测对象而定，一般情况下温度在0到40℃之间，湿度在85%RH之下，被测量对象产生的误差≤±5%。

在测量过程中，将稀释后的标准气体通入被测量的可燃气体报警器，给报警器反应时间，待报警器示数平稳，读取数值，为减少误差，重复测量3次，计算三次测量结果的算术平均值，之后与标准气体实际浓度值相比较，两者之间的差值就是该报警器的示数误差。

气体标准物质标称值测量的不确定度评定
魏王慧;姜阳;刘旺旺;董翊;于瑞祥;任逸尘;高艳秋;王德发
【期刊名称】《上海计量测试》
【年(卷),期】2024(51)1
【摘要】介绍了气体标准物质标称值测量的应用领域和测量结果的重要性。

通过对气体标准物质样品标称值的测量和标称值的结果评价,着重描述了气体标准物质标称值两种测量方式的不确定度评定方法。

明确了气体标准物质标称值的量值溯源路径,有效提升了气体标准物质使用和测量过程中不确定度评定的规范性。

【总页数】5页(P2-5)
【作者】魏王慧;姜阳;刘旺旺;董翊;于瑞祥;任逸尘;高艳秋;王德发
【作者单位】上海市计量测试技术研究院;中国计量科学研究院
【正文语种】中文
【中图分类】F20
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