一氧化碳检测报警器示值误差检定结果的测量不确定度评定

一氧化碳检测报警器检定中常见故障分析李拥军（安阳市质量技术监督检验测试中心，安阳455001）一氧化碳检测报警器用于非矿井作业环境中CO浓度不大于3000!mOI/mOI的测定和报警。

它采用电化学电极式原理、催化燃烧式原理和半导体气敏式原理对环境中CO浓度进行检测，仪器一般由传感器和二次仪表组成。

分为固定式、可移动式和便携式，测量范围（0~500，1000，2000）!mOI/mOI，下面以便携式一氧化碳检测报警器为例，对检定过程中遇到的问题进行分析。

便携式一氧化碳检测报警器工作原理：电化学传感器以扩散或泵吸方式工作。

它直接与环境气体中的一氧化碳反应，产生线性电信号。

印刷电路板由集成电路等电子元器件构成，从传感器获得的电压信号经过放大、A/D转换等处理后，在液晶屏上直接显示出所测气体浓度。

当检测气体的浓度达到预先没定的报警值时，蜂鸣器和发光二极管将发出报警信号。

在检定前，首先检查电池是否有电，用万用表测量电池两极间的电压，若明显小于标称电压，应更换电池，注意，不要在危险场所（如有毒气、易燃气体等），应在清洁环境下，更换电池。

具体步骤：将仪器电源关闭，拧下底盖上的两个螺丝，打开电池盖，看准电池极性，联接好电池扣，将电池放入，不要用力过猛将连接线扯断。

开机后，需放置几分钟或数十分钟使系统稳定。

常见故障及分析1对标定气体无反应原因：传感器失效。

处理方法：更换传感器。

1）将仪器电源关闭，打开仪器。

2）摘下显示电路板，取下旧传感器，注意不要折弯显示板上的插针。

3）先将新传感器装入传感器座，再将新传感器上的插针对好仪器上的插座，并可靠插牢，不可用导电性物体来按压插针，以免引起插针之间短路。

再将传感器放在适当位置上。

注意，传感器座应放入仪器外壳的对应位置。

4）装好仪器，确保显示电路板与面膜插针的连接良好。

5）传感器内含有硫酸溶液，在更换传感器操作时，注意不要将传感器搞坏。

如果万一操作不当，传感器内硫酸泄漏到皮肤上，应及时用凉水冲洗接触部位10min，然后就医。

A A一氧化碳检测报警器示值误差测量结果的 不确定度评定，秦昀亮，宏 岩心 （陕西 西安 710018）摘 要 运用一氧化碳检测报警器，结合长庆油田的实际，利用测量不确定度评定的知识，通过建立数学模型、分析各输入量的 标准不确定度、合成标准不确定度及扩展不确定度，给出测量不确定度报告，以达到对一氧化碳检测报警器示值误差测量结果 的不确定度评定的目的。

关键词 一氧化碳检测报警器；示值误差；标准不确定度；不确定度评定Abstract According to the actual situation of Changqing Oilfield, the standard certainty, the resultant standard certainty and the ex - panded certainty of all the inputs of the alarm are analyzed by establishing mathematical model and using the knowledge of the mea - surement uncertainty evaluation, and the report on the measurement uncertainties is presented to evaluate the uncertainty of indication error measurement results of carbon monoxide detection alarm.Key words carbon monoxide detection alarm; indication error; standard uncertainty; uncertainty evaluation作为一种有效的安全防护手段， 一氧化碳气体 检测报警器在长庆油田全部油区范围内配备。

一氧化碳检测报警器示值误差检定结果的测量不确定度评定1 适用范围适用于采用气体物质标准对一氧化碳检测报警器进行检定的示值误差测量结果不确定度评定与表达。

2 依据文件JJG 915—2008 一氧化碳检测报警器检定规程 JJF 1059—2007 测量不确定度评定与表示CX/19/2002 测量不确定度评定与表示实施细则 3 测量方法和数学模型一氧化碳检测报警器示值误差用直接测量法进行检定，即输入一氧化碳标准物质直接读出检测仪的示值，根据示值A 与标准值s A 即可得到示值误差检定结果Δe 。

Δe =100⨯-SSA A A %仪器检定测量结果不确定度的评定应该按照检定的实际结果进行，本文以检定规程规定的允许值进行分析评定。

评定结果是合格的检测仪示值误差检定结果测量不确定度的最大值。

在一氧化碳检测报警器的检定中，影响示值测量不确定度的因素有： ⑴ 计量标准器的不确定度， ⑵ 测量方法的不确定度， ⑶ 环境条件的影响， ⑷ 人员操作的影响， ⑸ 被检验仪器的变动性。

由于采用直接测量法进行检定，测量方法的不确定度可以不予考虑；在规程规定的环境条件下进行检定，⑶、⑷等对检定结果的影响可忽略不计，气流稳定性、人员操作的影响和被检定仪器的变动性体现在测量的重复性中。

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引起的不确定度和测量变动性引起的不确定度。

4 分量标准不确定度4.1 计量标准器即气体标准物质的定值标准不确定度u 1一氧化碳气体一級标准物质定值不确定度为1 %，二級标准物质定值不确定度为2 %属正态分布，包含因子k =2。

标准气体的定值不确定度引起的标准不确定度为：一级标准物质u 1=2%1=0.5 % 二级标准物质u 1=2%2=1.0 %4.2 测量变动性引起的标准不确定度u 2测量变动性引起的不确定度由规程规定的重复测量的重复性限指标来评估。

规程规定测量的重复性限用6次测量的相对标准偏差(RSD )表示，相对误差由3次测量平均值得到，则测量变动性引起的标准不确定度：32RSD u =5 合成标准不确定度c u =6 扩展不确定度一氧化碳检测报警器示值误差检定是等精度直接测量，其测量结果接近正态分布，测量结果的扩展不确定度不必计算自由度后用U p 表示。

1编制依据依据JJG635—2011 一氧化碳、二氧化碳红外气体分析器检定规程JJG915—2008 一氧化碳检测报警器检定规程编制计量标准操作规程作业指导书2适用范围2.1适用一氧化碳、二氧化碳红外气体分析器、一氧化碳检测报警器的检定、操作及维护保养、意外情况的处理等。

2.2 检测项目及允许误差检测项目及允许误差依据检定规程要求。

3 计量标准或所用标准仪器设备4 检定系统CO、CO2分析仪、测报仪检定系统图依照量值溯源图进行。

5 检定前、后应注意事项的检查和记录内容5.1检测前应检查被检仪器是否具有名称、型号、制造厂名、出厂时间和仪器编号。

仪器及附件的所有紧固件应紧固良好，气体管路连接部位应连接良好，运动部件应平稳，活动自如；仪器的开关、旋钮及按键应能正常工作。

5.2检测前后应检查计量标准是否完好，工作状态是否正常。

开机前连接好样品气、稀释气，检查管路，调整压力，注意被检器电源电压有无特殊要求。

提前计算好检定所需的标准气体浓度及配气装置两路气体的流量，管路应充分吸附饱和后再进行检测。

被检器预热 30min以上，配气装置调零、管路清洗。

根据检定需要调节流量控制器，流量调整到检定所需的气体流量。

仪器检定完毕后，关电源、关气瓶压力阀。

6 与被检测仪器的连接、调试等要求仪器及附件的所有紧固件应紧固良好，连接件应连接良好，运动部件应平稳，活动自如；仪器的开关、旋钮及按键应能正常工作。

7 检定环境条件7.1 温度：0～40℃，相对湿度不大于85％。

7.2电源:电压为(220±22)V;频率为(50±1)Hz。

7.3仪器不得有强光直射，附近无强电磁场干扰，无强气流及腐蚀性气体。

8 检定程序8.1依据JJG635—2011 《一氧化碳、二氧化碳红外气体分析器》、JJG915—2008 《一氧化碳检测报警器》进行仪器的检定。

8.2 按照规程要求确定检定点、检定气体浓度，调整配气装置样品气、稀释流量，调整流量控制器流量。

一氧化碳检测报警器测量结果不确定度评定 1 测量方法（按JJG 915－2008）待被校准的仪器稳定后，依次通入仪器满刻度25%，50%，75%左右的CO 气体标准物质重复3次，分别在连接通气状态下读取仪器的稳定示值，求其算术平均值为C ，按公式分别计算上述3种浓度下仪器的示值相对误差△C ，取其中最大的△C 代表仪器示值误差检定结果。

2 数学模型A ＝100%C Cs R-⨯ 其中：C ——被校仪器3次示值的平均值Cs —－CO 气体标准物质的浓度值R ——仪器的满刻度3 方差及传播系数方差： u c 2(A)= c 2(B)u 2(B)+ c 2(B 0)u 2(B 0)传播系数：c(B)=1 ； c(B 0)=-1。

则： u c 2(A) = u 2(B)+u 2(B 0)4标准不确定度分析及评定4.1 测量重复性估算的标准不确定度分量u A在规程要求的环境条件下，通入标称值为750×10-6mol/mol 的标准一氧化碳气体以10次测量计算其重复性，10次测量的数值分别为762 756 758 760 762 773 772 774 778 775μmol/mol ，由下式计算s =X ×100%由上述结果可知：u A ＝s ＝1.06%4.2 仪器分辨力引起的标准不确定度分量u B1仪器分辨力为1×10-6mol/mol得 u B1＝0.5×10-6100%=0.000029%4.3标准物质证书给出不确定度U ＝2.0%（k ＝2）u B2＝2%/2 =1%4.4 流量计准确度引入的不确定度：证书给出不确定度为U ＝0.32％（k ＝2）u B3＝0.32%/2 =0.16%5合成不确定度c u =6 最后得出仪器示值误差的扩展不确定度 （取k ＝2） U rel = k .·C u=2×1.48%=3.0%。

一氧化碳检测报警器示值误差的不确定度评定作者：栗洋洋来源：《中国化工贸易·下旬刊》2017年第06期1 概述1.1 测量依据JJG915-2008《一氧化碳检测报警器检定规程》1.2 测量环境条件温度：（0～40）℃；相对湿度：≤85%；无影响仪器正常工作的电磁场干扰。

1.3 测量标准一氧化碳气体标准物质，其扩展不确定度不大于2.0%（k=2）。

1.4 测量对象用于检测非矿井作业环境中一氧化碳气体浓度的一氧化碳检测报警器，其测量范围为（0～2000）µmol/mol。

1.5 测量方法用零点气调整仪器的零点后，通入一定浓度的标准气体，记录仪器的实际读数。

重复测量3次，分别记录仪器示值Ai，按公式计算示值误差和，取绝对值最大的作为仪器的示值误差。

2 测量模型×100%式中：——相对误差；——绝对误差；——仪器示值的算术平均值；As——标准气体的浓度值。

3 方差和灵敏系数由于各输入量之间相互独立且不相关，则方差：灵敏系数：以相对误差作为示值误差：以绝对误差作为示值误差：4 标准不确定度的评定4.1 带来的标准不确定度分量的评定主要来源于一氧化碳报检测报警的测量重复性，因此可以通过连续重复测量得到，采用A 类评定方法进行评定。

选取一台一氧化碳检测报警器，在实验条件下，选择约为仪器满量程70%（1392µmol/mol）的标准气体，连续进行10次测量，所得结果为：1390、1390、1393、1391、1392、1390、1394、1393、1392、1394，则=1391.9µmol/mol单次实验标准偏差：1.60µmol/mol根据JJG915-2008《一氧化碳检测报警器检定规程》的要求，在重复性实验条件下连续测量3次，取这3次测量结果的算术平均值作为测量结果，则=0.92µmol/mol依据JJF1059.1—2012《测量不确定度评定与表示》的规定，数显仪器应该考虑其分辨力引入的不确定度0.29δx，δx为仪器的分辨力。

一氧化碳检测报警器误差测量误差的不确定度分析1概述1.1 适用范围：本方法适用于一氧化碳检测报警器的检定。

1.2 测量依据：JJG915-2008一氧化碳检测报警器检定规范1.3 采用方法：仪器开机稳定后，按说明书要求对仪器进行校正，分别通入浓度约为1.5倍仪器报警（下限）设定值、30%测量范围上限值和70%测量范围上限值的标准气体，待仪器示值稳定后(大约需3 min 时间)，记录仪器示值，求出相对误差。

1.4 环境条件：温度（0～40）℃,湿度≤85%RH1.5 测量主要设备：空气中一氧化碳标准物质GBW （E ）060324，49.5×10-6mol/mol 的不确定度U rel =2.0%，k =2；292.5×10-6mol/mol 的不确定度U rel =2.0%，k =2；704.5×10-6mol/mol 的不确定度U rel =2.0%，k =2。

2测量的数学模型测量的数学模型：Δτ=(τ-τs )/ τsΔτ:仪器示值误差 τ:仪器的示值算术平均值 τs :标准气体浓度标准值 3.方差和传播系数)()()()()(22222s sc u u u τττττττ∂∆∂+∂∆∂=∆ 灵敏系数： 1-=∂∆∂S τττ2s Sττττ-=∂∆∂则：)()()()()(2222212s SS c u u u ττττττ-+=∆- 4.测量不确定度的来源标准不确定度u 的来源主要有四方面：在重复性条件下由仪器的测量不重复引起的不确定度分量u A ，采用A 类方法评定；仪器显示分辨力引起的不确定度u B1、流量控制器带来的不确定度u B2和标准气体准确度引起的不确定度u B3，采用B 类方法评定。

5.由被测重复性引入的不确定度分量u A 的评定 5.1编号为：X13330168的一氧化碳检测报警器5.1.1用标准值为49.5×10-6mol/mol 的空气中一氧化碳气体标准物质进行10次连续测量，所得数据如下：51 51 50 50 50 50 50 50 49 49 用Bessel 公式计算得:平均值 ∑-=ni i x n x 11=50.0×10-6mol/mol标准偏差 ()12--=∑n x xi s =0.471×10-6mol/mol实际测量中以3次测量平均值作为测量结果，故标准不确定度为：==3/)(s A u 0.272×10-6mol/mol5.1.2用标准值为292.5×10-6mol/mol 的空气中一氧化碳气体标准物质进行10次连续测量，所得数据如下：307 308 308 310 310 310 309 308 310 308 用Bessel 公式计算得:平均值 ∑-=ni i x n x 11=308.8×10-6mol/mol标准偏差 ()12--=∑n x xi s =0.991×10-6mol/mol实际测量中以3次测量平均值作为测量结果，故标准不确定度为：==3/)(s A u 0.572×10-6mol/mol5.1.3用标准值为704.5×10-6mol/mol 的空气中一氧化碳气体标准物质进行10次连续测量，所得数据如下：734 734 733 731 730 729 729 727 727 726用Bessel 公式计算得:平均值 ∑-=ni i x n x 11=730×10-6mol/mol标准偏差 ()12--=∑n x xi s =2.19×10-6mol/mol实际测量中以3次测量平均值作为测量结果，故标准不确定度为：==3/)(s A u 1.264×10-6mol/mol6.B 类标准不确定度分项u B 的评定B 类标准不确定度主要是由标准物质带来的影响，流量控制器和仪器显示分辨力带来的不确定度可忽略 。

汽车排放气体测试仪示值误差测量结果的不确定度评定摘要：本文介绍了对汽车排放气体测试仪示值误差校准时的不确定度分析和评定方法。

文中充分考虑了各项不确定度分量，给出了具体计算公式和典型数值，对校准汽车排放气体测试仪评定不确定度的有一定帮助。

关键词：汽车排放气体测试仪；示值误差；不确定度1.测量方法按照《 JJG688-2017汽车排放气体测试仪检定规程》要求，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。

我们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式中：——示值误差；——仪器3次读数的平均值；——标准气体的标称值。

2.2 示值相对误差计算公式式中：——示值相对误差；——仪器3次读数的平均值；——标准气体的标称值。

3.示值误差的方差公式及灵敏系数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，为计算方便我们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各一个浓度的标准气体检定仪器为例。

汽车排放气体测试仪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用汽车排放气体测试仪测量一定摩尔分数的氮中丙烷标准气体、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，按A类不确定度，重复测量10次，测得数据见表1：表1 测量结果=3.573×10-5=3.348×10-4=1.932×10-3=4.322×10-4=6.321×10-6检定规程规定实际检定中重复测量3次，取其平均值，所以：2.063×10-51.933×10-41.115×10-32.495×10-43.649×10-64.1.2 仪器读数分辨力引入的标准不确定度仪器测量HC，CO，CO2，O2，NO时读数的最小值，按照仪器说明书技术指标，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：2.9×10-72.9×10-52.9×10-42.9×10-42.9×10-74.1.3 仪器测量值的标准不确定度2.063×10-51.955×10-41.152×10-33.826×10-43.661×10-64.2 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，标准气体证书给出。

摘要:随着人们生活质量的提高，人们越来越关注周边的空气质量。

通过借助一氧化碳自动监测仪构建数学模型，然后对测量与计算出的数据进行分析，能够清楚掌握一氧化碳自动监测仪中不确定度中有关的分量值，对于提高监测质量与改善空气质量都有显著的帮助。

关键词:一氧化碳一氧化碳自动监测仪不确定度评定0引言根据现行的《环境空气质量标准》（GB3095—2012）的要求，升级监测因子，实现在线质量控制与监督，并将监测数据实时对外公布。

但实际在日常监测中，往往存在监测到的数据伴随着不确定性，只有对不确定度进行有效的评定，才能保证监测到的数据真实有效，从而提高监测数据的准确度以及可靠度。

下文将通过分析一氧化碳的主要来源以及自动监测过程中数值不准确进行分析，并结合相关的试验模型对一氧化碳自动检测系统不确定度进行评定。

1空气中一氧化碳的主要来源空气中的一氧化碳的主要来源分为两种，一种是室内空气中一氧化碳，另一种是大气中存在一氧化碳。

前者主要是人们在吸烟过程中烟草燃烧所产生的，后者来源一方面是机动车辆尾气排放中包含一氧化碳气体，另一方面是工业区在进行加工制造与生产过程中排放出来的气体中含有一氧化碳含量，且后者产生的一氧化碳的含量较高。

2一氧化碳自动检测过程中数值误差分析2.1环境温度对监测仪器的影响无论是在试验中还是在实际的监测操作中，监测人员都应该将选择的测量仪器妥善放置在合适的环境中。

因为温度过高或过低会使仪器精度有影响，当温度过高时甚至会使仪器不能正常工作，而导致监测出来的数值有较大的误差，而当温度过低，特别是在零摄氏度以下时会导致仪器出现凝露等现象，从而影响监测结果。

2.2周边电磁对站房的影响在进行一氧化碳自动监测系统不确定度的评定过程中，周边磁场会对站房存在一定的干扰，导致监测的数值存在误差。

所以在进行监测时可以在距离电磁干扰辐射较远的位置建设站房，减少电磁因素的影响。

如果站房已经在会受到电磁辐射干扰的范围之内建立，则应该采取合理的手段，对电磁干扰进行屏蔽。

计量标准技术报告
目录
一、建立计量标准的目的…………………………………（）
二、计量标准的工作原理及其组成………………………（）
三、计量标准器及主要配套设备…………………………（）
四、计量标准的主要技术指标……………………………（）
五、环境条件………………………………………………（）
六、计量标准的量值溯源和传递框图……………………（）
七、计量标准的重复性考核………………………………（）
八、计量标准的稳定性考核………………………………（）
九、检定或校准结果的测量不确定度评定………………（）
十、检定或校准结果的验证………………………………（）十一、结论………………………………………………（）十二、附加说明…………………………………………（）
二、计量标准的工作原理及其组成
计量标准的基本组成
名称 准确度等级
标准气体 2级 流量控制器
4级
将标准气体送于一氧化碳报警器探头进行检测，根据测试结果与标准气体标称值偏离程度判断分析装置是否合格。

标准气体
流量控制器
一氧化碳报警器。

一氧化碳红外气体分析器的测量结果不确定度分析计算报告Z/BQ-HYH—004—2012河北省计量监督检测院环保室编写：审核：批准:年月日年月日年月日一氧化碳分析仪示值误差测量结果不确定度评定1 概述1。

1 测量方法：根据JJG635—1999 《一氧化碳、二氧化碳红外气体分析器计量检定规程》. 1。

2 环境条件：（15~35）℃±2℃；相对湿度＜75％；大气压（86~106）kPa ±0.5 kPa.. 1.3 测量标准:国家一级标准气体，相对标准不确定度为1%，包含因子为2。

1.4 被测对象:测量范围（0～100）％mol/mol,示值误差±1.O ％F.S 2 数学模型通入一定浓度的标准气体，平衡后读取被检仪器的示值，重复测量3次,其读数的算术平均值与标准气体实际值的差与量程之比,即为被检仪器的示值误差。

则可认为数学模型是： Rx x y y s m 1)(⨯+-=δ 式中：y -被检仪器的示值误差； m x —被检仪器的示值； x s -标准气体的浓度; δy -其他影响因素分量。

R —被检仪器的量程 3 根据数学模型求方差鉴于各输入量相互独立,方差关系为： [])()()()()()(1)(22222222y y s s m m u c x u x c x u x cRy u δδ++=鉴于各灵敏系数的模均为1，则有:[])()()(1)(22222y s m u x u x u Ry u δ++=4 计算各标准不确定度分量 4。

1 A 类标准不确定度分量输入量m x 的不确定度是由被测量仪器在相同条件下，重复多次测量的重复性决定的，采用A 类进行评定。

对一台量程为30μmol/mol 一氧化碳红外气体分析器，选择11。

2μmol/mol 标准浓度的一氧化碳气体，在相同条件下重复测定10次，即n =10, 得测量值如下： 11.0 10。

9 10。

9 10.8 10。