标准气体的定值
标准气体知识之标准物质基本术语概念
标准气体知识之标准物质基本术语概念标准气体是浓度均匀的，良好稳定和量值准确的测定标准，它们具有复现，保存和传递量值的基本作用，在物理，化学，生物与工程测量领域中用于校准测量仪器和测量过程，评价测量方法的准确度和检测实验室的检测能力，确定材料或产品的特性量值，进行量值仲裁等。
JJF1005-2016标准物质通用术语和定义General Terms and Definitions Used in Connection with Reference MaterialsJJF 1001-2011 通用计量术语及定义 General terms in Metrology of Their Definitions标准物质 RM具有足够均匀和稳定的特定特性的物质，其特性适用于测量或标称特性检查中的预期用途。
有证标准物质CRM有证参考物质，附有由权威机构发布的文件，提供使用有效程序获得的具有不确定度和溯源性的一个或多个特性值的标准物质。
（JJF 1001 8.15, VIM 5.14)原级测量标准/基准测量标准primary measurement standard在特定范围内，其特性值在不参考相同特性或量的其他标准的情况下被采纳，被指定或广泛公认具有最高计量学品质的测量标准次级测量标准secondary measurement standard通过与相同特性或量的原级测量标准比对而赋予特性值的测量标准。
国际测量标准international measurement standard由国际协议签约方承认的并旨在世界范围使用的测量标准。
(JJF10018.2,VIM5.2)国家测量标准national measurement standard经国家权威机构承认，在一个国家或经济体内作为同类量的其他测量标准定值依据的测量标准。
(JJF 1001 8.3, VIM 5.3)（标准物质的）定值characterization (of a reference material)作为研制（生产）程序的一部分，确定标准物质特性值的过程。
氨气检测报警器校准结果的不确定度评定
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。
标准气体使用常见问题
标准气体含量表示方法
标准气体含量表示方法
标准气体含量表示方法
标准气体含量表示方法
质量浓度与摩尔浓度之间的换算
摩尔浓度与质量浓度之间的换算
标准气体含量表示方法
摩尔分数和质量浓度之间的互算
压力单位的换算
ห้องสมุดไป่ตู้
标准气体使用的注意事项
1，取样阀门的选择：根据气体性质选用不同材质的阀门，特殊的气体必须使用特殊 的阀门，总体要求死体积小、无吸附、耐压、有调节功能。目前我们在选择标准气体 阀门时，基本上都选用带压力表的减压器，这种减压器由于压力表里的死体积非常大 使我们置换起来很麻烦，如果不会正确置换这种减压器，不但会浪费很多气体，而且 会对分析带来很大的误差，尤其对于微量氧、氮的分析，因此我们建议标准气体的分 析检测用阀门最好采用不待减压器的针形微调阀，为了更广泛的适用于易吸附的硫化 氢、氯气等活泼性气体，材质应该选用不锈钢。
5，标准样品的转移：试图从标准气体钢瓶中把标准气取到取样袋或其他容器中，然 后再从容器中取样分析，是最不可取的，这样造成了二次污染，或者由于容器内壁 材质的不确定造成被测组分被吸附，使得标准气的数据不能真实的表现出来。
6，使用温度的要求：由于标准气体的配制压力受组分饱和蒸气压的影响，有些有 机气体压力配制往往很低，对于这一类气体我们要求气体的使用温度要高于15℃， 如果房间温度过低，对于那些不易气化的组分会凝聚与钢瓶壁上，这样标准气的浓 度就会发生很大的变化，对于从低温处取来的标准气瓶一定要在温度高于15℃的 房间里放置一段时间，以便于凝聚于瓶壁上的组分完全气化在使用（如果有必要可 以适当提高钢瓶温度），在钢瓶内外温度达到要求前是绝对禁止使用的。
QF011（21.8）
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2
氢中微量一氧化碳、甲烷、二氧化碳标准样品的研制及不确定度评定
８ ４
分 析 仪 器
２１ 年第 ５ ０１ 期
注 ：物 质 的 量 分 数 ， ｌｍｏ ａ ／ ｌ ｍｏ
４ １ １ 均化 处理 后均 匀性 ．．
化 处理 一小 时 ， 后 间隔不 同时间进 行分 析 ， 然 观察 气
将 配制好 的标 样立 即在 滚动装 置 上进行 滚 动均
体 组成 的变 化情 况 ， 果见 表 ２ 结 。
定。
为 了对稀 释气 氢气 残 留组 分 量值进 行分 析及 所
配标 样进 行性 能考 察 ， 立 了杂质 组分 分析 方法 ， 建 确
定 了组 分 检 测 限 。分 析 仪 器 ， Ｃ７ ９ Ｇ ８ ０Ｉ 相 色 谱 Ｉ气 仪 ， 用外 标法 定量 ， 析标样 用 静态容 积法 配制 。 采 分 主 要 色 谱 条 件 ： 气 ： （ ９ ９９ 载 Ｈｅ ９ ．９ ９ ％）流 量 ４ ｍｌｍｉ ０ ／ ｎ燃气 ： （ ９ ９ ９ ）流 量 ２ ｍＬ ｍｉ Ｈ２ ９ ． ９ ５ ／ ｎ助
根 据全 国标准样 品技术 委员 会 国家标 准样 品研 制计 划 ， 制 了氢 中一 氧化 碳 、 研 甲烷 、 氧 化碳 气 体 二
对分 析 ， 结果 都在 比对 误差 范 围内 ， 证 了该标 样 的 旁 量值 可靠 性 。
３ 分 析 方 法研 究
３ １ 超 纯氢及 所 配标样 的分析 方法 ．
表 ４ 稳 定 性 考 察 数 据 （ ｍｏ／ １ ｔ ｌｍｏ） Ｌ
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１
Ｏ ８年 ２月 ２ ７日 Ｏ ８年 ４月 ２ 日 ６ Ｏ ８年 ６月 １ ｌ ９Ｅ Ｏ 年 ８月 ２ ｔ ８ ３Ｅ
标准气体的基本概念01-1
煤炭行业常用仪器及检定规程
仪器名称：催化燃烧式甲烷测定器 国家规程编号: JJG678-2007 检定用标准物质：空气中甲烷 标准物质的浓度：0.5%、1%、1.5%、 3% 标准物质的不确定度≤3%
煤炭行业常用仪器及检定规程
仪器名称：一氧化碳检测报警器 国家规程编号: JJG915-1996 检定用标准物质：一氧化碳 标准物质的浓度：仪器满刻度25%、 50%、75% 标准物质的不确定度≤1.5%
质量浓度换算为质量分数
摩尔质量g 质量浓度 mg / m 摩尔分数 10 6 摩尔体积L
3
换算举例
将10010-6的CO/N2换算成质量浓 度mg/m3.
10010-628.01/22.40=125 （mg/m3）
将50mg/m3的SO2/N2换算成摩尔分 数
3.原料气分析所用的仪器设备
气相色谱仪（TCD、FID、FPD、DID、 AID、HID)等 气相色谱仪主要生产厂家 气相色谱仪主要性能比较 原理和用途
微量氧分析仪 几种氧分析仪的测量原理 测量范围 氧分析仪的选择 分析注意事项
微量水分析仪（露点法、电解法、电容 法、石英振荡法 几种主要水分析仪的原理 用途及测量范围 注意事项
爆炸限是可燃性气体的重要技术数 据。在配制含有可燃气体组分的标准气 体前，必须了解该组分的爆炸限，以确 保安全。为了保证安全，一般空气中甲 烷 的含量最高配到 3.5％，也就是甲烷在 空气中的爆炸下限是5％，可燃气体爆炸 限在《标准气体及其应用》一书第72页 可以查到。
8.有害物质在空气中的容许浓度
标准气体及其应用标准气体的基本概念标准气体的基本概念一标准气体的定义标准气体标准气体standardgasesstandardgases属于标准物质属于标准物质标准物质是高度均匀性能稳定和量值准确的标准物质是高度均匀性能稳定和量值准确的测量标准测量标准具有复现保存和传递量值的基本作用具有复现保存和传递量值的基本作用在物理化学生物与工程测量领域中用于校在物理化学生物与工程测量领域中用于校准测量仪器和测量过程评价测量方法的准确准测量仪器和测量过程评价测量方法的准确度和检测实验室的检测能力确定材料或产品度和检测实验室的检测能力确定材料或产品的特性量值进行量值仲裁等的特性量值进行量值仲裁等二标准气体的用途用于气体产品的质量控制用于气体产品的质量控制用于仪器仪表的检定与校准用于仪器仪表的检定与校准用于大气环境污染监测用于大气环境污染监测用于医疗卫生及临床化验用于医疗卫生及临床化验用于建筑家居环境监测用于建筑家居环境监测标准气体与仪器的检定校准为了使气体分析为了使气体分析检测用仪器能正检测用仪器能正常运转并保证分析检测结果准确可常运转并保证分析检测结果准确可靠通常根据检定规程的要求采用靠通常根据检定规程的要求采用气体标准物质进行检定校准
汽车排放气体测试仪示值误差测量结果的不确定度评定
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%。
氦中氮气、二氧化碳和一氧化碳气体标准物质的研制
氦中氮气、二氧化碳和一氧化碳气体标准物质的研制代伟娜;刘晓林;董云峰;韦桂欢;闫云;陈欢【摘要】采用称量法研制了氦中氮气、二氧化碳和一氧化碳气体标准物质，并用气相色谱法对其进行了均匀性考察和稳定性评价，结果表明该气体标准物质均匀性、稳定性良好，定值准确，量值可靠。
浓度范围为：氮气1％～20％、二氧化碳1％～20％、一氧化碳1％～20％，扩展不确定度1．5％（k＝2），有效期为1 a，使用压力下限为0．5 MPa。
%The gas reference material of nitric , carbon dioxide and carbon monoxide in helium was prepared by weighing method, and gas chromatography was used to investigate its uniformity and stability .The results showed that the gas refer-ence material had good uniformity and stability .And the value was accurate and reliable.The concentration range was 1%~20%, the relative expanded uncertainty was 1.5%(k=2), the validity period was one year and the using pressure low-er limit was 0.5MPa.【期刊名称】《低温与特气》【年(卷),期】2015(000)005【总页数】6页(P32-37)【关键词】氮气;二氧化碳;一氧化碳;气体标准物质;不确定度【作者】代伟娜;刘晓林;董云峰;韦桂欢;闫云;陈欢【作者单位】中国船舶重工集团公司第七一八研究所，河北邯郸056027;中国船舶重工集团公司第七一八研究所，河北邯郸056027;中国船舶重工集团公司第七一八研究所，河北邯郸056027;中国船舶重工集团公司第七一八研究所，河北邯郸056027;中国船舶重工集团公司第七一八研究所，河北邯郸056027;中国船舶重工集团公司第七一八研究所，河北邯郸056027【正文语种】中文【中图分类】TQ1170 引言氦中氮气、二氧化碳和一氧化碳气体标准物质广泛应用于激光、环境监测、科学研究等领域，也可应用于分析仪器的校准以及密闭空间内气体的分析检测。
氧分析仪计量标准技术报告
说明
1.申请建立计量标准应填写《计量标准技术报告》。
计量标准考核合格后由申请单位存档。
2.《计量标准技术报告》由计量标准负责人填写。
3.《计量标准技术报告》用计算机打印或墨水笔填写，要求字迹工整清晰。
目录
一、计量标准的工作原理及其组成………………………………（ 1 ）
二、选用的计量标准器及主要配套设备…………………………（ 2 ）
三、计量标准的主要技术指标……………………………………（ 3 ）
四、环境条件………………………………………………………（ 3 ）
五、计量标准的量值溯源和传递框图……………………………（ 4 ）
六、计量标准的测量重复性考核…………………………………（ 5 ）
七、计量标准的稳定性考核………………………………………（ 6 ）
八、测量不确定度评定……………………………………………（ 7 ）
九、计量标准的测量不确定度验证………………………………（ 8 ）
十、结论……………………………………………………………（ 9 ）十一、附加说明……………………………………………………（ 9 ）
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标准气体的定值
从理论上讲，标准气体的定值方法主要有两种。
一是直接测定法.即用定义法进行测定。
但迄今为止，人们还没有找到适合于标准气体定值的定义法，而且不少化学分析方法在气体浓度低于lo-4时测量误差很大，往往不能满足定徽要求.二是间接测定法，即用质量测定性(质量比混合法)、压力测定法(压力比混合法)、体积测定法(体积比混合法)等物理测量法来确定标准气体的浓度值。
换言之.对充入容器(高压钢瓶)中的标准气体要按质量测定法进行测定，而对按标准气体发生法配制的标准气体则采用流量测定法进行定值。
不过，这种物理测定法是以组分气体和稀释气体能够混合均匀、不同气体混合后不产生化学反应(组成变
化）为前提的。
有时单靠质量测定法等物理方法不能准确定值，所以，在标准气体定值中多同时采用物于是测定方法和化学分析方法。
质量比混合法是利用超大型高精密天平分别测量高纯组分气体和稀释气体，并定量混合而配制标准气体的方法。
它的特点是其质量测定值可以追溯到国际千克原器，而且在配气时不需要对气体的压力、温度、粘度等参数进行校正.因而测定值准确可靠。
但这种方法只靠质量测定一种方法来确定浓度值，所以它是以天平的高精密度和钢瓶内气体的高度稳定性为前提的。
另外，钢瓶质量同组分气体或稀释气体质量相比大得多.而且砝码与钢瓶在大小、材料和密度上差异很大，因而需要很高的质量测定技术。
一般采用质量测量范围宽、测量精度又能够满足要求的大型精密大平，而且采用配重物替代称量法。
尽管质量比混合法存在着一引起问题，但它同其他方法相比，其准确度高得多。
用质量测定法确定标准气体浓度值的步骤如下：
（1）先用稀释气体将高压钢瓶清洗干净，然后抽真空至10-2Pa以下，用天平准确称量高压钢瓶的质量W0。
（2）向高压钢瓶填充所要配制的组分气体并测定其质量W1。
（3）再次向高压钢瓶填充稀释气体并称量其质量W2。
这时，组分气体的质量分数Cm可按式求得
在测定大容量钢瓶的质量时，由于砝码与容器在表面状态（例如粗糙、生锈、涂漆脱落等）、平均密度、体积大小等方面的问题，都会给质量测定带来误差。
为了克服上述因素对测量结果的影响，可以采用替代称量法，即选择一个在大小、村料和外表面状态上与充入气体的容器极其相似的替代容器，在充所隧后进行测量，并以此来抵消测定环境带来的影响。
用质量测定法（质量比混合法）确定的标准值与质谱法的测定结果比较一致，但该法不适于微量混合的标准气体或化学反应性很强的气体。