一氧化碳不确定度分析

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一氧化碳检测报警器示值误差测量结果的不确定度评定

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测量结果不确定度分析

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%。

CO气体红外线分析器示值误差测量不确定度评定及总结

文献标识码：Ａ国家标准学科分类代码：４６０．４０２０
关键词：ＣＯ；不确定度评定中图分类号：Ｐ４２２．６＋１
ＤＯＩ：１０．１５９８８／ｊ．ｃｎｋｉ．１０４．４６０
４测量模型中输出量标准不确定度评定过程
（２）分析器的示值波动引入不确定度分量。由分析
器性能说明书得到，说明书给出示值输出波动１％ＦＳ，按Ｂ类评定，波动范围０．５ｍｇ／ｍ。，波动半宽０．２５ｍｇ／ｍ，假
√ｊ
ｍ。
。
式中：Ａ —ｃＯ气体分析器的示值误差，无量纲；ｃ一分析器读数ＣＯ浓度，ｍｇ／ｍ。；ｃ一标准ＣＯ气体浓度值，ｍｇ／ｍ。；
Ｒ一分析器量程（常量），５０ｍｇ／ｍ。标准气体浓度：ＣＯ／Ｎ：＝２３．９×１０ｍｏｌ／ｍｏｌ换算成质量体积浓度Ｃ＝２９．９６ｍｇ／ｍ
ＥｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔＵｎｃｅｒｔａｉｎｔｙｏｆｔｈｅＩｎｄｉｃａｔｉｏｎＥｒｒｏｒ
ｏｆＣＯＧａｓＩｎｆｒａｒｅｄＡｎａｌｙｚｅｒ
４．３．１Ｕｃ的评定输入量Ｃ的不确定度来源有两个，由两个分量合
（１）ＪＪＦｌＯ５９— １９９９（￣］ｉ量不确定度评定与表示》；（２）ＪＪＧ６３５— ２０１３（（一氧化碳、二氧化碳红外线气体分析器》检定规程；

一氧化碳检测方法

空气中一氧化碳检验方法一、不分光红外线气体分析法1原理一氧化碳对不分光红外线具有选择性的吸收。

在一定范围内，吸收值与一氧化碳浓度呈线性关系。

根据吸收值确定样品中一氧化碳的浓度。

2 试剂和材料2.1变色硅胶:于120℃下干燥2h。

2.2无水氯钙：分析纯。

2.3高纯氮气：纯度99.99%。

2.4霍加拉特（Hopcalite）氧化剂：10～20目颗粒。

霍加拉特氧化剂主要成份为氧化猛（MnO）和氧化铜（CuO），它的作用是将空气中的一氧化碳氧化成二氧化碳，用于仪器调零。

此氧化剂在100℃以下的氧化效率应达到100%。

为保证其氧化效率，在使用存放过程中应保持干燥。

2.5一氧化碳标准气体：贮于铝合金瓶中。

3、仪器和设备3.1一氧化碳不分光红外线气体分析仪。

3.1.1仪器主要性能指标如下：测量范围：0～30ppm；0～100ppm两档重现性：≤0.5%(满刻度)零点漂移：≤±2%满刻度/4h跨度漂移：≤±2%满刻度/4h线性偏差：≤±1.5%满刻度启动时间：30min～1h抽气流量：0.5L/min左右响应时间：指针指示或数字显示到满刻的90%<15S3.2记录仪0～10mV4 采样用聚乙烯薄膜采气袋，抽取现场空气冲洗3～4次，采气0.5L或1.0L，密封进气口，带回实验室分析。

也可以将仪器带到现场间歇进样，或连续测定空气中一氧化碳浓度。

5分析步骤5.1仪器的启动和校准5.1.1启动的零点校准：仪器接通电源稳定30min～1h后，用高纯氮气或空气经霍加拉特氧化管和干燥管进入仪器进气口，进行零点校准。

5.1.2终点校准：用一氧化碳标准气（如30ppm）进入仪器进样口，进行终点刻度校准。

5.1.3零点与终点校准复复2～3次，使仪器处于正常工作状态。

5.2样品测定将空气样品的聚乙烯薄采气袋接在装有变色硅胶或无水氯化钙的过滤器和仪器的进气口相连接，样品被自动抽到气室中，表头指出一氧化碳的浓度（ppm）。

一氧化碳不确定度分析

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。

一氧化碳自动监测中不确定度的评定

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。

一氧化碳检测方法

空气中一氧化碳检验方法一、不分光红外线气体分析法1原理一氧化碳对不分光红外线具有选择性的吸收。

在一定范围内，吸收值与一氧化碳浓度呈线性关系。

根据吸收值确定样品中一氧化碳的浓度。

2 试剂和材料2.1变色硅胶:于120℃下干燥2h。

2.2无水氯钙：分析纯。

2.3高纯氮气：纯度99.99%。

2.4霍加拉特（Hopcalite）氧化剂：10～20目颗粒。

霍加拉特氧化剂主要成份为氧化猛（MnO）和氧化铜（CuO），它的作用是将空气中的一氧化碳氧化成二氧化碳，用于仪器调零。

此氧化剂在100℃以下的氧化效率应达到100%。

为保证其氧化效率，在使用存放过程中应保持干燥。

2.5一氧化碳标准气体：贮于铝合金瓶中。

3、仪器和设备3.1一氧化碳不分光红外线气体分析仪。

也可以将仪器带到现场间歇进样，或连续测定空气中一氧化碳浓度。

5.1.2终点校准：用一氧化碳标准气（如30ppm）进入仪器进样口，进行终点刻度校准。

5.1.3零点与终点校准复复2～3次，使仪器处于正常工作状态。

关于一氧化碳红外线气体分析器测量不确定度的探讨

国家计量检定规程的要求，对其进行重复性测量，通过评估各种因素对测量值的影响，分析最终结果的测量
不确定度。
【关冀词】红外线气体分析器
Ａ类不确定度
Ｂ类不确定度
０
引言
红外线气体分析器，是利用红外线进行气体分析的仪器。
２
建立数学模型
通人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即为被检仪器的示值误差。可认为数学模型是：
ｙ＝．Ｘ，ｍ－Ｘ＋
９
ｌＯ０．２
ｌＯ
１０Ｏ．５１００．３
１ｌ００．０
１００．３｝１００．４
收稿日期：２０１３ — ０７ — ２８
２０１３年第６期
ＴＩＡＮＪＩＮＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
环境温度、大气压、电源电压等。
程的控制也变得愈发重要。本文参照ＪＪＧ６３５ — ２０１１《一氧化碳、
二氧化碳红外线气体分析器》的要求，对红外气体分析器的测
量不确定度的评定初做探讨。
１测量原理、方法和依据
科学观察
２０１３年第６期
ＴＩＡＮＪＩＮＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ

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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%RH
1.5 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 )/ τs
Δτ: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
)()()()(
)(2
2222
s s
c u u u τττττττ∂∆∂+∂∆∂=∆ 灵敏系数： 1-=∂∆∂S τττ
2s S
ττττ-=∂∆∂
则：)()()()()(2222212s S
S 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 ∑-=n
i i x n x 1
1=50.0×10-6mol/mol
标准偏差 ()1
2
--=
∑
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/mol
5.1.2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 ∑-=n
i i x n x 1
1=308.8×10-6mol/mol
标准偏差 ()
1
2
--=
∑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/mol
5.1.3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 ∑-=n
i i x n x 1
1=730×10-6mol/mol
标准偏差 ()
1
2
--=
∑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/mol
6.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。

6.1空气中一氧化碳气体标准物质（49.5×10-6mol/mol ）不确定度为：
U =2.0%,k =2，换算为绝对量的不确定度为49.5×2%=0.99×10-6mol/mol ，故标准不确定度为==2/99.0)(B u 0.495×10-6mol/mol ；
6.2空气中一氧化碳气体标准物质（292.5×10-6mol/mol ）不确定度为：
U =2.0%,k =2，换算为绝对量的不确定度为292.5×2.0%=5.85×10-6mol/mol ，故标准不确定度为==2/85.5)(B u 2.925×10-6mol/mol ；
6.3空气中一氧化碳气体标准物质（704.5×10-6mol/mol ）不确定度为：
U rel =2.0%,k =2，换算为绝对量的不确定度为704.5×2.0%=14.09×10-6mol/mol ，故标准不确定度为==2/09.14)(B u 7.045×10-6mol/mol 。

7. 测量不确定度汇总
通过以上分析，将各分量列表如下： X13330136
8 合成标准不确定度
8.1 编号为：X13330168的一氧化碳检测报警器
8.1.1各影响量相互独立，合成标准不确定度为（τ=50×10-6mol/mol ；τs =49.5×10-6mol/mol ）：
%
15.10115.0)495.0()5.4950()272.0()5.49()()()()()(2
22
2212222
21==-+=-
+=∆--s S S c u u u ττττττ 取包含因子k =2,扩展不确定度为：
U rel =ku c =2×1.15% =2.3%
8.1.2 各影响量相互独立，合成标准不确定度为（τ=308.8×10-6mol/mol ；τ
s
=292.5×10-6mol/mol ）：
%
07.10107.0)
925.2()5.2928.308()572.0()5.292()()()()()(2
22
2212222
2
1==-+=-+=∆--s S S
c u u u ττττττ 取包含因子k =2,扩展不确定度为：
U rel =ku c =2×1.07% =2.14%
8.1.3各影响量相互独立,合成标准不确定度为（τ=730×10-6mol/mol ；τs =704.5×10-6mol/mol ）
%
05.10105.0)
045.7()5.704730()264.1()5.704()()()()()(222
2212222
2
1==-+=-+=∆--s S S
c u u u ττττττ 取包含因子k =2,扩展不确定度为：
U rel =ku c =2×1.05% =2.1%
9.测量结果的报告：
一氧化碳检测报警器（编号为X13330136）检测误差的扩展不确定度为： 49.5×10-6mol/mol 的一氧化碳：U rel =2.3%，k=2； 292.5×10-6mol/mol 的一氧化碳：U rel =2.2%，k=2； 704.5×10-6mol/mol 的一氧化碳：U rel =2.1%，k=2。