一氧化碳检测报警器测量结果不确定度的评定

一氧化碳检测报警器测量结果不确定度的评定

作者：陈福民

来源：《中国新技术新产品》2013年第24期

摘要：介绍了一氧化碳检测报警器相关计量的技术指标及其示值误差、信号传输误差的检定方法，并根据《测量结果不确定度的评定与表示》及《一氧化碳检测报警仪计量检定规程》，对测量范围为（0～1000）μmol/mol的一氧化碳检测报警器的测量结果进行了评定，评定结果显示：该仪器在850μmol/mol测量点其示值误差限为51μmol/mol；其测量结果的扩展不确定度为18.7%。进而得出其，基本符合检定合格评定中一般要求3倍左右量传比例的要求；由此证明《一氧化碳检测报警仪计量检定规程》规定的技术指标和检定方法是恰当的，与目前的仪器的技术水平也是符合的。

关键词：一氧化碳检测报警器；测量结果；不确定度；评定；检定

中图分类号：TH83 文献标识码：A

一、概述

一氧化碳检测报警器的检定是通过输入标准气体与被检仪器的显示值（或输出信号换算成浓度值）的比较来确定被测仪器的示值误差。以下为对一台（0-1000）μmol/mol的便携式检测报警器（又称为：便携式一氧化碳检测报警仪）示值误差检测结果的不确定度评定。

二、技术依据

1 JJF1059-1999测量不确定度评定与表示

2 JJF1002-2010国家计量检定规程编写规则

3 JJG（煤炭）09-1998一氧化碳检测报警仪

三、测量模型

（1）

式中：—示值误差，%；

显示值（或信号换算值）的算术平均值，μmol/mol；

气体标准物质尝试值，μmol/mol。

（2）

四、标准不确定度评定

由于绝对误差段的相对误差较高，达到10%，因此该段的不确定度评定可忽略，主要用相对误差段来评定。

1标准不确定度的评定

输出量的不确定度来源主要是测定器测量的不重复性，可以通过等精密度的连续多次测量得到测量数列，采用A类评定方法进行评定。

规程起草组选用了一台量程为（0-1000）μmol/mol的矿用便携式一氧化碳测定器进行试验，用浓度值为20 μmol/mol、350 μmol/mol、500 μmol/mol、850 μmol/mol四种一氧化碳标准气体在相同条件下进行等精密度测量，得到如表1的试验数据。

由表1中的数据，根据公式（3）、（4）计算得到各点算术平均值及单次测量实验标准偏差，具体见表2：

（3）

（4）

为了使评定结果可靠，取单次实验标准偏差中最大值，即850 μmol/mol点的测量列的单次实验标准偏差来评定测量重复性带来的不确定度，则：

Smax=5.6 μmol/mol

由于根据规程的检定方法的要求，在重复性条件下连续测量3次，以3次的算术平均值作为测量结果，则可得到测量不重复引入的不确定度分量为：

μmol/mol/=3.23 μmol/mol

2标准不确定度的评定

输入量的不确定度主要来源于一氧化碳标准气体浓度值的不确定度，根据本规程的要求，一氧化碳标准气体浓度值的相对不确定度为2%（K=2），则可以得到，当气体浓度为

500μmol/mol点的标准不确定度：

=850 μmol/mol×2%/2=8.50 μmol/mol

3标准不确定度的评定

由于在检定过程中，不同的检定员、不同的环境温湿度等因素，也可能引入不确定度分量，但这部分分量相对较小，根据检定经验（差异为正负1个字），估算为：

=2.0 μmol/mol

4 合成标准不确定度的评定

4.1灵敏系数

数学模型如下：

灵敏系数如下：

C1=

C2=

C3=1

4.2 标准不确定度汇总表

输入量的标准不确定度的汇总表见表3。

注：表3中，气体标准物质浓度值，本评定段中为：850 μmol/mol。

4.3 合成标准不确定度

由于各输入量彼此独立不相关，所以，合成标准不确定度为：

五、扩展相对不确定度的评定

按通常的要求，取包含因子k=2，则：

扩展相对不确定度为：U=1.1%×2=2.2%

六、测量结果不确定度的报告与表示

该台仪器的示值误差测量结果的相对扩展不确定度为：U=2.2%（k=2，P=95%）。

七、验证结果分析

对于该台量程为（0-1000）μmol/mol的一氧化碳测定器，在850μmol/mol测量点其示值误差限为6%，绝对误差限为△r=850μmol/mol×6%=51μmol/mol；同时，按本检定规程测量示值误差的方法，其测量结果的最大误差为：Ur =850μmol/mol×2.2%=18.7μmol/mol；

所以：Ur/△r=18.7μmol/mol/51μmol/mol，约为2.73倍，基本符合检定合格评定的要求。

八、关于量传比例的建议

根据计算，若采用二级标准物质，其不确定度为2%，在不考虑其他重复性分量、稳定性分量的前提下，只考虑二级标准物质的不确定度时，量传比例刚好为3倍；因此，若按硬性3倍的比例要求，则必须选用不确定度为1%的一级标准物质，考虑到一级标准物质的成本、购买方便性、基层检定单位的使用量较大等因素，个人建议：一氧化碳检测报警器和其他理化仪表一样，适当降低量传比例的要求，更加便于规程的应用推广和执行，并大量降低检测成本。

参考文献

[1]一氧化碳检测报警器示值误差的测量结果不确定度评定[J].科技资讯，2012.