《关于一氧化碳红外线气体分析器测量不确定度的探讨》由会员分享，可在线阅读，更多相关《关于一氧化碳红外线气体分析器测量不确定度的探讨（2页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、科学观察 田郁郁 董新宇 常子栋(天津市计量监督检测科学研究院 天津300192) 2013年第6期 TIANJIN SCIENCE&TECHNOLOGY 关于一氧化碳红外线气体分析器 测量不确定度的探讨 【摘要】针对GXH-3011型红外线气体分析器，参照jjc 6352011一氧化碳、二氧化碳红外线气体分析器 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。 它基于待分析组分的浓度不同，吸收的辐射能不同，剩下的辐 射能使检
2、测器里的温度升高不同，动片薄膜两边所受的压力 不同，从而产生一个电容检测器的电信号。这样，就可间接测 量出待分析组分的浓度。红外线气体分析器可用来分析各种 多原子气体，如：czH2、C2H4、C2H5OH、C3H6、C2H6、C3H8、NH3、 CO：、CO、CH 、SO 等；不能用来分析同一种原子构成的多原子 气体以及惰性气体，如：N 、C1 、H：、O 以及He、Ne、Ar等。 现今，红外线气体分析器的主要应用领域包括：石油、化 工、发电厂、冶金焦炭等工业过程控制，大气及污染源排放监 测，饭店、大型会议中心等公共场所的空气监测，农业、医疗卫 生和科研等，可以说与我们的日常生活息息相关，对其
3、测量过 程的控制也变得愈发重要。本文参照JJG 6352011一氧化碳、 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 一氧化碳红外线气体分析器计量标准主要由有证氮中一 氧化碳气体标准物质和气体流量计组成。该标准采用直接测 量法的原理，以一氧化碳气体标准物质为标准器，同时用气体 流量计控制气体流量，直接读取一氧化碳红外线气体分析器 的示值。所依据为JJG 6352011一氧化碳、二氧化碳红外线 气体分析器国家计量检定规程及JJF 1059120121J量不确 定度评定与表示。 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
4、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 + 式中：广被检仪器的示值误差； ， 被检仪器的示值； Xs标准气体的浓度；6其他影响因素分量。 鉴于各输入量互相独立且各灵敏系数的模均为1，则有： y)=上 ( )+ ( )+M ( ) 3不确定度来源 被检仪器示值测量结果重复性；标准气体准确度； 环境温度、大气压、电源电压等。 4测量不确定度分量计算 41 A类不确定度 411仪器示值测量结果重复性的标准不确定度评定：采用 100 molmol的一氧化碳标准气体通人被检仪器，待示值稳 定后读取其显示值。重复测量10次
5、，测量数据如表1所示。 表1 一氧化碳红外气体分析器重复性 标准值p,molmol 1 2 3 4 5 6 7 1 8 9 lO 1000 l 1000 1001 lO05 l004 lO04 1001 1003 1004 lO02 10O5 1003 收稿日期：20130728 2013年第6期 TIANJIN SCIENCETECHNOLOGY 科学观察 412单次测量的重复性为： 2 X 413则其标准不确定度为： u( )= X RSD=006 V10 4_2 B类不确定度 421标准气体引入的标准不确定度分量一氧化碳标准气 体证书给出其标称值的扩展不确定度为l，k=2，于是标准气 体
6、引入的标准不确定度分量为： “( ) ：07 、2 422环境温度的不确定度分量在环境温度处于(15 35)oC2时，实验得出仪器示值引入的极限误差为4-05， 按均匀分布评定： M ： ：029 后：、r X3 423环境大气压的不确定度分量按专业标准，大气压每 变化1，仪器示值随之变化4-1。经修正计算，大气压每变 化1 kPa，仪器示值会引入01的变化，按均匀分布评定： ： ：0058 尼：、r-3 V 3 424电源电压的不确定度分量 电源电压220 V2时， 实验得出仪器示值引入的示值变化为007，按均匀分布评 定： M ：007 0041 ：、丁 V 3 于是得到： u( 、 +“
7、 =o3 5合成测量不确定度计算 一氧化碳相对标准不确定度一览表见表2。 表2一氧化碳红外气体分析器相对标准不确定度 相对标准 相对标准 评定方 相对标准 灵敏系 不确定度分量 不确定度来源 法 不确定度“ 数c “( ) 测量结果重复性 A类 0O6 1 “(x ) 标准气体浓度值 B类 07 1 环境温度、大气 “( ) B类 O3 l 压、电源电压 则合成标准不确定度分别为： (y)- 而：0 6扩展不确定度评定 取k=2，则对于一氧化碳，扩展不确定度为： Ul=2 X u=2 X 08=16 ( =2) 再分别通人浓度为50 mmolmol及500 mmolmol的标准气 体，同理可得
8、其扩展不确定度均为 =16，(k=2)。整合见表3。 表3一氧化碳红外气体分析器合成及扩展不确定度 浓度 不确定度分量 合成 扩展 A类 B类 umolmol 不确定度 不确定度 m J 50 007 07 03 O8 16 100 006 O7 03 08 16 500 0O6 07 O-3 O8 16 7该仪器参量的完整不确定度的评估 对于一氧化碳红外线气体分析器，A类不确定度较B类 不确定度极小，且B类不确定度稳定，则根据JJG 635201 l 一氧化碳、二氧化碳红外线气体分析器检定规程，在(1 1 000)txmolmol范围内，该仪器浓度测量的完整不确定度为 Vt=16。 8结论 根据JJG 635201 1一氧化碳、二氧化碳红外线气体分析 器检定规程，以检定GXH一301 1型红外线气体分析器为例， 探讨了其测量不确定度评估的方法，对了解此类计量器具的 计量特性提供了帮助，对日常应用具有指导意义，并到达最佳 效果，从而更好地为社会民生服务。 参考文献 1方静一氧化碳红外线气体分析器示值误差不确定度评定 J中国计量，2005(8)：7172 2实验室红外线气体分析仪介绍及原理EBOL中国化工仪 器网http：wwwcheml 7com
