大气采样器检定结果的测量不确定度的评定

2015-04-27朱社均

资源节约与环保 2015年12期

关键词：采样器示值大气

朱社均

（江门市环境监测中心站广东江门529000）

大气采样器检定结果的测量不确定度的评定

朱社均

（江门市环境监测中心站广东江门529000）

大气采样器检定结果的测量具有一定的不确定性，这种不确定性来自于多方面原因，受到多方面因素的影响。本文根据国家所制定颁布的计量技术规范的规定与要求，全面、深入地分析了大气采样器计量检定结果测量的不确定度，其中细致全面地分析了影响不确定度的因素。

大气采样器；检定结果；测量不确定度；评定

大气采样器作为一种大气监测设备，通常用来采集与检测大气中、建筑室内的空气，检测空气中是否含有危害人体健康的有害物质，经过科学的分析与鉴定，最终得出检测结果，为大气的合理整治提供依据。大气采样器检定结果会受到各方因素的影响，会出现不确定性。因此，为了提高检定结果测量的准确性，有必要对检定结果加以评定。

1 大气采样器的测量流程

把电子皂膜流量计的出口同被检仪器的入口链接起来，对大气采样器进行科学调整，使其采样流量至要求的检测点，让被检测仪器处于平稳、安全状态，电子皂膜流量计中会呈现出一个流量示值，为实际流量Q(毫升/分)，并对应会将实验所处环境中的气压、温度等记录下来，再利用相关的公式，也就是：克拉伯龙方程把实际流量的Q值转换成标准模式下的值，再利用误差计量公式，就能够得出被监测点的示值误差。

2 数学模型

大气采样器的检定需要一个数学模型的支持，也需要一个科学规程的支持。本次检定测量依照JJG956-2000号文件的规定进行。

具体的测量方法则为：通过容量对比的模式，让气体作为介质，辅助检测，把电子皂膜流量计作为标准设备，让气体接连地穿过电子皂膜流量计，以及被检测流量计大气采样器，对比双方的瞬间流量大小，其中要重点分析温度、压力等对流量的干扰作用，对应运算得到大气采样器示值误差，再进一步得到所被检测的流量计的总不确定性。

2.1 大气采样器流量示值误差公式

δq=Q-Qs/Qs×100%

δq：被检测部分的示值误差

Q：被检测部分的流量值

Qs-：某一被检测部位的标准状态流量算术平均值选择相对不确定来计算，对应的公式

U1：所检测采样器引入的相对不确定度

U2：所检测采样器与标准设备连接管路引入误差所造成的不确定度

U3：标准设备的皂膜流量计所引发的不确定度

2.2 某个检测点标准状态流量

Q1：检测点的流量

Ts：标准状态下的热力学温度

P：检测设备所处环境的大气压，单位：KPa

Pv：相对于检定温度的水饱和蒸汽压

Ps：标准模式下的大气压强

其中U33代表气压计所导致的相对不确定性，U34代表温度计所导致的相对不确定性。

2.3 不同输入量标准不确定度分量的分析

参照国家大气采样器相关的指令文件，围绕大气采样器展开全方位的检定，要明确检定结果不确定度的主要影响因素，具体应包含：实际流量测量所导致的不确定度，温度测量失误导致的不确定度，大气压强测量等。事实上，实际的工作过程中，测量不确定度一般都是因为下面的因素所导致：(1)反复测量、周期性测量，(2)检定设备分辨率较差；(3)检定设备最小分辨率所导致的不确定性；第四，温度计示值误差以及气压计自身的误差等。

3 分量标准不确定度的评定

3.1 被检采样器引入的相对不确定性

被检仪表最小分辨率估读引入的不确定度分量U1,最小分辨率估读与调节设定值对应引发的不确定度等，都会集中反映在标准设备测量重复性所导致的不确定度内，能够共同并行评定在标准设备测量重复性所导致的不确定度中，最终得出不确定度分量为零，对应的自由度则为∞。

3.2 所检测采样器与标准设备连接管路引入误差所造成的不确定度

被检测采样器与标准设备链接时，二者之间的管路选择橡胶管，接头的位置不会出现漏气、泄气等问题，所以，气密性不成问题，不会影响采样器检定结果，可以不予考虑，此处，U2=0,其自由度是∞。

3.3 标准设备的皂膜流量计所引发的不确定度

3.3.1 标准设备皂膜流量计的因素

从上级相关部门所提供的测试证书来看，提供的示值误差大小在：-1%~+1%，设定：K为2，那么U31=U/K=0.5%,自由度：∞

3.3.2 标准设备反复测量的原因

选择大气采样器的型号，特定的编号以及检定型号。流量计0.5升/分，反复测量10次，标准流量计的示值则可参看下表。

S=1.5毫升/分，被检测部分的示值误差δ为0.30%，由于根据检定规程中的规定，接连反复地测量三次，最终得出的平均值，可以成为测量结果。

3.3.3 气压计所导致的不确定

因为校准证书对应所供给的不确定性，U=0.086%，K=2，呈现正太分布，U33=0.086%/2=0.043%,自由度：∞

3.3.4 温度计自身的原因

校准证书对应给予的测量不确定度U,为0.2℃，k=2,呈现正态分布，按照温度计的量程100°计算，那么自由度为：∞。

4 评价合成标准不确定度

根据上表图表进行计算、运算能够分别得出：合成标准不确定度与有效自由度。前者对应的有效自由度为：Veff=29

要对不确定度的评价进行拓展、深入分析，得出：U95=t95x Uc=2.0 x 0.54%=1.1%

5 评定结果分析

从以上分析可以看出，经过计算能够得出，经过扩展后所计算出的不确定度U95为1.1%，小于1/3x5%.所以，示值误差在5%以下时，一般的大气采样器（恒温、恒流），可以选择特定型号的采样仪校准设备，负责对一些特殊的气体，例如：便携式气体、污染性粉尘等进行检测，从而达到检定任务与目标，最终检定结果扩展不确定度U=1.1%。

经过多重的计算、分析能够得出，大气采样器检定结果的测量不确定性通常是检测设备自身造成的，检定设备示值误差会造成很大的检定不确定性，这一因素为主要的检定因素，除此之外的因素的影响程度则相对有限。