可燃气体检测报警器数测量数值的不确定度分析

廖秉良

摘 要：针对可燃气体检测报警器数测量数值的不确定度展开了分析，结合具体的计算公式，系统地阐述和探讨了报警器测量数值的不确定度，以期能为有关方面的工作提供有益的参考和借鉴。

关键词：可燃气体；报警器；测量不确定度；测量误差

中图分类号：TH89；X924.4 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.10.083

不确定度是指由于存在测量误差，不能肯定被测量值的程度。而一切测量结果都不可避免地具有不确定度，所以，在我国实施GUM《测量不确定度表示指南》，不仅是不同学科之间交往的需要，也是全球市场经济发展的需要。基于此，本文分析了可燃气体检测报警器数测量数值的不确定度，相信会对有关方面工作提供一些帮助。

1 测量模型

测量模型的公式为：

式（1）中：ΔC为仪器的示值误差； 为仪器示值的算术平均值；C0为通入仪器气体标准物质浓度；R为仪器的满量程。

2 输入量的标准不确定度评定

2.1 输入量 的标准不确定度u（ ）的评定

可燃气体检测报警器的测量重复性是输入量 不确定度的根源，持续测量可得到测量列，采用A类评定方法。

选取1台可燃气体检测报警器，选择体积分数为10%的LEL标准气体，连续测量10次，得到测量列为10%LEL、10%LEL、10%LEL、11%LEL、11%LEL、10%LEL、10%LEL、10%LEL、10%LEL和11%LEL。

算术平均值为：

单次实验标准差为：

再任意选取2台同类型可燃气体检测报警器，每台分别使用3种标准气体在重复性条件下连续测量10次，得到9组测量列，每组测量列分别按上述方法计算得到实验标准差，如表1所示。

合并样本标准差为：

从实际测量情况来看，在重复性条件下连续测量3次，以该3次测量算术平均值为测量结果，则可得到：

2.2 输入量C0的标准不确定度u（C0）的评定

输入量C0的不确定度主要来源于气体标准物质浓度定值的不确定度，可以根据证书中给出的定值不确定度来评定。因此，应采用B类方法做评定。

气体标准物质是国家一级标准物质，其相对扩展不确定度为α1=1.0%，包含因子k=2. 相对标准不确定度u（C0）为：

气体标准物质浓度1：

3 合成标准不确定度的评定

3.1 灵敏系数

3.2 标准不确定度汇总表

输入量的标准不确定度汇总如表2所示。

3.3 合成标准不确定度的计算

输入量 与C0彼此独立不相关，所以，合成标准不确定度可由式（7）得到：

3种物质浓度相应3个测量点的合成标准不确定度值比较接近，为了方便使用，取“物质浓度3”测量点的uc（ΔC）代表3个测量点的合成标准不确定度。

4 扩展不确定度评定

取包含因子k=2，则有：

U=k·uc（ΔC）. （8）

当气体标准物质为国家一级标准物质时，其扩展不确定度代入具体数值为：U=k·uc（ΔC）=2×0.52%LEL=1.0%LEL。

当气体标准物质为国家二级标准物质时，其扩展不确定度代入具体数值为：U=k·uc（ΔC）=2×0.74%LEL=1.5%LEL。

采用多组分动态配气系统MF-5B时，其扩展不确定度代入具体数值为：U=k·uc（ΔC）=2×0.52%LEL=1.0%LEL。

5 测量结果不确定度的报告和表示

可燃气体检测报警器示值误差测量结果的扩展不确定度为：

当气体标准物质是国家一级标准物质时，其扩展不确定度为：U=1.0%LEL，k=2.

当气体标准物质是国家二级标准物质时，其扩展不确定度为：U=1.5%LEL，k=2.

采用多组分动态配气系统MF-5B时，其扩展不确定度为：U=1.0%LEL，k=2.

6 结束语

综上所述，可燃气体警报器作为防止发生爆炸、火灾、中毒事故发生的重要安全设备，分析其测量数值的不确定度，对有效防范事故的发生有极大的帮助。本文结合一系列具体的公式和数值，系统地分析了相关方面的内容，旨在为类似的分析提供参考和借鉴。

参考文献

[1]陈琪，何振.可燃气体检测报警器测量结果不确定度评定[J].科技创业家，2012（15）.

[2]尹在福.可燃气体检测报警器测量结果不确定度评定[J].工业计量，2012（S1）.

〔编辑：白洁〕