挥发性有机化合物光离子化检测仪测量结果不确定度分析

李玄晔

河北省计量监督检测研究院 河北石家庄 050000

1 概述

1.1 测量方法

根据JJF1172-2007《挥发性有机化合物光离子化检测仪校准规范》。

1.2 环境条件

（0-40）℃；相对湿度≤85%。

1.3 测量标准

空气中异丁烯标准气体，相对扩展不确定度为2%，包含因子为2。

2 数学模型

通入一定浓度的标准气体，平衡后读取被检仪器的示值，重复测量三次，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[1]。以下为对一台量程为（0-10000）μmol/mol的仪器示值误差校准结果的不确定度评定。

可认为数学模型是：

式中：τ∆ -被检仪器的示值误差；

τ-被检仪器示值的算数平均值；s

τ-标准气体的浓度值；

R-仪器的满量程值。

3 标准不确定度的评定

3.1 标准不确定度u()的评定

输入量的不确定度来源主要是仪器测量的不重复性，可以通过连续测量得到测量列，采用A类评定方法进行评定。选择一台量程为（0-10000）μmol/mol的仪器进行试验。用浓度值为1950μmol/mol，4900μmol/mol，8080μmol/mol的标准气体在相同条件下对仪器进行连续测量，得到测量结果如下（单位：μmol/mol）。

?

由上表，根据公式（2），（3）计算得各点算术平均值及单次实验标准偏差。

具体数据见下表（单位：μmol/mol）。

?

为使评定结果可靠，取单次实验标准差中最大值即8080μmol/mol测量列的单次实验标准差来评定测量重复性带来的不确定度，则：

由于实际测量情况，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：

3.2 标准不确定度u (τ s)的评定

输入量τs的不确定度主要来源于标准气体浓度的不确定度。由于浓度位8080μmol/mol的标准气体绝对不确定度最大，为使评定结果可靠，这里取8080μmol/mol的标准气体定值不确定度来评定[2]。

上述试验中所采用的标准气体的不确定度为U=2%，包含因子k=2。则可得到：

3.3 合成标准不确定度的评定

3.3.1 灵敏系数

3.3.2 标准不确定度汇总表

输入量的标准不确定度汇总于下表。

?

3.3.3 合成标准不确定度的计算

输入量与τs彼此独立不相关，所以合成标准不确定度可按下式得到：

4 扩展不确定度的评定

5 测量不确定度的报告与表示

用标准气体检定该台仪器，测量范围为（0-10000）μmol/mol，示值误差校准结果的扩展不确定度：

6 检测中应注意的问题

6.1 减少样品检测的误差

在挥发性有机化合物的检测过程中，由于各种因素的影响，将直接影响样品的检测数据，导致所得结果与检测结果之间存在明显的偏差。因此，为了确保所检测数据的真实性，必须排除所有异常数据，然后必须对剩余数据进行有效分析。对于被拒绝或无效的数据，应再次进行样品测试并重新测试。这不仅保证了测试数据的科学性，而且在一定程度上提高了数据测试的准确性，从而为后续工作的开展奠定了坚实的基础[3]。

6.2 减少采样和仪器误差

有机物采样的误差主要是指环境测试之前对样品的采样。但是，由于该过程中许多因素的影响，所获得的数据是异常的。该错误可能是由于检查员操作不当或仪器的影响所致。例如，未能按照相关的执行标准对肘部位置进行采样，或者采样过程中风速的不确定性，直接影响到风量的计算，进而影响检测到的排放浓度样品的检测值与实际值存在较大差异，或者可能是由于采样过程中脏口的横截面问题所致，使得检测浓度远高于样品的检测浓度。这会导致检测数据存在偏差，无法真实有效地反映出来。样品测试的实际问题也将给后续改进措施的制定带来一定的困难。因此，为了减少错误，不应在采样后立即对其进行测试，并且测试过程必须在实验室中进行。另外，有必要积极实施样品的存储和运输措施，以尽可能确保样品测试数据的客观性。具体的预防措施如表所示。

7 结语

加强对环境中挥发性有机物的检测，保护环境，同时也更加重视对挥发性有机物的检测和分析样品的检测过程，从而有效改善人们的居住环境。随着科学技术的发展，挥发性有机物的检测水平不断提高，样品的检测方法也逐渐优化，极大地提高了环境保护水平。但是，在检测环境中的挥发性有机化合物的过程中，还必须尽量减少样品采样误差或减少样品检测误差，以真正提高挥发性有机化合物检测数据的准确性，为开发挥发性有机化合物奠定基础。本文对挥发性有机化合物光离子化检测仪测量结果进行了分析，为同类仪器或类似仪器的不确定度分析及评定提供了借鉴与参考。

挥发性有机物注意事项与频次