呼出气体酒精含量检测仪测量结果不确定度评定
2021-08-20宋洁董佳钱新宇
宋洁 董佳 钱新宇
【摘要】 呼出气体酒精含量检测仪（以下简称酒检仪）主要用于检测司机驾驶车辆时是否饮酒及酒精浓度，也是交警部门现场出具执法凭证的唯一手段。对酒检仪参数的测量起着至关重要的作用。本文介绍了酒检仪的原理及测量过程，并对测量结果的不确定度进行了分析。
【关键词】 呼出气体酒精含量检测仪;校准;不确定度
【DOI编码】 10.3969/j.issn.1674-4977.2021.04.011
Evaluation of Uncertainty of Measurement Results of the Exhalation Gas Alcohol Content Detector
SONG Jie，DONG Jia，QIAN Xin-yu
（Liaoning Institute of Measurement，Shenyang 110004，China）
Abstract： Exhaled gas alcohol detector（hereinafter referred to as alcohol detector）is mainly used to detect whether drivers drink alcohol and alcohol concentration when driving vehicles，and it is also the only means for traffic police departments to issue law enforcement certificates. It plays an important role in the measurement of wine detector parameters. This paper introduces the principle and measurement process of wine detector，and analyzes the uncertainty of measurement results.
Key words： bresth alcohol analyzer;calibration;uncertainty
1 測量原理
呼出气体酒精含量检测仪（以下简称酒检仪）由气路、控制电路、酒精传感器、呼气检测系统、采样系统及显示打印系统等部件组成。用于检测人体呼出气体中的酒精含量。
2 测量结果不确定度评定
2.1 测量过程简述
1）测量依据：JJG 657-2019《呼出气体酒精含量检测仪》检定规程。
2）测量环境条件：环境温度18～28 ℃;相对湿度（20～80）%RH。
3）测量标准：呼出气体酒精含量检测仪检定装置。
4）被测对象：呼出气体酒精含量检测仪。
5）测量方法：连接呼出气体酒精含量检测仪检定装置和被检检测仪，酒检仪开机预热稳定，在测量模式下，以15 L/min的流量，分别通入浓度约为0.10 mg/L、0.40 mg/L、0.60 mg/L的乙醇标准气体，每个点测量10次。
2.2 数学模型
[ΔC=C-Cs]或[Δrel=C-CsCs]
式中：[ΔC]——仪器示值误差，mg/L;
[Δrel]——相对误差;
[C]——仪器十次读数的平均值;
[Cs]——标准气体的浓度值。
2.3 各输入量的标准不确定度分量的评定
2.3.1 气体标准物质引入的不确定度
标准气体引入的标准不确定度u（As），用B类标准不确定度评定，由标准物质证书Urel=1%，k=2，该标准不确定度分量为：
0.110 mg/L：u（As）=1%×0.110/2=0.00055 mg/L
0.402 mg/L：u（As）=1%×0.402/2=0.002 mg/L
0.603 mg/L：u（As）=1%×0.603/2=0.003 mg/L
2.3.2 重复性引入的不确定度分量
将60.0×10-6 mol/mol气体标准物质通入被测仪器，待示值稳定后，重复测量10次，分别读取测量值，单位mg/L，0.110，0.110，0.109，0.111，0.111，0.1111，0.112，0.109，0.108，0.109，单次测量的实验标准差s=0.013 mg/L， 按规程测量10次，则重复性引入的标准不确定度分量为：
u（A1）=0.013/[10]=0.00041 mg/L
另外两个测量点的重复性为：
0.402 mg/L：u（A1）=0.0018/[10]=0.00057 mg/L
0.603 mg/L：u（A1）=0.0021/[10]=0.00067 mg/L
2.3.3 进样温度引入的不确定度
进样温度34±0.5 ℃，按照温度控制最大允差±0.5 ℃，引入的标准不确定度为：0.5 ℃/[3]=0.29 ℃，相对标准不确定度为：u（T）=0.29/（273.15+34）=0.09%。
2.3.4 大气压力引入的不确定度
大气压的测量值最大允差±0.25 kPa，相对于一个标准大气压引入的标准不确定度为：0.25 kPa/[3]=0.14 kPa，相对标准不确定度为u（P）=0.14 kPa/101.325 kPa=0.14%。
2.3.5 合成标准不确定度
[uc（y）=u（As）2+u（A1）2+u（T）2+u（P）2]
按照上述公式计算该仪器检定的各个浓度点测量不确定度如表1。
2.3.6 扩展不确定度
因主要分量为正态分布，因此P=95%时，取包含因子k=2，则：[U=kuc（y）]
2.4 测量不确定度报告
按规程，酒精检测仪的示值误差以绝度误差表示，扩展不确定度报告如下表2。
3 结语
影响酒检仪测量结果的因素很多，如流量、进样温度、大气压力、人员操作等诸多因素。使用人员可以通过期间核查或仪器对比的方式及时发现酒检仪的计量性能是否出现问题，酒检仪做到定期送检，从而保证计量溯源的准确性。
【参考文献】
[1] 呼出气体酒精含量检测仪：JJG 657-2019[S].
[2] 测量不确定度评定与表示：JJF 1059-2012[S].
【作者简介】
宋洁（1978-），女，高级工程师，学士，研究方向为化学、医学计量。
董佳（1987-），女，工程师，硕士，研究方向为化学计量。
钱新宇（1991-）男，硕士，研究方向为化学、医学计量。
