氨氣氣體探測(cè)器檢定的不確定度評(píng)定

林俊玉

摘 要：本文主要介紹了氨氣氣體探測(cè)器檢定的不確定度評(píng)定。

關(guān)鍵詞：氨氣氣體探測(cè)器；示值誤差；不確定度；評(píng)定

1 概述

隨著液氨的廣泛應(yīng)用，近幾年，有些企業(yè)疏于管理或管理不善，由于氨泄露引起的安全生產(chǎn)事故時(shí)有發(fā)生。為防止因液氨泄露引起的中毒及爆炸對(duì)國(guó)家和人民生命財(cái)產(chǎn)造成的危害，在液氨使用單位的作業(yè)場(chǎng)所都安裝有液氨泄露報(bào)警系統(tǒng)，在企業(yè)安全生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)揮了極其重要的作用。液氨泄露報(bào)警系統(tǒng)主要設(shè)備包括氨氣氣體探測(cè)器和報(bào)警控制器，它可以不間斷地監(jiān)測(cè)空氣中氨氣的濃度，當(dāng)被測(cè)場(chǎng)所存在一定濃度的氨氣時(shí)，氨氣探測(cè)器將氨氣轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)或電流信號(hào)傳送到控制器，控制器會(huì)顯示氨氣的濃度值，當(dāng)達(dá)到設(shè)定報(bào)警濃度值時(shí)報(bào)警控制器隨即發(fā)出報(bào)警信號(hào)和動(dòng)作指令，以確保生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)管道閥門(mén)的及時(shí)關(guān)閉和人員的及時(shí)疏散。由此可見(jiàn)，氨氣氣體探測(cè)器的準(zhǔn)確性是極為重要的，這就要求對(duì)氨氣氣體探測(cè)器進(jìn)行定期的檢定。

1.1 檢定依據(jù)。JJG693-2011，《可燃?xì)怏w檢測(cè)報(bào)警器》；HG/T2359-92，《電化學(xué)式有害氣體檢測(cè)報(bào)警儀》。

1.2 環(huán)境條件。環(huán)境溫度，15-35℃；環(huán)境濕度，≤80%RH；通風(fēng)良好，無(wú)干擾被測(cè)氣體。

1.3 檢定方法。氣體探測(cè)器電源打開(kāi)預(yù)熱，使其進(jìn)入穩(wěn)定工作狀態(tài)，在清潔的空氣中校正氣體探測(cè)器零點(diǎn)后，把標(biāo)準(zhǔn)氣體通入被檢氣體探測(cè)器，讀出相應(yīng)的指示值，計(jì)算指示值與標(biāo)準(zhǔn)氣體濃度值之差，以判定儀器的準(zhǔn)確度。

1.4 數(shù)學(xué)模型

根據(jù)規(guī)程：E=I-L

式中：E——?dú)怏w探測(cè)器示值誤差，（ppm）；

I——?dú)怏w探測(cè)器的顯示值，（ppm）；

L——標(biāo)準(zhǔn)氣體的標(biāo)準(zhǔn)值，（ppm）。

1.5 方差和傳播系數(shù)

U（E）=

U（I）+

U（L）

傳播系數(shù)：=1；=1

則：U（E）=U（I）+U（L）

2 各不確定度分量的評(píng)估

以成都鑫豪斯電子探測(cè)技術(shù)有限公司的XP3000（NH3）氣體探測(cè)器為例：傳感器類型，電化學(xué)式、擴(kuò)散型采樣，液晶顯示方式，測(cè)量范圍0-500ppm，示值誤差±5%FS，分辨率1ppm；對(duì)探測(cè)器量程60%，即300ppm濃度點(diǎn)進(jìn)行檢定。

標(biāo)準(zhǔn)氣體為南京特種氣體廠有限公司的300ppm的氨氣，相對(duì)不確定度為2%，包含因子k=2。檢定時(shí)傳感器探頭上套上通氣罩，氣體流量調(diào)至500ml/min。

檢定結(jié)果不確定度來(lái)源于標(biāo)準(zhǔn)氣體、氣體探測(cè)器檢驗(yàn)的讀數(shù)及重復(fù)性、環(huán)境溫度影響等方面，即，標(biāo)準(zhǔn)氣體濃度的不確定度、氣體探測(cè)器的指示分辨率引入的不確定度、重復(fù)性檢驗(yàn)引入標(biāo)準(zhǔn)的不確定度以及環(huán)境溫度變化引入的不確定度。

2.1 標(biāo)準(zhǔn)氣體的標(biāo)準(zhǔn)不確定度U（L）

標(biāo)準(zhǔn)氣體的濃度為300ppm，相對(duì)不確定度2%，包含因子k=2，則

U（L）==3（ppm）

2.2 氣體探測(cè)器的指示分辨率引入的不確定度U1（I）

氣體探測(cè)器為液晶顯示方式，分辨率為1ppm，按均勻分布考慮， k=；則

U1（I）==0.29（ppm）

2.3 檢定重復(fù)性引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度U2（I）

使用300ppm的氨氣標(biāo)準(zhǔn)氣體進(jìn)行重復(fù)性檢定測(cè)試，重復(fù)10次測(cè)量值如下：

（301，302，302，303，302，302，301，303，303，302）ppm

則：=

=302.1（ppm）

S==0.78ppm

式中：S——單次測(cè)量的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)誤差；

——10次測(cè)量的平均值；

Ci——第i次測(cè)量的示值。

則：U2（I）===0.25（ppm）

2.4 環(huán)境溫度的影響

假設(shè)檢定在短時(shí)間內(nèi)完成，環(huán)境溫度的影響忽略不計(jì)。

2.5 標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表

[不準(zhǔn)確度分量＼&標(biāo)準(zhǔn)不確定度＼&備注＼&①標(biāo)準(zhǔn)氣體的標(biāo)準(zhǔn)不確定度U（L）＼&3ppm＼&＼&②氣體探測(cè)器的指示分辨率引入的不確定度U1（I）＼&0.29ppm＼&②、③兩者比較取數(shù)值大者＼&③檢定重復(fù)性引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度U2（I）＼&0.25ppm＼&④環(huán)境溫度的影響＼&忽略不計(jì)＼&＼&]

2.6 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度UC（E）

UC（E）==≈3.0（ppm）

3 擴(kuò)展不確定度

取包含因子k=2，于是U=kUC（E）=2×3.0=6（ppm）

4 檢定結(jié)果不確定度報(bào)告與表示

氨氣氣體探測(cè)器在300ppm的濃度點(diǎn)，測(cè)量值為302.1ppm，擴(kuò)展不確定度為：U=6ppm，k=2。

參考文獻(xiàn)：

[1]JJG693-2011.可燃?xì)怏w檢測(cè)報(bào)警器.

[2]HG/T2359-92.電化學(xué)式有害氣體檢測(cè)報(bào)警儀.