總懸浮顆粒物采樣器的不確定度評(píng)定

王文 范穎

（天津市計(jì)量監(jiān)督檢測(cè)科學(xué)研究院 天津 300192）

引言

總懸浮顆粒物采樣器主要用于采集空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑<100μm顆粒物的采樣器，是環(huán)保監(jiān)測(cè)的一種重要儀器。

其工作原理如下：使一定體積的空氣恒速通過(guò)已知質(zhì)量的濾膜時(shí)，懸浮在空氣中的顆粒物被阻留在濾膜上，根據(jù)濾膜增加的質(zhì)量和通過(guò)濾膜的空氣體積，確定空氣中總懸浮顆粒物的質(zhì)量濃度，并可用于測(cè)定顆粒物中的金屬、無(wú)機(jī)鹽及有機(jī)污染物等組分。

其主要包括采樣頭、濾料采樣夾、抽氣動(dòng)力裝置、流量傳感器、溫度傳感器以及時(shí)間控制器等部分組成。

1 數(shù)學(xué)模型的建立

依據(jù)JJG943-2011總懸浮顆粒物采樣器檢定規(guī)程，選定100L/min、1050L/min兩個(gè)流量點(diǎn)進(jìn)行檢定，取下總懸浮顆粒物采樣器的切割器，安裝上一張潔凈濾膜，將孔口流量計(jì)與總懸浮顆粒物采樣器連接，確保氣路密封不泄露，按照總懸浮顆粒物采樣器的操作規(guī)定，采樣器通電后，將采樣流量調(diào)至采樣器工作點(diǎn)，啟動(dòng)采樣器運(yùn)行10min，讀取孔口流量計(jì)的讀數(shù)，重復(fù)測(cè)量10次，按下式計(jì)算工作點(diǎn)的流量示值誤差：

式中：δ——總懸浮顆粒物采樣器流量示值誤差，%；

Q0——總懸浮顆粒物采樣器的工作點(diǎn)流量值，L/min；

2 標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量評(píng)定

2.1 流量示值重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度uA

按規(guī)程要求，連接好氣路，待儀器穩(wěn)定后，重復(fù)測(cè)量流量示值10次，數(shù)據(jù)如下（L/min）：

101.2 100.5 102.3 103.5 101.6 100.9 102.3 101.5 101.2 102.1

按貝塞爾公式計(jì)算，可得單次測(cè)量實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差：

被檢儀器的流量測(cè)量值由10次測(cè)量的算數(shù)平均值得到，故由重復(fù)性引起的測(cè)量不確定度分量用下式計(jì)算得到：

2.2 標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)流量測(cè)量引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度uB

由所用標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)的校準(zhǔn)證書查得，標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)在100L/min流量點(diǎn)的相對(duì)擴(kuò)展不確定度是U=1.01%（k=2），則其引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度uB如下計(jì)算：

3 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

由于各標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量互不相關(guān)，因此其合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度 uc（δ）計(jì)算如下：

4 擴(kuò)展不確定度

取包含因子k=2，則相對(duì)擴(kuò)展不確定度U=2×uc（δ）=1.2L/min

則在100L/min工作點(diǎn)，其測(cè)量擴(kuò)展不確定度表示為

U（δ）=1.2L/min（k=2）

同理可得，在100L/min工作點(diǎn)的不確定度，完整的不確定度評(píng)定如下表：

單位：L/min

結(jié)語(yǔ)

本文主要依據(jù)JJG943-2011《總懸浮顆粒物采樣器》檢定規(guī)程對(duì)總懸浮顆粒物采樣器的流量示值誤差進(jìn)行不確定度的評(píng)定，通過(guò)評(píng)定結(jié)果可以看出，不確定度來(lái)源主要由流量示值重復(fù)性及標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)引入。總懸浮顆粒物采樣器的不確定評(píng)定將更好地保證檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確可靠，量值溯源的統(tǒng)一性、科學(xué)性，更好的為社會(huì)服務(wù)，為環(huán)保監(jiān)測(cè)任務(wù)服務(wù)。