大氣采樣器檢定結果的測量不確定度的評定

朱社均

（江門市環境監測中心站廣東江門529000）

大氣采樣器檢定結果的測量不確定度的評定

朱社均

（江門市環境監測中心站廣東江門529000）

大氣采樣器檢定結果的測量具有一定的不確定性，這種不確定性來自于多方面原因，受到多方面因素的影響。本文根據國家所制定頒布的計量技術規范的規定與要求，全面、深入地分析了大氣采樣器計量檢定結果測量的不確定度，其中細致全面地分析了影響不確定度的因素。

大氣采樣器；檢定結果；測量不確定度；評定

大氣采樣器作為一種大氣監測設備，通常用來采集與檢測大氣中、建筑室內的空氣，檢測空氣中是否含有危害人體健康的有害物質，經過科學的分析與鑒定，最終得出檢測結果，為大氣的合理整治提供依據。大氣采樣器檢定結果會受到各方因素的影響，會出現不確定性。因此，為了提高檢定結果測量的準確性，有必要對檢定結果加以評定。

1 大氣采樣器的測量流程

把電子皂膜流量計的出口同被檢儀器的入口鏈接起來，對大氣采樣器進行科學調整，使其采樣流量至要求的檢測點，讓被檢測儀器處于平穩、安全狀態，電子皂膜流量計中會呈現出一個流量示值，為實際流量Q(毫升/分)，并對應會將實驗所處環境中的氣壓、溫度等記錄下來，再利用相關的公式，也就是：克拉伯龍方程把實際流量的Q值轉換成標準模式下的值，再利用誤差計量公式，就能夠得出被監測點的示值誤差。

2 數學模型

大氣采樣器的檢定需要一個數學模型的支持，也需要一個科學規程的支持。本次檢定測量依照JJG956-2000號文件的規定進行。

具體的測量方法則為：通過容量對比的模式，讓氣體作為介質，輔助檢測，把電子皂膜流量計作為標準設備，讓氣體接連地穿過電子皂膜流量計，以及被檢測流量計大氣采樣器，對比雙方的瞬間流量大小，其中要重點分析溫度、壓力等對流量的干擾作用，對應運算得到大氣采樣器示值誤差，再進一步得到所被檢測的流量計的總不確定性。

2.1 大氣采樣器流量示值誤差公式

δq=Q-Qs/Qs×100%

δq：被檢測部分的示值誤差

Q：被檢測部分的流量值

Qs-：某一被檢測部位的標準狀態流量算術平均值選擇相對不確定來計算，對應的公式

U1：所檢測采樣器引入的相對不確定度

U2：所檢測采樣器與標準設備連接管路引入誤差所造成的不確定度

U3：標準設備的皂膜流量計所引發的不確定度

2.2 某個檢測點標準狀態流量

Q1：檢測點的流量

Ts：標準狀態下的熱力學溫度

P：檢測設備所處環境的大氣壓，單位：KPa

Pv：相對于檢定溫度的水飽和蒸汽壓

Ps：標準模式下的大氣壓強

其中U33代表氣壓計所導致的相對不確定性，U34代表溫度計所導致的相對不確定性。

2.3 不同輸入量標準不確定度分量的分析

參照國家大氣采樣器相關的指令文件，圍繞大氣采樣器展開全方位的檢定，要明確檢定結果不確定度的主要影響因素，具體應包含：實際流量測量所導致的不確定度，溫度測量失誤導致的不確定度，大氣壓強測量等。事實上，實際的工作過程中，測量不確定度一般都是因為下面的因素所導致：(1)反復測量、周期性測量，(2)檢定設備分辨率較差；(3)檢定設備最小分辨率所導致的不確定性；第四，溫度計示值誤差以及氣壓計自身的誤差等。

3 分量標準不確定度的評定

3.1 被檢采樣器引入的相對不確定性

被檢儀表最小分辨率估讀引入的不確定度分量U1,最小分辨率估讀與調節設定值對應引發的不確定度等，都會集中反映在標準設備測量重復性所導致的不確定度內，能夠共同并行評定在標準設備測量重復性所導致的不確定度中，最終得出不確定度分量為零，對應的自由度則為∞。

3.2 所檢測采樣器與標準設備連接管路引入誤差所造成的不確定度

被檢測采樣器與標準設備鏈接時，二者之間的管路選擇橡膠管，接頭的位置不會出現漏氣、泄氣等問題，所以，氣密性不成問題，不會影響采樣器檢定結果，可以不予考慮，此處，U2=0,其自由度是∞。

3.3 標準設備的皂膜流量計所引發的不確定度

3.3.1 標準設備皂膜流量計的因素

從上級相關部門所提供的測試證書來看，提供的示值誤差大小在：-1%~+1%，設定：K為2，那么U31=U/K=0.5%,自由度：∞

3.3.2 標準設備反復測量的原因

選擇大氣采樣器的型號，特定的編號以及檢定型號。流量計0.5升/分，反復測量10次，標準流量計的示值則可參看下表。

S=1.5毫升/分，被檢測部分的示值誤差δ為0.30%，由于根據檢定規程中的規定，接連反復地測量三次，最終得出的平均值，可以成為測量結果。

3.3.3 氣壓計所導致的不確定

因為校準證書對應所供給的不確定性，U=0.086%，K=2，呈現正太分布，U33=0.086%/2=0.043%,自由度：∞

3.3.4 溫度計自身的原因

校準證書對應給予的測量不確定度U,為0.2℃，k=2,呈現正態分布，按照溫度計的量程100°計算，那么自由度為：∞。

4 評價合成標準不確定度

根據上表圖表進行計算、運算能夠分別得出：合成標準不確定度與有效自由度。前者對應的有效自由度為：Veff=29

要對不確定度的評價進行拓展、深入分析，得出：U95=t95x Uc=2.0 x 0.54%=1.1%

5 評定結果分析

從以上分析可以看出，經過計算能夠得出，經過擴展后所計算出的不確定度U95為1.1%，小于1/3x5%.所以，示值誤差在5%以下時，一般的大氣采樣器（恒溫、恒流），可以選擇特定型號的采樣儀校準設備，負責對一些特殊的氣體，例如：便攜式氣體、污染性粉塵等進行檢測，從而達到檢定任務與目標，最終檢定結果擴展不確定度U=1.1%。

經過多重的計算、分析能夠得出，大氣采樣器檢定結果的測量不確定性通常是檢測設備自身造成的，檢定設備示值誤差會造成很大的檢定不確定性，這一因素為主要的檢定因素，除此之外的因素的影響程度則相對有限。

6 結語

大氣采樣器作為一種大氣監測設備，通常用來采集與檢測大氣中、建筑室內的空氣，檢測空氣中是否含有危害人體健康的有害物質，經過科學的分析與鑒定，最終得出檢測結果，為大氣的合理整治提供依據。大氣采樣器檢定結果會受到各方因素的影響，會出現不確定性。因此，為了提高檢定結果測量的準確性，有必要對檢定結果加以評定。

[1]吳玉鑾,杜志峰,郭新東,等.頂空氣相色譜法測定食品中溴甲烷的殘留量[J].現代食品科技,2007,23(08):77-79.

[2]郭方遒,黃蘭芳,周邵云.頂空固相微萃取-氣相色譜-質譜法用于白術中揮發性成分的分析[J].色譜,2007,25(01):43-47.

[3]柴欣生,付時雨,莫淑歡,等.靜態頂空氣相色譜技術[J].化學進展, 2008,20(5)：762-766.