呼出氣體酒精含量探測器測量結果的不確定度評定

白 敏

呼出氣體酒精含量探測器測量結果的不確定度評定

白 敏

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山西省計量科學研究院

呼出氣體酒精含量探測器是用于檢測人體呼出氣體中的酒精含量的儀器。對其檢測可使用液態有機氣體配氣裝置、酒精呼氣模擬器、瓶裝空氣中酒精有證標準氣體三種方法。其中酒精呼氣模擬器產生的氣體為濕氣，接近人體呼出氣體模式，測量結果更為可靠。

呼出氣體酒精含量探測器是專門為警察設計的一款執法的檢測工具，執勤民警可用來對飲酒司機的飲酒多少來進行具體的處理，有效減少重大交通事故的發生。但是實際操作中由于環境、溫度等各方面的影響，都會對測試結果造成影響。本文從不確定度的來源來對測量結果的不確定度進行分析和評定。

概述

測量依據和方法

JJG657-2006《呼出氣體酒精含量探測器》

GB/T21254《呼出氣體酒精含量測試儀》

JJF1059.1-2012《測量不確定度評定與表示》

OIML R 126：2012 （E） Evidential breath analyzers

OIML R 126：1998 （E） Evidential breath analyzers

測試環境條件

環境溫度：（25±2） ℃，相對濕度：不大于80％，測量工作環境應無干擾量的因素。

測量所用標準裝置

酒精呼氣模擬器（3臺），溶液溫度控制能力〈±0.05 ℃（設定溫度為34℃時）。

乙醇純度標準物質，標準值：99.8％，擴展不確定度0.3％，k=2。

量筒，容量500ml，標尺間隔5ml。

移液器（3支），量程為（100～1000）μL兩支，（20～200）μL一支。

溫度計（3支），測量范圍（33.5～，標尺間隔0.1℃。

被測對象，呼出氣體酒精含量探測器一臺。

檢測方法簡述

根據儀器使用說明、OIML R 126：2012、JJG657-2006，分別確定酒精、蒸餾水的容積，配制相應濃度酒精溶液，使呼氣式酒精模擬器在溶液溫度為34℃條件下，分別產生0.1mg/L、0.3mg/L、0.5mg/L的酒精標準氣體，每個測量點測10次，評定該呼出氣體酒精含量探測器在3個測量點的測量誤差的不確定度。

測量模型

呼出氣體酒精含量測試器測量誤差為：

其中：

E：呼出氣體酒精含量測試器的誤差 mg/L

Y：呼出氣體酒精含量測試器讀數 mg/L

B：呼氣式酒精模擬器產生氣體中酒精濃度mg/L

其中Y、B相互獨立，根據不確定度傳播律，

根據Dubowski公式，

B：呼氣中酒精濃度 mg/L

當酒精溶液溫度在34℃時，該公式為：

不確定度來源

呼出氣體酒精含量測試器Y引入的標準不確定度

呼出氣體酒精含量測試器示值重復性Y1引入的標準不確定度

呼出氣體酒精含量測試器顯示裝置分辨力Y2引入的標準不確定度

呼氣式酒精模擬器B引入的標準不確定度

溫度控制偏差引入的相對標準不確定度分量，參考OIML R 126：1998的附錄G，溫度控制在±0.1℃時，可不對結果進行修正。經驗證，本裝置符合此要求，忽略由其引入的不確定度。

標準不確定度分量的分析與評定

呼出氣體酒精含量測試器Y引入的標準不確定度

呼出氣體酒精含量測試器示值重復性Y1引入的標準不確定度

在重復性條件下，進行10次測量。每一測量點根據測得值計算出10次獨立重復測得值的算術平均值再根據貝塞爾公式計算出每點的標準偏差

n：重復測量次數，10次。

計算結果見表1。

表1 被檢呼出氣體酒精含量測試器10次測得值、平均值、實驗標準差及不確定度分量

呼出氣體酒精含量測試器顯示裝置分辨力Y2引入的標準不確定度

呼出氣體酒精含量測試器為數字顯示測量儀器，在顯示結果為BrAC時，顯示裝置分辨力為0.01mg/L，則其引入的標準不確定度為：

呼氣式酒精模擬器B引入的標準不確定度

使用移液器將乙醇純度標準物質移入呼氣式酒精模擬器中，3個移液器依據JJG646-2006《移液器檢定規程》檢定合格。

乙醇純度標準物質的質量濃度為99.8％，取其密度為0.790g/mL，則配制500mL酒精溶液時，0.1mg/L、0.3 mg/L、0.5 mg/L濃度所需酒精分別為0.163mL、0.490mL、0.816mL，移液器容量誤差分布按均勻分布估計，包含因子

酒精溶液濃度（mg/L）0.1 0.3 0.5酒精體積（mL）0.163 0.490 0.816移液器容量允許相對誤差±2％ ±1％ ±1％1.15％ 0.58％ 0.58％

容量為500mL的量出式量筒依據JJG196-2006《常用玻璃量器》檢定合格，其容量允差為±5.0mL，容量誤差按均勻分布估計，包含因子在容量為500mL時相對標準不確定度為0.58％。

取值為0.790g/mL，忽略其不確定度。

根據標準物質證書，其質量濃度為99.8％， U=0.3％，k=2，則其相對標準不確定度為0.15％。

呼氣式酒精模擬器B引入的標準不確定度分量匯總表見表2。

表2 呼氣式酒精模擬器B引入的標準不確定度分量匯總表

測量誤差擴展不確定度一覽表

測量點0.1mg/L 0.3mg/L 0.5mg/L（mg/L）0.00221 0.00221 0.00224（mg/L）0.00289 0.00289 0.00289（mg/L）0.00130 0.00249 0.00415（mg/L）0.0039 0.0044 0.0055 U（k=2）（mg/L）0.0078 0.0088 0.011

測量誤差的不確定度與表示

呼出氣體酒精含量探測器在0.1mg/L、0.3mg/L、0.5mg/L這3個測量點示值誤差的的擴展不確定度分別為：

U=78×10-4mg/L（0.1mg/L測量點）

U=88×10-4mg/L（0.3mg/L測量點）

U=11×10-3mg/L（0.5mg/L測量點）

10.3969/j.issn.1001-8972.2015.01.061