呼出氣體酒精含量檢測(cè)儀測(cè)量結(jié)果不確定度評(píng)定

宋潔 董佳 錢新宇

【摘要】 呼出氣體酒精含量檢測(cè)儀（以下簡(jiǎn)稱酒檢儀）主要用于檢測(cè)司機(jī)駕駛車輛時(shí)是否飲酒及酒精濃度，也是交警部門現(xiàn)場(chǎng)出具執(zhí)法憑證的唯一手段。對(duì)酒檢儀參數(shù)的測(cè)量起著至關(guān)重要的作用。本文介紹了酒檢儀的原理及測(cè)量過(guò)程，并對(duì)測(cè)量結(jié)果的不確定度進(jìn)行了分析。

【關(guān)鍵詞】 呼出氣體酒精含量檢測(cè)儀;校準(zhǔn);不確定度

【DOI編碼】 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(cè)量原理

呼出氣體酒精含量檢測(cè)儀（以下簡(jiǎn)稱酒檢儀）由氣路、控制電路、酒精傳感器、呼氣檢測(cè)系統(tǒng)、采樣系統(tǒng)及顯示打印系統(tǒng)等部件組成。用于檢測(cè)人體呼出氣體中的酒精含量。

2 測(cè)量結(jié)果不確定度評(píng)定

2.1 測(cè)量過(guò)程簡(jiǎn)述

1）測(cè)量依據(jù)：JJG 657-2019《呼出氣體酒精含量檢測(cè)儀》檢定規(guī)程。

2）測(cè)量環(huán)境條件：環(huán)境溫度18～28 ℃;相對(duì)濕度（20～80）%RH。

3）測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)：呼出氣體酒精含量檢測(cè)儀檢定裝置。

4）被測(cè)對(duì)象：呼出氣體酒精含量檢測(cè)儀。

5）測(cè)量方法：連接呼出氣體酒精含量檢測(cè)儀檢定裝置和被檢檢測(cè)儀，酒檢儀開機(jī)預(yù)熱穩(wěn)定，在測(cè)量模式下，以15 L/min的流量，分別通入濃度約為0.10 mg/L、0.40 mg/L、0.60 mg/L的乙醇標(biāo)準(zhǔn)氣體，每個(gè)點(diǎn)測(cè)量10次。

2.2 數(shù)學(xué)模型

[ΔC=C-Cs]或[Δrel=C-CsCs]

式中：[ΔC]——儀器示值誤差，mg/L;

[Δrel]——相對(duì)誤差;

[C]——儀器十次讀數(shù)的平均值;

[Cs]——標(biāo)準(zhǔn)氣體的濃度值。

2.3 各輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的評(píng)定

2.3.1 氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)引入的不確定度

標(biāo)準(zhǔn)氣體引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（As），用B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定，由標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)證書Urel=1%，k=2，該標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量為：

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 重復(fù)性引入的不確定度分量

將60.0×10-6 mol/mol氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)通入被測(cè)儀器，待示值穩(wěn)定后，重復(fù)測(cè)量10次，分別讀取測(cè)量值，單位mg/L，0.110，0.110，0.109，0.111，0.111，0.1111，0.112，0.109，0.108，0.109，單次測(cè)量的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差s=0.013 mg/L， 按規(guī)程測(cè)量10次，則重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量為：

u（A1）=0.013/[10]=0.00041 mg/L

另外兩個(gè)測(cè)量點(diǎn)的重復(fù)性為：

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 進(jìn)樣溫度引入的不確定度

進(jìn)樣溫度34±0.5 ℃，按照溫度控制最大允差±0.5 ℃，引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：0.5 ℃/[3]=0.29 ℃，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：u（T）=0.29/（273.15+34）=0.09%。

2.3.4 大氣壓力引入的不確定度

大氣壓的測(cè)量值最大允差±0.25 kPa，相對(duì)于一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：0.25 kPa/[3]=0.14 kPa，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為u（P）=0.14 kPa/101.325 kPa=0.14%。

2.3.5 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

[uc（y）=u（As）2+u（A1）2+u（T）2+u（P）2]

按照上述公式計(jì)算該儀器檢定的各個(gè)濃度點(diǎn)測(cè)量不確定度如表1。

2.3.6 擴(kuò)展不確定度

因主要分量為正態(tài)分布，因此P=95%時(shí)，取包含因子k=2，則：[U=kuc（y）]

2.4 測(cè)量不確定度報(bào)告

按規(guī)程，酒精檢測(cè)儀的示值誤差以絕度誤差表示，擴(kuò)展不確定度報(bào)告如下表2。

3 結(jié)語(yǔ)

影響酒檢儀測(cè)量結(jié)果的因素很多，如流量、進(jìn)樣溫度、大氣壓力、人員操作等諸多因素。使用人員可以通過(guò)期間核查或儀器對(duì)比的方式及時(shí)發(fā)現(xiàn)酒檢儀的計(jì)量性能是否出現(xiàn)問(wèn)題，酒檢儀做到定期送檢，從而保證計(jì)量溯源的準(zhǔn)確性。

【參考文獻(xiàn)】

[1]??? 呼出氣體酒精含量檢測(cè)儀：JJG 657-2019[S].

[2]??? 測(cè)量不確定度評(píng)定與表示：JJF 1059-2012[S].

【作者簡(jiǎn)介】

宋潔（1978-），女，高級(jí)工程師，學(xué)士，研究方向?yàn)榛瘜W(xué)、醫(yī)學(xué)計(jì)量。

董佳（1987-），女，工程師，碩士，研究方向?yàn)榛瘜W(xué)計(jì)量。

錢新宇（1991-）男，碩士，研究方向?yàn)榛瘜W(xué)、醫(yī)學(xué)計(jì)量。