氯乙烯气体检测报警仪示值误差测量结果不确定度评定

一、概述

1. 测量依据
JJG 1125-2016《氯乙烯气体检测报警仪检定规程》
JJF 1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》
2. 测量条件
环境温度：10℃～35℃
相对湿度：≤80% RH
大气压力：86kPa～106kPa
3. 测量过程
仪器通电预热至稳定，连接气路并按说明书完成零点与示值标定。依次通入量程 20%、50%、80% 的气体标准物质，记录稳定示值。每种浓度重复测量 3 次，取算术平均值为仪器示值平均值。按公式计算各点示值误差，取绝对值最大者作为仪器示值误差。
4. 测量设备与测量对象
测量设备：氮气中氯乙烯气体标准物质（Urel =2%，k=2）；准确度等级 4 级浮子流量计；高纯氮气（纯度 99.999%）。
测量对象：氯乙烯气体检测报警仪，测量范围：0~100 μmol/mol。

二、测量模型
示值相对误差：
Δxr = (x̄ - xs) / xs × 100% (1)
示值绝对误差：
Δx = x̄ - xs (2)
符号说明：
Δx：仪器示值绝对误差，μmol/mol
Δxr：仪器示值相对误差，%
x̄：仪器示值算术平均值，μmol/mol
xs：气体标准物质浓度值，μmol/mol
计算规则：
当 |Δxr| < 1.0% 时，按式 (2) 计算绝对误差 Δx；
当 |Δxr| ≥ 1.0% 时，按式 (1) 计算相对误差 Δxr。

三、不确定度传播定律与灵敏系数
相对误差合成标准不确定度：
uc²(Δxr) = (∂Δxr/∂x̄)² u²(x̄) + (∂Δxr/∂xs)² u²(xs)
灵敏系数：
c1 = 1/xs, c2 = -x̄/xs²
代入后：
uc²(Δxr) = (1/xs)² u²(x̄) + (-x̄/xs²)² u²(xs)
相对合成不确定度关系：
[uc(Δx)/Δx]² = [u(x̄)/x̄]² + [u(xs)/xs]²

四、标准不确定度评定
1. 不确定度来源
A 类：环境、操作、流量、仪器等随机因素，记为 uA；
B 类：标准物质 uB1、显示分辨力 uB2、流量控制 uB3。
2. A 类标准不确定度评定
对 20% FS、50% FS、80% FS 各重复测量 10 次，按下列公式计算：
平均值：x̄ = (1/n) Σ xi
标准偏差：s = √[Σ(xi - x̄)²/(n-1)]
标准不确定度：uA = s/√3

表 1 各检定点测量数据及 A 类不确定度（单位：μmol/mol）

3. B 类标准不确定度评定
（1）标准物质引入 uB1
uB1 = (Urel/k) × xs
（2）显示分辨力引入 uB2
分辨力 1 μmol/mol，均匀分布：uB2 = 0.5/√3 = 0.289 μmol/mol
（3）流量计引入 uB3
影响约 0.008%，忽略不计。
（4）B 类合成不确定度
uB = √(uB1² + uB2²)

表 2 B 类合成标准不确定度（单位：μmol/mol）

4. 标准不确定度汇总
表 3 标准不确定度与灵敏系数汇总

5. 合成标准不确定度
uc²(Δxr) = (1/xs)² u²(x̄) + (-x̄/xs²)² u²(xs)
uc²(Δx) = u²(x̄) + u²(xs)

表 4 合成标准不确定度

6. 扩展不确定度（k=2）
20%FS：U = 2×0.465 = 0.93 μmol/mol
50%FS：Urel = 2×1.75% = 3.5%
80%FS：Urel = 2×1.40% = 2.8%

五、评定结论
该氯乙烯气体检测报警仪示值误差测量结果扩展不确定度为：
20%FS：U = 0.93 μmol/mol，k=2
50%FS：Urel = 3.5%，k=2
80%FS：Urel = 2.8%，k=2