CO分析仪测量不确定度的评定方法及误差分析

　　1　引　　言

　　国内空气质量自动监测仪器种类较多,目前尚未对其测量不确定度进行评定。为检验测量结果的可信性、可比性和可接受性,国家认可委要求必要时应提供不确定度的评定报告。在此针对气体滤光法CO自动监测仪,提出其测量不确定度的评定方法及误差分析。

　　2　工作原理

　　气体滤光法CO分析仪是通过一个被加热的高能量的元件产生宽波段红外光束,光束经过一个干涉滤波器,将光限制在约4.7μm的波长范围内,CO分子在此波段全部吸收红外光。检测器的输出被调节成CO测量电压和CO参比电压,这两个电压正比于检测器的光强。

　　3　不确定度分析

　　监测前需用二级标准气体(其允许误差为±3%)对仪器进行校准,并用线性最小二乘法拟合校准曲线。由于二级标准气体的误差较大,其不确定度直接影响测量结果。根据仪器的测量原理、校准方法分析其不确定度的来源。

　　3.1　标准气体的标准不确定度

　　校准曲线的标准系列浓度是校准仪根据所需浓度将标气体和零气按比例稀释而成,因此标准气体的标准不确定来源于二级标准气体的浓度不确定度、校准仪流量计的标准不确定度及零气的纯度。

　　3.2　校准曲线斜率B1的标准不确定度

　　由仪器的稳定性、重现性等引起。

　　3.3　校准曲线截距B0的标准不确定度

　　3.4　检测器输出电压的标准不确定度

　　根据仪器的要作原理,每一个测量值均由检测器的两个输出电压组成,因此电压传感器的不确定度同样影响测量结果。

　　3.5　温度、压力传感器的标准不确定度

　　在流量计前装有温度和压力传感器,这是气体流量测定的两个参数,因此这两个传感器的不确定度也影响测量结果。

　　4　不确定度的评定方法

　　根据上述不确定度的来源分析,确定CO分析仪的测量不确定度分量的量化及合成。

　　4.1　标准气体的相对标准不确定度分量uc(标气)

　　标准系列是由校准仪稀释而成,其浓度计算公式为:

　　该标准系列由5个不同浓度组成,其中1个为零浓度。流量计精度±1%;温度、压力传感器精度:<0.05%;零气中CO浓度值:<0.05%。

4.2　校准曲线的相对标准不确定度分量uc(B)

　　用5个不同浓度测点组成一个标准系列,各测点重复监测3次,用最小二乘法拟合校准曲线为:

　　Ai=BlCi+B0

　　校准曲线的残差标准偏差

　　校准曲线斜率B1的标准不确定度分量

　　校准曲线截距B0的标准不确定度分量