氧化锆氧分析器计量检定不确定度的评定

　　1　引　言

　　氧化锆氧分析仪器是气体分析仪器中应用较为普遍的一种用于测量气体中含氧量的台式分析仪器。近年来,随着科技水平的进步,仪器制造技术有了长足 的发展,该类仪器也已由过去的仪表指针式发展为电子显示。仪器内部结构中氧化锆管材及制备工艺的趋于成熟,使其构成的氧浓差电池的稳定性、重复性大大改 观,其表现在:仪器量程的扩展,传感器使用寿命的延长,技术精度的提高。其应用领域也从单纯测量各种工业炉和窑中烟气的含氧量,发展到工矿生产流程、石油 化工、环境保护、航空航天、医疗卫生以及科学研究等诸多领域。

　　因此,建立和完善该项计量标准,保障氧化锆氧分析器计量标准量值的传递与溯源,评估检定过程中引入示值误差的影响因素及不确定度的合成方法将是 开展该计量检定工作的重要内容。本文依据JJG 535—88[1]、JJF 1059—1999[2]的要求,对氧化锆氧分析器计量检定过程中的不确定度进行了分析与评定。

　　2　氧化锆氧分析器工作原理

　　利用氧化锆材料添加一定量的稳定剂后,通过高温烧成,在一定温度下成为氧离子固体电解质。在该材料两侧焙烧铂电极,当两侧间氧分压不同时,两电极间产生浓差电动势,构成氧浓差电池,其电池反应如下:

　　式中,R为气体常数;T为电池的绝对温度;F为法拉第常数;n为参加反应的电子数;P0为参比气体氧分压;P为被测气体氧分压;E为浓差电池的电动势。

　　由此,如果已知氧浓差电池的温度和参比气体氧分压,便可通过测量仪表求出电动势,从而测量气体中氧的含量。

　　3　氧化锆氧分析器计量检定过程的描述

　　根据JJG 535—88《氧化锆氧分析器》国家计量检定规程,该仪器的计量检定主要是通过对仪器的基本误差、稳定度、重复性、电源电压波动影响等主要技术指标的检定,而完成对仪器性能的评价。

　　其检定过程为:使用钢瓶装氮中氧气体标准物质以及钢瓶配套使用的减压阀、压力表以及稳压、　稳流装置,经过管路将气体标准物质通入气体氧分析器中,观测仪器显示值与气体标准物质之间的差值,从而完成对各项技术参数的检定。

　　4　检定过程中测量误差的数学模型

　　氧化锆氧分析器计量检定过程中检定不确定度的评估对象为:各主要检定项目的仪器示值与气体标准物质之间差值不确定度的评定。　因此,被检仪器测量示值的平均值与气体标准　　物质差值之间的函数关系为:

　5　方差和灵敏度系数

　　6　根据数学模型列出的检定装置的不确定度