國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心  李春瑛

　　電化學(xué)電極氣體氧分析器計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)建立的同時(shí)，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行不確定度的評(píng)定及分析是開(kāi)展該項(xiàng)計(jì)量檢定工作不可缺少的步驟。本文依據(jù)JJG365-1998、JJG1059-1999的要求，對(duì)電化學(xué)電極氣體氧分析器計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的不確定度進(jìn)行了評(píng)定。    

　　一、檢定過(guò)程中測(cè)量誤差的數(shù)學(xué)模型

　　依據(jù)JJG365-1998國(guó)家計(jì)量檢定規(guī)程的要求，對(duì)電化學(xué)電極氣體氧分析器計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定，為對(duì)各檢定項(xiàng)目的技術(shù)指標(biāo)與氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)標(biāo)稱(chēng)值之間差值不確定度的評(píng)定。即:電化學(xué)電極氣體氧分析器測(cè)量誤差ΔX:
    ΔX=-X_sd
    式中:——被檢儀器顯示值的平均值；X_sd——?dú)怏w標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)標(biāo)稱(chēng)值。    

　　二、方差

    則電化學(xué)電極氣體氧分析器計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定為對(duì)各檢定項(xiàng)目不確定度的合成。    

　三、電化學(xué)電極氣體氧分析器計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)不確定度的來(lái)源及估算

    按JJG365-1998計(jì)量檢定規(guī)程，以示值誤差為3.0%為例進(jìn)行不確定度的評(píng)定。
    1.氮中氧氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)定值的不確定度
    本檢定過(guò)程中采用國(guó)家一級(jí)氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)對(duì)氧分析器進(jìn)行量值傳遞與溯源。其定值不確定度<1.0%，視為正態(tài)分布，取包含因子K_p=3，則由氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)引入的不確定度分量為:
    

    估算其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為0，則其自由度為∞。
    2.檢定過(guò)程中流量穩(wěn)定性引入的不確定度
    由于此類(lèi)儀器為電化學(xué)原理，因此在檢定過(guò)程中，當(dāng)氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)通入氧氣體分析器時(shí)，其流量的大小，以及流量的穩(wěn)定性直接影響儀器的檢定。為避免由于流量波動(dòng)而引起儀器示值的誤差，在檢定過(guò)程中建議采用氣體穩(wěn)流、穩(wěn)壓控制裝置以完成對(duì)氧分析儀器的檢定。本規(guī)程規(guī)定，檢定過(guò)程中使用的氣體穩(wěn)流、穩(wěn)壓裝置的不確定度<1.0%，檢定過(guò)程中氣體流量的要求為300mL/min±20mL/min。
    

    需要說(shuō)明的是:在該類(lèi)儀器的檢定時(shí)，氣體流量需嚴(yán)格按儀器技術(shù)說(shuō)明書(shū)規(guī)定，如無(wú)特殊要求時(shí)，均按300mL/min±20mL/min，并在檢定結(jié)果中給予說(shuō)明。
    經(jīng)估算檢定過(guò)程中由于流量波動(dòng)而引起的不確定度為0.2%，故此項(xiàng)不確定度合成為1.2%，視為均勻分布，取包含因子K_p=，則由流量變化而引入的不確定度分量為:
    

    估算其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為20%，自由度為:
    

    3.殘余電流影響的不確定度
    電極殘余電流引起的儀器示值變化，按規(guī)程規(guī)定，其不確定度為1.0%。該項(xiàng)檢定為在重復(fù)條件下，獨(dú)立測(cè)量3次獲得的不確定度，即:n=3，則由平均值的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量為:
    

    其自由度查表為:ν₃=1.8。
    4.穩(wěn)定性漂移引入的不確定度
    該項(xiàng)不確定度為儀器零點(diǎn)漂移和示值漂移引入的誤差。按規(guī)程規(guī)定，由此引入的兩項(xiàng)不確定度合成為2.0%。視為均勻分布，取包含因子K_p=，則
    

    估算其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度分別為20%，則
    

    即:檢定結(jié)果的合成不確定度為:
    

    有效自由度:
    

    擴(kuò)展不確定度為:
    取置信概率P=0.95，查表可得包含因子K_p=2.01
    U_p=K_p·u_c=t_0.95(41)·u_c=2.01×1.42%=2.85%<3.0%    

　　四、結(jié)論

    根據(jù)以上不確定度分析，電化學(xué)電極氣體氧分析器計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)合成的擴(kuò)展不確定度<3%。