氨气气体探测器检定的不确定度评定

林俊玉

摘 要：本文主要介绍了氨气气体探测器检定的不确定度评定。

关键词：氨气气体探测器；示值误差；不确定度；评定

1 概述

随着液氨的广泛应用，近几年，有些企业疏于管理或管理不善，由于氨泄露引起的安全生产事故时有发生。为防止因液氨泄露引起的中毒及爆炸对国家和人民生命财产造成的危害，在液氨使用单位的作业场所都安装有液氨泄露报警系统，在企业安全生产过程中发挥了极其重要的作用。液氨泄露报警系统主要设备包括氨气气体探测器和报警控制器，它可以不间断地监测空气中氨气的浓度，当被测场所存在一定浓度的氨气时，氨气探测器将氨气转换成电压信号或电流信号传送到控制器，控制器会显示氨气的浓度值，当达到设定报警浓度值时报警控制器随即发出报警信号和动作指令，以确保生产现场管道阀门的及时关闭和人员的及时疏散。由此可见，氨气气体探测器的准确性是极为重要的，这就要求对氨气气体探测器进行定期的检定。

1.1 检定依据。JJG693-2011，《可燃气体检测报警器》；HG/T2359-92，《电化学式有害气体检测报警仪》。

1.2 环境条件。环境温度，15-35℃；环境湿度，≤80%RH；通风良好，无干扰被测气体。

1.3 检定方法。气体探测器电源打开预热，使其进入稳定工作状态，在清洁的空气中校正气体探测器零点后，把标准气体通入被检气体探测器，读出相应的指示值，计算指示值与标准气体浓度值之差，以判定仪器的准确度。

1.4 数学模型

根据规程：E=I-L

式中：E——气体探测器示值误差，（ppm）；

I——气体探测器的显示值，（ppm）；

L——标准气体的标准值，（ppm）。

1.5 方差和传播系数

U（E）=

U（I）+

U（L）

传播系数：=1；=1

则：U（E）=U（I）+U（L）

2 各不确定度分量的评估

以成都鑫豪斯电子探测技术有限公司的XP3000（NH3）气体探测器为例：传感器类型，电化学式、扩散型采样，液晶显示方式，测量范围0-500ppm，示值误差±5%FS，分辨率1ppm；对探测器量程60%，即300ppm浓度点进行检定。

标准气体为南京特种气体厂有限公司的300ppm的氨气，相对不确定度为2%，包含因子k=2。检定时传感器探头上套上通气罩，气体流量调至500ml/min。

检定结果不确定度来源于标准气体、气体探测器检验的读数及重复性、环境温度影响等方面，即，标准气体浓度的不确定度、气体探测器的指示分辨率引入的不确定度、重复性检验引入标准的不确定度以及环境温度变化引入的不确定度。

2.1 标准气体的标准不确定度U（L）

标准气体的浓度为300ppm，相对不确定度2%，包含因子k=2，则

U（L）==3（ppm）

2.2 气体探测器的指示分辨率引入的不确定度U1（I）

气体探测器为液晶显示方式，分辨率为1ppm，按均匀分布考虑， k=；则

U1（I）==0.29（ppm）

2.3 检定重复性引起的标准不确定度U2（I）

使用300ppm的氨气标准气体进行重复性检定测试，重复10次测量值如下：

（301，302，302，303，302，302，301，303，303，302）ppm

则：=

=302.1（ppm）

S==0.78ppm

式中：S——单次测量的实验标准误差；

——10次测量的平均值；

Ci——第i次测量的示值。

则：U2（I）===0.25（ppm）

2.4 环境温度的影响

假设检定在短时间内完成，环境温度的影响忽略不计。

2.5 标准不确定度汇总表

[不准确度分量＼&标准不确定度＼&备注＼&①标准气体的标准不确定度U（L）＼&3ppm＼&＼&②气体探测器的指示分辨率引入的不确定度U1（I）＼&0.29ppm＼&②、③两者比较取数值大者＼&③检定重復性引起的标准不确定度U2（I）＼&0.25ppm＼&④环境温度的影响＼&忽略不计＼&＼&]

2.6 合成标准不确定度UC（E）

UC（E）==≈3.0（ppm）

3 扩展不确定度

取包含因子k=2，于是U=kUC（E）=2×3.0=6（ppm）

4 检定结果不确定度报告与表示

氨气气体探测器在300ppm的浓度点，测量值为302.1ppm，扩展不确定度为：U=6ppm，k=2。

参考文献：

[1]JJG693-2011.可燃气体检测报警器.

[2]HG/T2359-92.电化学式有害气体检测报警仪.