陳小燕

摘 要：為了確保甲醛檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性，依據(jù)JJG 1022-2007《甲醛氣體檢測儀檢定規(guī)程》對各種類型的甲醛氣體檢測儀進(jìn)行檢定。該文依據(jù)檢定規(guī)程及JJF1059-2012《測量不確定度評定與表示》分析了甲醛氣體檢測儀示值誤差的測量不確定度來源，并在不同測量范圍對各分量進(jìn)行評定，對測量結(jié)果進(jìn)行表示。

關(guān)鍵詞：甲醛氣體檢測儀；示值誤差；不確定度

中圖分類號X131 文獻(xiàn)標(biāo)識碼A 文章編號1007-7731（2014）14-118-02

Evaluation of the Uncertainty of Measurement for Formaldehyde Gas Analyzer Indication Error

Chen Xiaoyan

（Fujian Research Institute of Metric Science，F(xiàn)uzhou 350003，China）

Abstract：In order to ensure the accuracy of the test results，we calibrated various formaldehyde gas analyzers according to JJG 1022-2007“Verification Regulation of Formaldehyde Gas Analyzer”. This paper analyzes source of measurement uncertainty for indication error and proposed an appropriate assessment method and results expression，on the basis of the vericication regulation and JJF1059-2012“evaluation and expression of uncertainty in measurement”

Key words：Formaldehyde gas analyzer；Indication error；Uncertainty

1 引言

甲醛在常溫下是一種無色、有強(qiáng)烈刺激性氣味的毒性氣體，但同時它也是一種重要的化工原料和有機(jī)溶劑，是制造油漆、人造板、貼墻布、泡沫塑料等的原料。目前，應(yīng)用于家庭裝修的材料中不可避免的含有甲醛，而當(dāng)室內(nèi)甲醛濃度≥0.10mg/m3時，人就會產(chǎn)生不適感，可引起眼紅、眼癢、喉嚨不適、胸悶、氣喘、皮炎等。在我國有毒化學(xué)品優(yōu)先控制名單上，甲醛高居第二位。世界衛(wèi)生組織確定其為致癌和致畸物質(zhì)，是公認(rèn)的變態(tài)反應(yīng)源，也是潛在的強(qiáng)致突變物之一。國家衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的甲醛最高允許濃度為0.08mg/m3。2002年，我國頒布的GB/T 18883-2002《室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》明文規(guī)定，室內(nèi)甲醛濃度不得高于0.10mg/m3。

目前，為了保障人民的健康和生活水平，我國的環(huán)保、疾控、檢驗檢疫及質(zhì)檢部門都配備了各式各樣的甲醛檢測儀?，F(xiàn)有市場上的甲醛檢測儀原理一般包括：電化學(xué)傳感器原理、半導(dǎo)體氣敏傳感器原理和化學(xué)比色原理。因此，只有對每臺檢測儀進(jìn)行校準(zhǔn)檢定，才能為全社會甲醛測量結(jié)果的準(zhǔn)確性提供保障，為甲醛含量的監(jiān)測監(jiān)管保駕護(hù)航。本文考察了校準(zhǔn)過程中的各個環(huán)節(jié)，分析了甲醛氣體檢測儀示值誤差的測量不確定度來源，并在不同測量范圍內(nèi)進(jìn)行評定，對甲醛分析儀示值誤差的測量不確定度進(jìn)行有效評價。

2 方法概述

2.1 測量依據(jù) JJG 1022-2007《甲醛氣體檢測儀檢定規(guī)程》。

2.2 環(huán)境條件 溫度10～35℃，溫度波動≤2℃；相對濕度≤85%；大氣壓力：85～110kPa，壓力波動≤0.5kPa。

2.3 測量標(biāo)準(zhǔn) 國家二級三聚甲醛擴(kuò)散管標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（GBW（E）080921），擴(kuò)散率的擴(kuò)展不確定度Urel=2%，k=2。甲醛動態(tài)配氣裝置（DP-Ⅵ）（Urel=2%，k=2）。進(jìn)樣口流量計：測量范圍（0～1 000）mL/min，準(zhǔn)確度等級4.0級。

2.4 測量對象 各種吸入式和擴(kuò)散式的甲醛氣體分析儀。

2.5 測量過程 用已知濃度（0.08μmol/mol，0.5μmol/mol，1.2μmol/mol）的標(biāo)準(zhǔn)氣體通入被測儀器，讀出相應(yīng)的示值，并計算與標(biāo)準(zhǔn)值的差。

3 數(shù)學(xué)模型

A=[Cm-CsCs]+δ1

式中：A—儀器示值誤差（μmol/mol）；Cm—儀器讀數(shù)的算術(shù)平均值（μmol/mol）；Cs—標(biāo)準(zhǔn)氣體的濃度值（μmol/mol）；δ1—標(biāo)準(zhǔn)氣體濃度值的不確定度（μmol/mol）。

4 測量不確定度的來源

甲醛氣體分析儀示值誤差測量的不確定度主要與測量設(shè)備和方法相關(guān)，主要來源于甲醛分析儀自身的穩(wěn)定性u1，配氣裝置配氣裝置引起的甲醛配氣不確定度分量u2，三聚甲醛擴(kuò)散管擴(kuò)散率引起的甲醛配氣不確定度分量u3，流量計穩(wěn)定性影起的不確定度u4。

5 標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的評定

5.1 u1儀器測量引起的不確定度分量 以濃度為1.2μmol/mol的標(biāo)準(zhǔn)甲醛氣體為例，通入儀器中，重復(fù)測量10次（μmol/mol）：1.23，1.22，1.25，1.22，1.21，1.19，1.24，1.21，1.24，1.20。

u1=S=[i=110（Y測-Y）2n-1]=0.019（μmol/mol）

5.2 u2配氣裝置引起的甲醛配氣不確定度分量 由規(guī)程JJG 1022-2007附錄A得知：甲醛動態(tài)配氣裝置的相對擴(kuò)展不確定度為1.5%，k=2。

u2=1.2×1.5%/2=0.009（μmol/mol）endprint

5.3 u3三聚甲醛擴(kuò)散管擴(kuò)散率引起的甲醛配氣不確定度分量 由證書GBW（E）080921得知，擴(kuò)散率擴(kuò)展不確定度為2%，k=2。

u3=1.2×2%/2=0.012（μmol/mol）

5.4 u4流量計穩(wěn)定性影起的不確定度分量 根據(jù)多年的檢定經(jīng)驗，氣體進(jìn)入分析儀時流量的穩(wěn)定性對測量結(jié)果有影響，經(jīng)過試驗發(fā)現(xiàn)，進(jìn)樣口處流量控制器的穩(wěn)定性引入的不確定度≤1%，1.2mol/L的檢定點下≤0.012μmol/mol。

6 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

不確定度分量匯總于表1。將各不確定度分量進(jìn)行合成，其合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

[uc=u21+u22+u23+u24=0.0192+0.0092+0.0122+0.0122≈0.027（μmol/mol）]

表1 標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量

[序號＼&不確定度來源＼&符號＼&標(biāo)準(zhǔn)不確定度（μmol/mol）＼&1＼&儀器測量重復(fù)性＼&u1＼&0.019＼&2＼&甲醛動態(tài)配氣裝置不確定度＼&u2＼&0.009＼&3＼&擴(kuò)散管擴(kuò)散率不確定度＼&u3＼&0.012＼&4＼&流量穩(wěn)定性引入的不確定度＼&u4＼&0.012＼&]

7 擴(kuò)展不確定度的評定

k=2 U=k×u=2×0.027=0.054（μmol/mol）

Urel=U/1.23=5%。

8 全量程甲醛氣體檢測儀示值誤差的測量擴(kuò)展不確定度評定

根據(jù)JJG 1022-2007的規(guī)定，校準(zhǔn)完儀器的零點和示值后，應(yīng)分別通入濃度約為0.08μmol/mol，0.5μmol/mol和1.2μmol/mol的甲醛標(biāo)準(zhǔn)氣體，檢定儀器示值誤差，此3點儀器示值誤差的不確定度見表2。

表2 不同檢測點下儀器示值誤差不確定度

[檢定點

（μmol/mol）＼&標(biāo)準(zhǔn)不確定度（μmol/mol）＼&uc

（μmol/mol）＼&Urel（k=2）

（%）＼&u1＼&u2＼&u3＼&u4＼&0.081＼&0.0041＼&0.0006＼&0.0008＼&0.0008＼&0.0042＼&11＼&0.51＼&0.012＼&0.004＼&0.005＼&0.005＼&0.014＼&6＼&1.23＼&0.019＼&0.009＼&0.012＼&0.012＼&0.027＼&5＼&]

參考文獻(xiàn)

[1]JJG1022-2007甲醛氣體分析儀[S].北京：國家技術(shù)監(jiān)督局，2002.

[2]JJF1059-2012.測量不確定度評定與表示[S].北京：國家技術(shù)監(jiān)督局，2012. （責(zé)編：張宏民）endprint

5.3 u3三聚甲醛擴(kuò)散管擴(kuò)散率引起的甲醛配氣不確定度分量 由證書GBW（E）080921得知，擴(kuò)散率擴(kuò)展不確定度為2%，k=2。

u3=1.2×2%/2=0.012（μmol/mol）

5.4 u4流量計穩(wěn)定性影起的不確定度分量 根據(jù)多年的檢定經(jīng)驗，氣體進(jìn)入分析儀時流量的穩(wěn)定性對測量結(jié)果有影響，經(jīng)過試驗發(fā)現(xiàn)，進(jìn)樣口處流量控制器的穩(wěn)定性引入的不確定度≤1%，1.2mol/L的檢定點下≤0.012μmol/mol。

6 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

不確定度分量匯總于表1。將各不確定度分量進(jìn)行合成，其合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

[uc=u21+u22+u23+u24=0.0192+0.0092+0.0122+0.0122≈0.027（μmol/mol）]

表1 標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量

[序號＼&不確定度來源＼&符號＼&標(biāo)準(zhǔn)不確定度（μmol/mol）＼&1＼&儀器測量重復(fù)性＼&u1＼&0.019＼&2＼&甲醛動態(tài)配氣裝置不確定度＼&u2＼&0.009＼&3＼&擴(kuò)散管擴(kuò)散率不確定度＼&u3＼&0.012＼&4＼&流量穩(wěn)定性引入的不確定度＼&u4＼&0.012＼&]

7 擴(kuò)展不確定度的評定

k=2 U=k×u=2×0.027=0.054（μmol/mol）

Urel=U/1.23=5%。

8 全量程甲醛氣體檢測儀示值誤差的測量擴(kuò)展不確定度評定

根據(jù)JJG 1022-2007的規(guī)定，校準(zhǔn)完儀器的零點和示值后，應(yīng)分別通入濃度約為0.08μmol/mol，0.5μmol/mol和1.2μmol/mol的甲醛標(biāo)準(zhǔn)氣體，檢定儀器示值誤差，此3點儀器示值誤差的不確定度見表2。

表2 不同檢測點下儀器示值誤差不確定度

[檢定點

（μmol/mol）＼&標(biāo)準(zhǔn)不確定度（μmol/mol）＼&uc

（μmol/mol）＼&Urel（k=2）

（%）＼&u1＼&u2＼&u3＼&u4＼&0.081＼&0.0041＼&0.0006＼&0.0008＼&0.0008＼&0.0042＼&11＼&0.51＼&0.012＼&0.004＼&0.005＼&0.005＼&0.014＼&6＼&1.23＼&0.019＼&0.009＼&0.012＼&0.012＼&0.027＼&5＼&]

參考文獻(xiàn)

[1]JJG1022-2007甲醛氣體分析儀[S].北京：國家技術(shù)監(jiān)督局，2002.

[2]JJF1059-2012.測量不確定度評定與表示[S].北京：國家技術(shù)監(jiān)督局，2012. （責(zé)編：張宏民）endprint

5.3 u3三聚甲醛擴(kuò)散管擴(kuò)散率引起的甲醛配氣不確定度分量 由證書GBW（E）080921得知，擴(kuò)散率擴(kuò)展不確定度為2%，k=2。

u3=1.2×2%/2=0.012（μmol/mol）

5.4 u4流量計穩(wěn)定性影起的不確定度分量 根據(jù)多年的檢定經(jīng)驗，氣體進(jìn)入分析儀時流量的穩(wěn)定性對測量結(jié)果有影響，經(jīng)過試驗發(fā)現(xiàn)，進(jìn)樣口處流量控制器的穩(wěn)定性引入的不確定度≤1%，1.2mol/L的檢定點下≤0.012μmol/mol。

6 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

不確定度分量匯總于表1。將各不確定度分量進(jìn)行合成，其合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

[uc=u21+u22+u23+u24=0.0192+0.0092+0.0122+0.0122≈0.027（μmol/mol）]

表1 標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量

[序號＼&不確定度來源＼&符號＼&標(biāo)準(zhǔn)不確定度（μmol/mol）＼&1＼&儀器測量重復(fù)性＼&u1＼&0.019＼&2＼&甲醛動態(tài)配氣裝置不確定度＼&u2＼&0.009＼&3＼&擴(kuò)散管擴(kuò)散率不確定度＼&u3＼&0.012＼&4＼&流量穩(wěn)定性引入的不確定度＼&u4＼&0.012＼&]

7 擴(kuò)展不確定度的評定

k=2 U=k×u=2×0.027=0.054（μmol/mol）

Urel=U/1.23=5%。

8 全量程甲醛氣體檢測儀示值誤差的測量擴(kuò)展不確定度評定

根據(jù)JJG 1022-2007的規(guī)定，校準(zhǔn)完儀器的零點和示值后，應(yīng)分別通入濃度約為0.08μmol/mol，0.5μmol/mol和1.2μmol/mol的甲醛標(biāo)準(zhǔn)氣體，檢定儀器示值誤差，此3點儀器示值誤差的不確定度見表2。

表2 不同檢測點下儀器示值誤差不確定度

[檢定點

（μmol/mol）＼&標(biāo)準(zhǔn)不確定度（μmol/mol）＼&uc

（μmol/mol）＼&Urel（k=2）

（%）＼&u1＼&u2＼&u3＼&u4＼&0.081＼&0.0041＼&0.0006＼&0.0008＼&0.0008＼&0.0042＼&11＼&0.51＼&0.012＼&0.004＼&0.005＼&0.005＼&0.014＼&6＼&1.23＼&0.019＼&0.009＼&0.012＼&0.012＼&0.027＼&5＼&]

參考文獻(xiàn)

[1]JJG1022-2007甲醛氣體分析儀[S].北京：國家技術(shù)監(jiān)督局，2002.

[2]JJF1059-2012.測量不確定度評定與表示[S].北京：國家技術(shù)監(jiān)督局，2012. （責(zé)編：張宏民）endprint