可燃气体检测报警器基本误差的测量不确定度评定
邢台市计量测试所孙月峰王艳
可燃气体报警器主要是通过传感器（探头）内部的催化元件与电阻构成检测桥路。当可燃气体扩散到传感器元件时，传感器元件产生无陷燃烧，产生反应热使电阻增大，电桥输出一个变化的电压信号，这个电压信号与可燃气体浓度成正比，经过放大，送至模/数转换电路显示出可燃气体浓度值。浓度值的示值是重要的检定项目。因此，对示值误差的测量结果进行不确定度评定是非常有必要的。
1、概述
1．1测量方法：采用JJG693—2004可燃气体检测报警器检定规程规定的检定方法。
1．2检定依据：JJG693-2004可燃气体检测报警器检定规程
1．3环境条件：
温度：25℃。
相对湿度：65%。
大气压强：100.5kPa
无影响检测的干扰气体。
1．4测量标准：
采用与被测气体相同的气体标准物质，浓度分别为9.4%LEL，37.3%LEL，57.7%LEL不确定度为1%（k=3）
1．5被测对象：
测量范围为（0—100）%LEL的可燃气体检测报警器，最小分辨力为1%LEL。
1．6测量过程：
按被检仪器说明书规定的气体流量，先通入57.7%的气体标准物质，将仪器示值调到与标准值一致并稳定。再分别通入9.4%、37.3%、57.7%的气体标准物质，每点作三次，取算术平均值，该值与标准值之差，即为基本误差。
2、数学模型：
△X=XS-Xb
式中：△X为仪器的示值误差；
XS为仪器的示值；
Xb为气体标准物质的标准值。
3、各分量的不确定度分析：
3.1仪器示值误差的不确定度评定u(Xs)：
3.1.1示值测量的不确定度u1(Xs)
按规程规定的试验方法，采用37.3%LEL的标准气体，重复测量10次其测量结果如下：序号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
数值
38.0
39.0
38.0
39.0
38.0
38.0
38.0
38.0
38.0
38.0
得到单次测量标准偏差LEL。
u1(Xs)的自由度为υ1=10-1=9
3.1.2气体流量所造成的不确定度u2(Xs)
在检定中，使用规程规定的准确度等级优于4级的气体流量计，并按说明书规定调节气体流量，经实验，流量计引入的最大不确定度为0.3%,很可靠。按反正弦分布，故u2(Xs)=0.3%/21/2=0.2%
由于转子流量计是经过法定计量机构检定的，数值很可靠，故自由度υ22=∞由于标准物质是国家标准物质中心提供的，不确定度为1%按正态分布，属B类不确定度，故u(Xb)=1%/3=0.3%
国家标准物质中心提供的一级标准物质，很可靠，故自由度υ32=∞
4.合成标准不确定度的评定：
4.1数学模型：△X=XS-Xb
灵敏系数：C1=1
C2=-1
4.2标准不确定度汇总表标准不确定度分量
不确定度来源
标准不确定度
自由度
u(Xs)
u1(Xs)
测量误差
0.5%
9
u2(Xs)
流量误差
0.2%
∞
u(Xb)
标准物质误差
0.3%
∞
4.3合成标准不确定度为：
uc=1/2=0.6％LEL
4.4合成标准不确定度的有效自由度为：υeff=413
5．扩展不确定度的评定
取置信概率p=99.7%,查t分布表得到k值为
k=3
扩展不确定度U99=k×uc=3×0.6=1.8%LEL
6．测量不确定度的报告表示
U99=1.8%LEL,
（k=3）υeff=413
结论：该检定装置的扩展不确定度为1.8%LEL（k＝3）能够满足可燃气体报警器检定的要求。