國家標準物質研究中心  李春瑛

　　電化學電極氣體氧分析器計量標準建立的同時，對標準進行不確定度的評定及分析是開展該項計量檢定工作不可缺少的步驟。本文依據JJG365-1998、JJG1059-1999的要求，對電化學電極氣體氧分析器計量標準的不確定度進行了評定。    

　　一、檢定過程中測量誤差的數學模型

　　依據JJG365-1998國家計量檢定規程的要求，對電化學電極氣體氧分析器計量標準不確定度的評定，為對各檢定項目的技術指標與氣體標準物質標稱值之間差值不確定度的評定。即:電化學電極氣體氧分析器測量誤差ΔX:
    ΔX=-X_sd
    式中:——被檢儀器顯示值的平均值；X_sd——氣體標準物質標稱值。    

　　二、方差

    則電化學電極氣體氧分析器計量標準不確定度的評定為對各檢定項目不確定度的合成。    

　三、電化學電極氣體氧分析器計量標準不確定度的來源及估算

    按JJG365-1998計量檢定規程，以示值誤差為3.0%為例進行不確定度的評定。
    1.氮中氧氣體標準物質定值的不確定度
    本檢定過程中采用國家一級氣體標準物質對氧分析器進行量值傳遞與溯源。其定值不確定度<1.0%，視為正態分布，取包含因子K_p=3，則由氣體標準物質引入的不確定度分量為:
    

    估算其相對標準不確定度為0，則其自由度為∞。
    2.檢定過程中流量穩定性引入的不確定度
    由于此類儀器為電化學原理，因此在檢定過程中，當氣體標準物質通入氧氣體分析器時，其流量的大小，以及流量的穩定性直接影響儀器的檢定。為避免由于流量波動而引起儀器示值的誤差，在檢定過程中建議采用氣體穩流、穩壓控制裝置以完成對氧分析儀器的檢定。本規程規定，檢定過程中使用的氣體穩流、穩壓裝置的不確定度<1.0%，檢定過程中氣體流量的要求為300mL/min±20mL/min。
    

    需要說明的是:在該類儀器的檢定時，氣體流量需嚴格按儀器技術說明書規定，如無特殊要求時，均按300mL/min±20mL/min，并在檢定結果中給予說明。
    經估算檢定過程中由于流量波動而引起的不確定度為0.2%，故此項不確定度合成為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:
    

    估算其相對標準不確定度為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，按規程規定，其不確定度為1.0%。該項檢定為在重復條件下，獨立測量3次獲得的不確定度，即:n=3，則由平均值的標準不確定度分量為:
    

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

    估算其相對標準不確定度分別為20%，則
    

    即:檢定結果的合成不確定度為:
    

    有效自由度:
    

    擴展不確定度為:
    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、結論

    根據以上不確定度分析，電化學電極氣體氧分析器計量標準合成的擴展不確定度<3%。