探空儀用臭氧傳感器臭氧分壓校準(zhǔn)結(jié)果的不確定度分析報(bào)告1探空儀用臭氧傳感器臭氧分壓校準(zhǔn)結(jié)果的不確定度評(píng)定1.1概述1.1.1測(cè)量方法：按照J(rèn)JF1059.1-2012測(cè)量不確定度評(píng)定與表示，參照本規(guī)范對(duì)探空儀用臭氧傳感器的計(jì)量特性要求和校準(zhǔn)方法，以臭氧校準(zhǔn)儀作為臭氧源，用臭氧分析儀作標(biāo)準(zhǔn)器，采用比較法對(duì)臭氧傳感器臭氧分壓進(jìn)行校準(zhǔn)；將臭氧校準(zhǔn)儀、臭氧分析儀和探空儀用臭氧傳感器氣路連接，調(diào)節(jié)臭氧校準(zhǔn)儀，設(shè)置臭氧分壓校準(zhǔn)點(diǎn)，待示值穩(wěn)定后保持2min，記錄此時(shí)標(biāo)準(zhǔn)值和被校臭氧傳感器測(cè)量值。依據(jù)規(guī)范中的有關(guān)公式計(jì)算被校探空儀用臭氧傳感器的臭氧分壓示值誤差，并計(jì)算誤差的不確定度。1.1.2環(huán)境條件：溫度：20.7℃；濕度：45.3%RH。1.1.3測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)：臭氧分析儀，最大允許誤差：±2%FS；鉑電阻溫度計(jì)，最大允許誤差：不超過±0.1℃；數(shù)字多用表，準(zhǔn)確度等級(jí)：0.005級(jí)；秒表，最大允許誤差：不超過±0.10s；標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)：KI；零點(diǎn)氣體：空氣通入儀器前需經(jīng)臭氧去除裝置；氣體流量計(jì)，準(zhǔn)確度級(jí)別不低于1.0級(jí)；數(shù)字式氣壓計(jì)，準(zhǔn)確度等級(jí)：0.03級(jí)。1.1.4被測(cè)對(duì)象：探空儀用臭氧傳感器，臭氧分壓，分辨力為0.01mPa；溫度最大允許誤差不超過±1.0℃。1.2測(cè)量模型被校探空儀用臭氧傳感器的臭氧分壓測(cè)量誤差?P（1.1）式中：——探空儀用臭氧傳感器在某一校準(zhǔn)點(diǎn)的臭氧分壓示值誤差，mPa；——探空儀用臭氧傳感器在該校準(zhǔn)點(diǎn)的臭氧分壓示值，mPa；——標(biāo)準(zhǔn)器在該校準(zhǔn)點(diǎn)示值，mPa——探空儀用臭氧傳感器在該校準(zhǔn)點(diǎn)的示值誤差，mPa——標(biāo)準(zhǔn)器在該校準(zhǔn)點(diǎn)修正值，mPa；——由反應(yīng)池電流測(cè)量誤差引入的臭氧分壓示值誤差，mPa；——由氣泵采樣時(shí)間測(cè)量誤差引入的臭氧分壓示值誤差，mPa；——由樣品空氣溫度測(cè)量誤差引入的臭氧分壓示值誤差，mPa；——由當(dāng)前氣壓測(cè)量誤差引入的臭氧分壓示值誤差，mPa。對(duì)式（D.1）各分量求偏導(dǎo)，各分量靈敏度系數(shù)如下：，，，，，則根據(jù)不確定度傳播律，臭氧分壓示值誤差的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度可由下式計(jì)算：（1.2）1.3測(cè)量不確定度來源1.3.1探空儀用臭氧傳感器臭氧分壓示值誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度。1.3.2標(biāo)準(zhǔn)器修正值引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度。1.3.3反應(yīng)池電流測(cè)量誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度。1.3.4由氣泵采樣時(shí)間測(cè)量誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度。1.3.5由樣品空氣溫度測(cè)量誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度。1.3.6由當(dāng)前氣壓測(cè)量誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度。1.4輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定1.4.1探空儀用臭氧傳感器臭氧分壓示值誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量取探空儀用臭氧傳感器臭氧分壓示值重復(fù)性與探空儀用臭氧傳感器臭氧分壓分辨力引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度中較大的值，作為探空儀用臭氧傳感器臭氧分壓示值誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量。采用A類評(píng)定方法，取校準(zhǔn)點(diǎn)10mPa，進(jìn)行連續(xù)10次測(cè)量，測(cè)量結(jié)果見表1。以10次測(cè)量平均值作為測(cè)得值，則按公式（1.3）計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差，得重復(fù)性引入的不確定度分量：表1探空儀用臭氧傳感器重復(fù)性測(cè)量結(jié)果測(cè)量次數(shù)12345678910平均示值誤差9.399.379.449.479.489.509.539.579.579.519.483（1.3）探空儀用臭氧傳感器臭氧分壓示值分辨力為0.01mPa，取均勻分布，包含因子為，由此引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為0.0029mPa。則。1.4.2標(biāo)準(zhǔn)器修正值引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度作為經(jīng)檢定合格的標(biāo)準(zhǔn)器臭氧分析儀，其最大允許誤差為±1%×讀數(shù)，以校準(zhǔn)點(diǎn)10mPa為例，按均勻分布考慮，包含因子，則由臭氧分析儀修正值引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量為：mPa1.4.3反應(yīng)池電流測(cè)量誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度作為測(cè)量反應(yīng)池電流的標(biāo)準(zhǔn)器數(shù)字萬用表，從數(shù)字萬用表的技術(shù)資料中得到，其準(zhǔn)確度等級(jí)為0.005級(jí)，最大允許誤差不超過±0.005%；以校準(zhǔn)點(diǎn)臭氧分壓10mPa、反應(yīng)池電流2.64μA、環(huán)境溫度20.7℃、氣泵采樣時(shí)間30.0s為例，按照公式（4）計(jì)算由電流測(cè)量誤差引入的臭氧分壓誤差為：±0.0005mPa。（1.4）——臭氧分壓，mPa；——電化學(xué)反應(yīng)池電流，μA；——電化學(xué)反應(yīng)池背景電流，μA；——空氣樣品溫度，K；——?dú)獗貌蓸訒r(shí)間，s；——修正系數(shù)。按均勻分布考慮，包含因子，則由反應(yīng)池電流測(cè)量誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量為：mPa可忽略不計(jì)。1.4.4氣泵采樣時(shí)間測(cè)量誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度氣泵采樣時(shí)間測(cè)量誤差分為兩部分，即作為測(cè)量氣泵采樣時(shí)間的標(biāo)準(zhǔn)器秒表的時(shí)間測(cè)量誤差和氣體流量計(jì)的容量測(cè)量誤差。氣體流量計(jì)容量準(zhǔn)確度級(jí)為1.0級(jí)，最大允許誤差不超過±1%，則由氣體流量計(jì)容量誤差引入的時(shí)間測(cè)量誤差為±0.30s；秒表最大允許誤差不超過±0.10s，以校準(zhǔn)點(diǎn)臭氧分壓10mPa、環(huán)境溫度20.7℃、反應(yīng)池電流2.64μA為例，按照公式（1.4）計(jì)算由氣泵采樣時(shí)間測(cè)量誤差引入的臭氧分壓誤差為：0.134mPa。按均勻分布考慮，包含因子，則由反應(yīng)池電流測(cè)量誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量為：mPa1.4.5樣品空氣溫度測(cè)量誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度作為測(cè)量樣品空氣溫度的溫度傳感器，最大允許誤差：不超過±0.5℃，以校準(zhǔn)點(diǎn)臭氧分壓10mPa、反應(yīng)池電流2.579μA、氣泵采樣時(shí)間30.7s為例，按照公式（1.4）計(jì)算得到由樣品空氣溫度測(cè)量誤差引入的臭氧分壓誤差為：0.034mPa。按均勻分布考慮，包含因子，則由樣品空氣溫度測(cè)量誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量為：mPa1.4.6當(dāng)前氣壓測(cè)量誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度當(dāng)臭氧分析儀和臭氧校準(zhǔn)儀的輸出示值為臭氧濃度時(shí)，應(yīng)考慮由當(dāng)前氣壓測(cè)量誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度。用于測(cè)量當(dāng)前氣壓的標(biāo)準(zhǔn)器數(shù)字式氣壓計(jì)，準(zhǔn)確度等級(jí)為：0.03級(jí)，其最大允許誤差不超過±0.3hPa，以校準(zhǔn)點(diǎn)臭氧分壓10mPa、臭氧濃度97ppb、當(dāng)前氣壓為1030hPa為例，按照公式（2）計(jì)算得到由當(dāng)前氣壓測(cè)量誤差引入臭氧分析儀臭氧分壓誤差為：±0.0029mPa。按均勻分布考慮，包含因子，則由當(dāng)前氣壓測(cè)量誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量為：mPa。1.5合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度以上各標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量互不相關(guān)，根據(jù)不確定度傳播率，按式（2）計(jì)算合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度：1.6擴(kuò)展不確定度取包含因子k=2，則探空儀用臭氧傳感器10mPa臭氧分壓校準(zhǔn)結(jié)果的擴(kuò)展不確定度為：2合理性分析本次測(cè)量不確定度分析報(bào)告考慮了各種可能的影響因子并盡可能取較大值計(jì)算，實(shí)際測(cè)量結(jié)果的擴(kuò)展不確定度可能略小于本報(bào)告給出擴(kuò)展不確定度值。探空儀用臭氧傳感器在10mPa臭氧分壓校