电子天平制备标准气体称量过程不确定度的评定

　　称量法是国际国内标准气体配制的经典方法。以往通常使用精密机械天平作为标准气体的配制工具,天平称量过程的不确定度评定和计算也已经有了一套 比较成熟的方法[1]。近些年来,随着电子天平技术的发展,越来越多的标准气体生产单位开始应用精密电子天平来配制标准气体。由于设备原理和称量程序的不 同,原来的不确定度评定方法不完全适用于电子天平的称量过程,必须研究新的评定方法以适应新技术应用的需要。

　　本文对应用电子天平配制标准气体称量过程的各不确定度分量作了分析和识别,根据数学模型,确定了被测量和输入量的函数关系,并对各分量进行了合成。以氮中一氧化碳为例,详细描述和量化了不确定度的评定和估算过程。

　　本文的评定过程仅考虑电子天平称量过程对气体标准物质特性值的不确定度的影响,其它如气体纯度、均匀性、稳定性等因素对定值不确定度的影响已有相关文献报道[2-3],本文不再重复。

　　1　电子天平称量过程不确定度来源的分析和识别

　　1·1　质量测定(天平称量值)的不确定度

　　质量测定是称量法配气的关键操作,是标准气体组分含量计算的依据。因此电子天平本身精度的高低、性能的好坏及操作方法的正确与否,将直接影响标准气体组分含量的准确程度。对于高精度电子天平,其不确定度的来源主要有以下几个方面[4]。

　　1·1·1　电子天平的称量重复性引入的不确定度

　　该项不确定度为A类不确定度,可以通过多次称量,求出单次称量的标准偏差,来表示电子天平称量重复性所引入的不确定度。

　　1·1·2　天平校准所引入的不确定度

　　电子天平无论用仪器内的砝码内校还是用标准砝码外校,都会由于校准的有限准确度带来相应的不确定度。该项不确定度可以引用所使用砝码的质量不确定度来量化。

　　1·1·3　电子天平的线性误差引入的不确定度

　　只要是检定合格并经过准确校准的电子天平,该项不确定度可依据天平生产商所提供的性能参数的典型值来估计。

　　1·1·4　电子天平的偏载(四角)误差引入的不确定度

　　可以通过把气瓶放置在秤台的四角位置,记录各位置的称量值,并根据它们之间的差值来估算。但在实际称量过程中,气瓶的摆放位置是较为注意的,一般都位于秤盘的中心位置,其偏载量远比做偏载实验时小,对于性能较好的高精度电子天平来说,偏载的影响可忽略不计。

　　1·1·5　电子天平可读性所引入的不确定度