燃烧气体容量法测定碳量的不确定度评定

　　0　前言

　　燃烧气体容量法是将试样置于高温炉中加热并通氧燃烧使碳氧化成二氧化碳,混合气体经除硫后收集于量气管中,以氢氧化钾溶液吸收其中的二氧化碳,吸收前后体积之差即为二氧化碳体积,由此计算碳含量。该方法分析误差主要来源于称样、洗气、除硫、燃烧及定碳仪等诸多因素,试验分析中存在多项不确定度分量,通过评定不确定度可知晓测量结果的可信程度。

　　1　校正气压值的求解

　　1.1　仪器设备

　　(1)DYM2型水银气压计:最小分度0.1mbar,误差0.5mbar,范围1100mbar

　　(2)酒精温度计:分度值0.5℃,误差2℃,范围0～100℃

　　1.2　校正气压值

　　由下式可求出校正气压值:

　　式中,P′——水银气压计测得的气压值,mbar;t——水银气压计所在处温度,℃;φ——水银气压计所在处纬度;H——水银气压计所在处海拔高度。试验过程中,P′=1012mbar,t=20℃,φ=30°(设定),H=28.3(设定),故P=1012×(1-0.000163×20-0.0026cos30°-0.0000002×28.3)=1006.42mbar。

　　1.3　不确定度评定

　　1.3.1　气压影响

　　气压计误差0.5mbar,服从正态分布(k=2),其标准不确定度(以相对值表示)为:u1=0.52×1100=2.27×10-4(B类);其值稳定,自由度ν1=∞.

　　气压计分辨率引起的读数误差,服从均匀分布,范围为(-0.01,+0.01),其标准不确定度(以相对值表示)为:u2=0.01

　　3×1012=5.7×10-6(B类);读数可靠性为50%,自由度ν2=12×(50%)-2=2。

　　气压计重复观测值的变化,偏差0.8mbar(10次测量),其标准不确定度(以相对值表示)为:u3=0.810×1012=2.5×10-4(A类);自由度ν3=10-1=9。

　　水银气压计合成不确定度为以上A类与B类的合成:

　　1.3.2　温度影响

　　温度计误差2.0℃,服从正态分布(k=2),标准不确定度(以相对值表示)为:u4=22×100=1×10-2(B类);其值稳定,自由度ν4=∞。

　　重复观测10次,偏差0.3℃,标准不确定度(以相对值表示)为:u5=0.310×20=4.74×10-3(A类);自由度ν5=10-1=9。

　　温度计分辨率引起的读数误差,服从均匀分布,范围为(-0.05,+0.05),其标准不确定度(以相对值表示)为:u6=0.053×20=1.44×10-3(B类);读数可靠性50%,自由度ν6=12×(50%)-2=2。

　　温度计引起的不确定度为以上三项A类与B类的合成:

　　1.3.3　纬度影响

　　纬度偏差1°,转化为弧度s=8.72×10-3,服从正态分布(k=2),其标准不确定度(以相对值表示)为:u7=s2×30=1.45×10-4(B类);其值稳定,自由度ν7=∞。

　　1.3.4　海拔高度影响

　　偏差0.01,服从正态分布(k=2),标准不确定度(以相对值表示)为:u8=0.012×28.3=1.77×10-4(B类);其值稳定,自由度ν8=∞。