氣相色譜儀檢定裝置技術(shù)報(bào)告2012

1、 計(jì) 量 標(biāo) 準(zhǔn) 技 術(shù) 報(bào) 告計(jì) 量 標(biāo) 準(zhǔn) 名 稱 氣相色譜儀檢定裝置計(jì) 量 標(biāo) 準(zhǔn)負(fù)責(zé)人 孫現(xiàn)超建標(biāo)單位名稱(公章) 湖北省計(jì)量測(cè)試技術(shù)研究院填 寫 日 期 2012.05目 錄一、 建立計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的目的二、 計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的工作原理及其組成三、 計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器及主要配套設(shè)備四、 計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的主要技術(shù)指標(biāo)五、 環(huán)境條件六、 計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的量值溯源和傳遞框圖七、 計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的重復(fù)性試驗(yàn)八、 計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)定性考核九、 檢定或校準(zhǔn)結(jié)果的測(cè)量不確定度評(píng)定十、 檢定或校準(zhǔn)結(jié)果的驗(yàn)證十一、 結(jié)論十二、 附加說明一、建立計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的目的 隨著檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，氣相色譜儀已廣泛應(yīng)用于電子，醫(yī)藥，航空航天等領(lǐng)域，且每年呈遞增趨勢(shì)

2、。武漢地處光谷，藥谷中心，為電子，醫(yī)藥，航空航天領(lǐng)域提供量值溯源，成為我們責(zé)無旁貸的任務(wù)。因此建立該項(xiàng)目計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)，有著十分重要的意義。二、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的工作原理及其組成氣相色譜儀檢定裝置根據(jù)JJG700-1999氣相色譜儀檢定規(guī)程提供的方法, 該計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)由檢定液相色譜儀用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)、秒表、皂膜流量計(jì)、數(shù)字溫度計(jì)、直流數(shù)字電壓電流表、空盒氣壓表組成。主要檢定項(xiàng)目如下：1、 用秒表和皂膜流量計(jì)檢定載氣流速穩(wěn)定性2、 用數(shù)字溫度計(jì)檢定柱箱溫度穩(wěn)定性和程序升溫重復(fù)性3、 用直流數(shù)字電壓電流表檢定衰減器換擋誤差4、 用秒表檢定基線噪音和基線漂移5、 用檢定氣相色譜儀用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)檢定檢測(cè)器的靈敏度或檢測(cè)限6、 用

3、檢定氣相色譜儀用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)檢定定量重復(fù)性氣相色譜檢定用標(biāo)準(zhǔn)溶液皂膜流量計(jì)、秒表 氣相色譜儀溫、濕度試驗(yàn)設(shè)備檢定系統(tǒng)數(shù)字多用表三、選用的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器及主要配套設(shè)備計(jì) 量 標(biāo) 準(zhǔn) 器名 稱型 號(hào)測(cè)量范圍不確定度或準(zhǔn)確度等級(jí)或最大允許誤差制造廠及出廠編 號(hào)檢定證書 號(hào)苯-甲苯溶液10mLTCDUrel3% (k=2)國家標(biāo)物中心;11001GBW(E)130101正十六烷-異辛烷溶液10mLFIDUrel3% (k=2)國家標(biāo)物中心1113GBW(E)130102甲基對(duì)硫磷-無水乙醇溶液10mLFPDUrel3% (k=2)國家標(biāo)物中心;1001GBW(E)130103丙體六六六-異辛烷10mLECDU

4、rel3% (k=2)國家標(biāo)物中心11001GBW(E)130104主要配套設(shè)備便攜式數(shù)字溫度計(jì)JM222L(-50100)0.1天津今明儀器有限公司;A0507196JL110919135301數(shù)字繁用表196(0300)MUrel1×10-4 (k=2)KEITHLEY;421446JL111231095601四、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的主要技術(shù)指標(biāo)1、氣相色譜檢定用標(biāo)準(zhǔn)溶液，不確定度3%a、苯-甲苯溶液，5mg/ml或50mg/ml； b、正十六烷-異辛烷溶液，100ng/l或1000ng/l；c、甲基對(duì)硫磷-無水乙醇溶液，10ng/l； d、丙體六六六-異辛烷溶液，0.1ng/l；五、環(huán)境

5、條件項(xiàng) 目要 求實(shí) 際 情 況結(jié) 論溫 度（535）20±5合格濕 度（2085）%60%±15%合格干擾因素與實(shí)驗(yàn)無關(guān)的易爆、易燃和強(qiáng)腐蝕的物品、無強(qiáng)機(jī)械振動(dòng)和電磁干擾無合格六、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的量值溯源和傳遞框圖上級(jí)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)定值儀器中國計(jì)量科學(xué)研究院TCD、ECD、FID、FPD、NPD:重量-容量法本級(jí)計(jì)量器具 氣相色譜儀檢定裝置TCD、ECD、FID、FPD、NPD: Urel3% (k=2) 直接測(cè)量法下一級(jí)計(jì)量器具氣相色譜儀檢測(cè)器：TCD、ECD、FID、FPD、NPD擴(kuò)展不確定度：TCD、ECD U= 4.6%， k=2 FID、FPD、NPD U= 3.6%

6、， k=2 七、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)量重復(fù)性考核選一臺(tái)性能穩(wěn)定可靠、美國安捷倫公司生產(chǎn)的型號(hào)為6890氣相色譜儀。使用國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心研制的同一批次不同瓶的102ng/l正十六烷-異辛烷溶液，在重復(fù)條件下連續(xù)測(cè)量10次,由峰面積（PA.s）的測(cè)量結(jié)果，計(jì)算測(cè)量值的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差，結(jié)果如下（檢測(cè)FID檢測(cè)器為例）峰面積（PA.s）123456789103124.013087.843143.313100.873167.573071.143000.583201.253154.393054.983110.59413.416-22.75432.716-9.72456.976-39.454-110.01490.65

7、634.796-55.614計(jì)算結(jié)果: S1 = 1.9 %測(cè)試結(jié)果: 測(cè)量不確定度評(píng)定中的重復(fù)性數(shù)據(jù)S2 = 2.24%則， S1 < S2 符合要求。故本裝置的測(cè)量重復(fù)性符合計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)考核規(guī)范要求。八、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)定性考核 因?yàn)槭褂脟覙?biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心研制的氣相色譜檢定用標(biāo)準(zhǔn)溶液，穩(wěn)定性良好，為消耗性計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)，不需做計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)定性考核。九、測(cè)量不確定度評(píng)定1、概述1.1、測(cè)量依據(jù)：JJG700-1999氣相色譜儀檢定規(guī)程1.2、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)：主要計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)為苯-甲苯、正十六烷-異辛烷、甲基對(duì)硫磷-無水乙醇、丙體六六六-異辛烷、偶氮苯-馬拉硫磷溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)表1.實(shí)驗(yàn)室計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器和配套設(shè)備序號(hào)設(shè)備

8、名稱技術(shù)性能1苯-甲苯溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW（E）1301015.00mg/ml2正十六烷-異辛烷溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW（E）130102100ng/l3甲基對(duì)硫磷-無水乙醇溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW（E）13010310.6ng/l4丙體六六六-異辛烷溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW（E）1301040.102ng/l5偶氮苯-馬拉硫磷溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)BW5026偶氮苯：9.4ng/l馬拉硫磷：9.3ng/l6鉑電阻測(cè)量范圍（0200）7皂膜氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置（050）ml/min1.3、被測(cè)對(duì)象表2.被測(cè)氣相光譜儀的分類檢測(cè)器種類氣相色譜儀TCD；FID；FPD；ECD；NPD1.4、環(huán)境條件：溫度（530），相對(duì)濕度20%

9、85%； 1.5、測(cè)量方法：在儀器處于正常工作狀態(tài)下，用微量進(jìn)樣器注入1l溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，記錄峰面積A（TCD，F(xiàn)ID，F(xiàn)PD測(cè)P，ECD，NPD）或峰高h(yuǎn)和峰高1/4處峰寬W1/4（FPD測(cè)S），連續(xù)測(cè)量6次，計(jì)算平均值；用皂膜流量計(jì)測(cè)量載氣流速F，測(cè)量6次，計(jì)算平均值；分別按照檢定規(guī)程要求的公式計(jì)算靈敏度或檢測(cè)限。1.6、評(píng)定結(jié)果的使用：在符合上述條件下的測(cè)量結(jié)果，可使用本不確定度的評(píng)定結(jié)果。TCD檢測(cè)器靈敏度測(cè)量結(jié)果的不確定度評(píng)定2、數(shù)學(xué)模型 式中：A 峰面積 FC 校正后載氣流速 W 進(jìn)樣量3、不確定度傳播率 進(jìn)樣量W=VC，V為進(jìn)樣體積，C為標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度，則 4、標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定4.1

10、、峰面積A的不確定度是由被測(cè)量儀器在相同條件下，重復(fù)多次測(cè)量的重復(fù)性決定的，采用A類方法進(jìn)行評(píng)定。對(duì)一臺(tái)Aglient 6890N的氣相色譜儀，在相同條件下連續(xù)6次測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)溶液，即n=6，測(cè)量值如下：40337，40056，40519，41209，39720，38852其算術(shù)平均值為40115.5，按貝塞爾公式，單次測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)偏差為 795.5則其平均值的相對(duì)不確定度0.81%4.2、由公式： 式中：F0室溫下皂膜流量計(jì)測(cè)得的檢測(cè)器出口流速（ml/min） Tc柱溫（K） Tr室溫（K） PW室溫下水的飽和蒸汽壓（MPa） P0大氣壓強(qiáng)（MPa） j壓力梯度校正因子 Pi注入口壓強(qiáng)（MPa）4.

11、2.1、測(cè)量流速用皂膜流量計(jì)引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，用B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定，查證書為1.0級(jí)，按均勻分布計(jì)算， 0.58%4.2.2、流速F0測(cè)量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，采用A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定，重復(fù)測(cè)量6次，標(biāo)準(zhǔn)差s=0.055ml/min，9.5ml/min，故 0.24%4.2.3、柱溫和室溫引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，用B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定，其均用鉑電阻測(cè)量，查標(biāo)準(zhǔn)證書，擴(kuò)展不確定度為U=0.1，k=2，所以 0.014% 0.017%其相對(duì)不確定度分量小，可忽略。4.2.4、空氣中水蒸氣壓引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，用B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定。在20時(shí)PW=2338.8Pa，在實(shí)測(cè)大氣壓為P0=1009.

12、8hPa時(shí)，查空盒氣壓表證書MPE：±2hPa，按均勻分布，則由其引入的不確定度為： =0.11%4.2.5、壓力梯度校正因子引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，由公式：，在實(shí)測(cè)P0=1009.8hPa，Pi=0.40MPa時(shí)，查空盒氣壓表和壓力表證書，有MPa； MPa -0.8194（MPa）-1 3.2453（MPa）-1則，j=0.360，則有1.33%4.3、進(jìn)樣量：W=VC 式中：V 進(jìn)樣量 C 標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度4.3.1、進(jìn)樣量V引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，用B類方法評(píng)定。查標(biāo)準(zhǔn)證書，擴(kuò)展不確定度為Urel=1.0%，k=2，則 4.3.2、標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度C引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，用B類方法評(píng)定。查標(biāo)準(zhǔn)

13、證書，擴(kuò)展不確定度為Urel=3.0%，k=2，則 5、合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度5.1、主要標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表不確定度來源峰面積0.81%皂膜流量計(jì)0.58%載氣流速測(cè)量重復(fù)性0.24%空氣中水蒸氣壓0.11%壓力梯度校正因子1.33%進(jìn)樣量0.5%標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度1.5%5.2、合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度計(jì)算以上各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量是互不相關(guān)的，所以合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：2.3%5.3、擴(kuò)展不確定度計(jì)算因主要分量中、和可視為正態(tài)分布，因此P=95%時(shí)，取包含因子k=2，則：FID、FPD、ECD、NPD檢測(cè)器檢出限測(cè)量結(jié)果的不確定度評(píng)定6、數(shù)學(xué)模型 FID檢測(cè)器檢出限數(shù)學(xué)模型為式中：N 基線噪聲 W 進(jìn)樣量 A 峰

14、面積7、不確定度傳播率 式中N為基線噪聲，是觀察基線30min漂移時(shí)，讀取基線噪聲最大值，因此可視為常數(shù)。W=VC，則8、標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定8.1、峰面積A的不確定度是由被測(cè)量儀器在相同條件下，重復(fù)多次測(cè)量的重復(fù)性決定的，采用A類方法進(jìn)行評(píng)定。對(duì)一臺(tái)Aglient 6890N的氣相色譜儀，在相同條件下連續(xù)6次測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)溶液，即n=6，測(cè)量值如下：5103487，5100569，4975562，5142094，5239728，5133885其算術(shù)平均值為5115888，按貝塞爾公式，單次測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)偏差為 85354則其平均值的相對(duì)不確定度0.70%8.2、進(jìn)樣量：W=VC 式中：V 進(jìn)樣量 C 標(biāo)準(zhǔn)溶

15、液濃度8.2.1、進(jìn)樣量V引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，用B類方法評(píng)定。查標(biāo)準(zhǔn)證書，擴(kuò)展不確定度為Urel=1.0%，k=2，則 8.2.2、標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度C引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，用B類方法評(píng)定。查標(biāo)準(zhǔn)證書，擴(kuò)展不確定度為Urel=3.0%，k=2，則 9、合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度9.1、主要標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表不確定度來源峰面積0.70%進(jìn)樣量0.5%標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度1.5%9.2、合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度計(jì)算以上各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量是互不相關(guān)的，所以合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：1.8%9.3、擴(kuò)展不確定度計(jì)算因其標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量可視為正態(tài)分布，因此P=95%時(shí)，取包含因子k=2，則：10、對(duì)使用氣相色譜儀標(biāo)準(zhǔn)裝置校準(zhǔn)氣相色譜儀的測(cè)量

16、不確定度評(píng)估根據(jù)JJG700-1999的規(guī)定，需對(duì)氣相色譜儀每個(gè)檢測(cè)器均進(jìn)行校準(zhǔn)，即需校準(zhǔn)TCD、FID、FPD、ECD、NPD檢測(cè)器。其測(cè)量不確定度見下表檢測(cè)器相對(duì)不確定度分量（%）（k=2）AVChW1/4TCD0.810.580.240.111.330.51.52.3%4.6%FID0.700.51.51.8%3.6%FPDS0.51.50.70.61.8%3.6%P0.700.51.51.8%3.6%ECD0.700.580.240.111.330.51.52.3%4.6%NPDN0.700.51.51.8%3.6%P0.700.51.51.8%3.6%11、氣相色譜儀檢定裝置的擴(kuò)展不確定度：檢測(cè)器類型 （k=2）TCD、ECD4.6%FID、FPD、NPD3.6%十、檢定或校準(zhǔn)結(jié)果的驗(yàn)證方法:本實(shí)驗(yàn)室與黃岡市計(jì)量測(cè)試所的正十六烷-異辛烷標(biāo)準(zhǔn)溶液均來自國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心，同時(shí)對(duì)一臺(tái)美國安捷倫公司6890儀器的定量重復(fù)性，各連續(xù)測(cè)量峰面積6次，測(cè)量結(jié)果如下（檢測(cè)FID檢測(cè)器為例）：檢測(cè)限計(jì)算公式： 本實(shí)驗(yàn)室a黃岡