氣相色譜儀檢定裝置技術(shù)報告

1、計量標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)報告計量標(biāo)準(zhǔn)名稱氣相色譜儀檢定裝置計量標(biāo)準(zhǔn)負責(zé)人孫現(xiàn)超建標(biāo)單位名稱（公章）湖北省計量測試技術(shù)研究院填寫日期2012.05建立計量標(biāo)準(zhǔn)的目的計量標(biāo)準(zhǔn)的工作原理及其組成計量標(biāo)準(zhǔn)器及主要配套設(shè)備計量標(biāo)準(zhǔn)的主要技術(shù)指標(biāo)環(huán)境條件計量標(biāo)準(zhǔn)的量值溯源和傳遞框圖計量標(biāo)準(zhǔn)的重復(fù)性試驗計量標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)定性考核檢定或校準(zhǔn)結(jié)果的測量不確定度評定十、檢定或校準(zhǔn)結(jié)果的驗證十一、結(jié)論十二、附加說明一、建立計量標(biāo)準(zhǔn)的目的隨著檢測技術(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。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)。因此建立該項目計量標(biāo)準(zhǔn)，

2、有著十分重要的意義。二、計量標(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、數(shù)字溫度計、直流數(shù)字電壓電流表、空盒氣壓表組成。主要檢定項目如下：1、用秒表和皂膜流量計檢定載氣流速穩(wěn)定性2、用數(shù)字溫度計檢定柱箱溫度穩(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)檢定檢測器的靈敏度或檢測限6、用檢定氣相色譜儀用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)檢定定量重復(fù)性皂膜流量計、秒表溫、濕度試驗設(shè)備檢定系統(tǒng)氣相色譜檢定用標(biāo)準(zhǔn)溶液三、選用的計量標(biāo)準(zhǔn)器及主要配

3、套設(shè)備計量標(biāo)準(zhǔn)器名稱型號測量范圍不確定度或準(zhǔn)確度等級或最大允許誤差制造廠及出廠編號檢定證書號苯-甲苯溶液10mLTCDUrel=3%(k=2)Urel=3%(k=2)Urel=3%(k=2)Urel=3%(k=2)國家標(biāo)物中心;11001國家標(biāo)物中心1113國家標(biāo)物中心;1001國家標(biāo)物中心11001GBW(E)130101GBW(E)130102正十六烷-異辛烷溶液10mLFID甲基對硫磷-無水乙醇溶液10mLFPDGBW(E)130103丙體八八八一異辛烷10mLECDGBW(E)130104主要配套設(shè)備便攜式數(shù)字溫度計JM222L(-50100)C0.1C天津今明儀器有限公司;A0507

4、196JL110919135301數(shù)字繁用表196(0300)MQUrel=1X10-4(k=2)KEITHLEY;421446JL111231095601四、計度標(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，/、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/叱l或1000ng/口；c、甲基對硫磷-無水乙醇溶液，10ng/卜l;d、丙體八八,八,-異辛烷溶液，0.1ng/口；五、環(huán)境條件項目要求實際情況結(jié)論溫度(535)C20c土5C合格濕度(2085)%60%15%合格干擾因素與實驗無關(guān)的易爆、易燃和強腐蝕的物品、無強機械振動和電磁干擾無合格

5、七、計量標(biāo)準(zhǔn)的測量重復(fù)性考核選一臺性能穩(wěn)定可靠、美國安捷倫公司生產(chǎn)的型號為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/口正十六烷-異辛烷溶液，在重復(fù)條件下連續(xù)測量10次，由峰面積（PA.s）的測量結(jié)果，計算測量值的實驗標(biāo)準(zhǔn)偏差，結(jié)果如下（檢測FID檢測器為例）峰回積（PA.s）12345678910Xi3124.013087.843143.313100.873167.573071.143000.583201.253154.393054.98X3110.594xiX13.416-22.75432.716-9.72456.976-39.454-110.01490.65

6、634.796-55.614n_.四X）21s11U=100%（n1）x計算結(jié)果：S1=1.9%測試結(jié)果：測量不確定度評定中的重復(fù)性數(shù)據(jù)S2=2.24%則，S1S2符合要求故本裝置的測量重復(fù)性符合計量標(biāo)準(zhǔn)考核規(guī)范要求八、計量標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)定性考核因為使用國家標(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，為消耗性計量標(biāo)準(zhǔn)，不需做計量標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)定性考核。九、測量不確定度評定1、概述測量依據(jù)：JJG700-1999氣相色譜儀檢定規(guī)程計量標(biāo)準(zhǔn)：主要計量標(biāo)準(zhǔn)為苯-甲苯、正十六烷-異辛烷、甲基對硫磷-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.實驗室計量標(biāo)準(zhǔn)器和配套設(shè)備序號設(shè)備名稱技術(shù)

7、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/口3甲基對硫磷-無水乙醇溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW(E)13010310.6ng/口4丙體六六六-異辛烷溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW(E)1301040.102ng/pl5偶氮苯-馬拉硫磷溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)BW5026偶氮苯：9.4ng/pl馬拉硫磷：9.3ng/6鉗電阻測量范圍(0200)C7皂膜氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置(050)ml/min被測對象表2.被測氣相光譜儀的分類檢測器種類氣相色譜儀TCD;FID;FPD;ECD;NPD環(huán)境條件：溫度(530)C,相對濕度20%85%;測量方法：

8、在儀器處于正常工作狀態(tài)下，用微量進樣器注入1仙溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，記錄峰面積A(TCD,FID,FPD測P,ECD,NPD)或峰高h和峰高1/4處峰寬W1/4(FPD測S),連續(xù)測量6次，計算平均值；用皂膜流量計測量載氣流速F,測量6次，計算平均值；分別按照檢定規(guī)程要求的公式計算靈敏度或檢測限。評定結(jié)果的使用：在符合上述條件下的測量結(jié)果，可使用本不確定度的評定結(jié)果。TCD檢測器靈敏度測量結(jié)果的不確定度評定2、數(shù)學(xué)模型STCDAFCCW式中：A一峰面積FC一校正后載氣流速W一進樣量3、不確定度傳播率進樣量W=VC,V為進樣體積，C為標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度，則2222222ucrel(STCD),Urel(A)U

9、rel(FC)urel(W),urel(A)urel(FC)urel(V)urel(C)4、標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定峰面積A的不確定度是由被測量儀器在相同條件下，重復(fù)多次測量的重復(fù)性決定的，采用A類方法進行評定。對一臺Aglient6890N的氣相色譜儀，在相同條件下連續(xù)6次測量標(biāo)準(zhǔn)溶液，即n=6,測量值如下：40337,40056,40519,41209,39720,38852其算術(shù)平均值為40115.5,按貝塞爾公式，單次測量標(biāo)準(zhǔn)偏差為n2xixi1795.5n1則其平均值的相對不確定度urelAs/A、n0.81%由公式：FcjF0Tc(1PW)TrP0式中：F。一室溫下皂膜流量計測得的檢測器出

10、口流速(ml/min)Tc一柱溫(K)Tr一室溫(K)Pw一室溫下水的飽和蒸汽壓(MPa)P0一大氣壓強(MPa)j一壓力梯度校正因子2.3(PiR)21j32(PF0)31Pi一注入口壓強(MPa)測量流速用皂膜流量計引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度書為1.0級，按均勻分布計算，_urel(FC1)0.0130.58%Urel(Fci),用B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定，查證Urei(Fc2),采用A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定，重復(fù)流速F0測量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度測量6次,標(biāo)準(zhǔn)差s=0.055ml/min,F。9.5ml/min,故u同(FC2)0.0559.5560.24%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

11、定度評定，其均用鋁電阻測量，查標(biāo)準(zhǔn)證書，擴展不確定度為U=0.1C,k=2,所以urel (Tc)2(273.15 90)0.014%0.1urel (Tr )0.017%0.12(273.1520)其相對不確定度分量小，可忽略?？諝庵兴魵鈮阂氲臉?biāo)準(zhǔn)不確定度Urei(Fc3),用B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定。在20c時Pw=2338.8Pa,在實測大氣壓為P0=1009.8hPa時，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：urel ( FC3 )=0.11%1009.8.34.2.5、壓力梯度校正因子引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度Urel(FC4),由公式:測P0=1009.8h

12、Pa, Pi=0.40MPa時，查空盒氣壓表和壓力表證書， 有u(F0)(Pi(P2.3Po)2Po)31.2 10 4 MPa；u(P) c(Pi)c(Po)0.400.02535.8103MPa2jPP：P3i-0.8194(MPa)-1jPo3jPi3P0普3.2453(MPa)-1Pi3Po3貝Lu(j)(0.81940.0058)2(3.24530.00012)24.8103j=0.360,則有Urel(FC4)U(j)/j1.33%進樣量：W=VC式中：V一進樣量C一標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度進樣量V引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度Urel(V),用B類方法評定。查標(biāo)準(zhǔn)證書，擴展不確定度為Urel=1.0%,

13、k=2,貝Uurel(V)1.0%,20.5%標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度C引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度Urel(C),用B類方法評定。查標(biāo)準(zhǔn)證書，擴展不確定度為Urel=3.0%,k=2,則Urel(C)3.0%21.5%5、合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度主要標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表不確定度來源Urel(i)峰面積A0.81%皂膜流量計FC1C10.58%載氣流速Fo測量重復(fù)性Fc20.24%空氣中水蒸氣壓FC3C30.11%壓力梯度校正因子fC41.33%進樣量V0.5%1.5%標(biāo)準(zhǔn)溶?濃度C合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度計算以上各項標(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：Ucrel(StcD)2.3%擴展不確定度計算因主要分量中A、

14、Fc4和C可視為正態(tài)分布，因此P=95%時，取包含因子k=2,則:Urel(STCD)kUcrel(STCD)4.6%FID、FPD、ECD、NPD檢測器檢出限測量結(jié)果的不確定度評定6、數(shù)學(xué)模型FID檢測器檢出限數(shù)學(xué)模型為c2NWDfidA式中：N一基線噪聲W一進樣量A一峰面積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，讀取基線噪聲最大值，因此可視為常數(shù)W=VC,則Ucrel(Dfid).晨l(A晨i(W).晨i網(wǎng)晨i(7廣晨i(C)8、標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定峰面積A的不確定度是由被測量儀器在相同條件下，重復(fù)多次測量的重復(fù)性決定的，采用A類方法進行評定。對一臺Aglient689

15、0N的氣相色譜儀，在相同條件下連續(xù)6次測量標(biāo)準(zhǔn)溶液，即n=6,測量值如下：5103487,5100569,4975562,5142094,5239728,5133885其算術(shù)平均值為5115888,按貝塞爾公式，單次測量標(biāo)準(zhǔn)偏差為n一2xixi185354n1則其平均值的相對不確定度urelAs/A、n0.70%進樣量：W=VC式中：V一進樣量C一標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度進樣量V引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度Urel(V),用B類方法評定。查標(biāo)準(zhǔn)證書，擴展不確定度為Urel=1.0%,k=2,貝Uurel(V)1.0%20.5%標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度C引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度Urel(C),用B類方法評定。查標(biāo)準(zhǔn)證書，擴展不確定度為

16、Urel=3.0%,k=2,則urel(C)3.0%.21.5%9、合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度主要標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表不確定度來源Urel0)峰面積A0.70%進樣量V0.5%標(biāo)準(zhǔn)溶?濃度C1.5%合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度計算以上各項標(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：Ucrel(Dw)1.8%擴展不確定度計算因其標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量可視為正態(tài)分布，因此P=95%時，取包含因子k=2,則：Urel(Dw)k比同皿)3.6%10、對使用氣相色譜儀標(biāo)準(zhǔn)裝置校準(zhǔn)氣相色譜儀的測量不確定度評估根據(jù)JJG700-1999的規(guī)定，需對氣相色譜儀每個檢測器均進行校準(zhǔn)，即需校準(zhǔn)TCD、FID、FPD、ECD、NPD檢

17、測器。其測量不確定度見下表檢測器相對不確定度分量()UcrelUrel(k=2)AFciFC2FC3FC4VChW1/4TCD0.810.580.240.111.330.51.5一一2.3%4.6%FID0.70一一一一0.51.5一一1.8%3.6%FPDS一一一一一0.51.50.70.61.8%3.6%P0.70一一一一0.51.5一一1.8%3.6%ECD0.700.580.240.111.330.51.5一一2.3%4.6%NPDN0.70一一一一0.51.5一一1.8%3.6%P0.70一一一一0.51.5一一1.8%3.6%11、氣相色譜儀檢定裝置的擴展不確定度:檢測器類型Urel(k=2)TCD、ECD4.6%FID、FPD、NPD3.6%十、檢定或校準(zhǔn)結(jié)果的驗證方法：本實驗室與黃岡市的測試所的正十六烷-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，同時對一臺美國安捷倫公司6890儀器的定量重復(fù)性，各連續(xù)測量峰面積6次，測量結(jié)果如下(檢測FID檢測器為例)：一，,2NW檢測限計算公式：Dfid2NWA本實驗室a黃岡廿計量測試所b標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度102ng/科1100ng/科1進樣體積2121進樣量204ng200ng基線噪音3.21013A3.01013A峰面積算術(shù)平均值檢測PM(g/s)3115.79