标准气体的相对不确定度

近年来随着国民经济的快速增长，气体分析在科学研究、工业生产和环境保护等领域有着重要而广泛的应用。各种色谱仪、质谱仪、气敏传感器在研制过程中、测试前和运行中，均需要来标定和检验，或者考察分析方法的可靠性 。对于不同浓度、不同组分的混合标准气体，科研单位、计量检测部门以及广大用户均有小剂量的需求。

　　标准气体的配制方法很多，选择合适的配气方法在标准气体的配制过程中至关重要。气体的种类不同，所配制气体的浓度不同，选择的配制方法也不相同。标准气体的配制方法大致可分为静态配气法和动态配气法两大类。静态配气法 包括两种：一种是重量法，以气体质量为依据，利用大型精密天平分别称量高纯组分气体和稀释气体的质量，然后定量混合而配制标准气体的方法。另一种是容量法 。根据气体方程，按照计算好的体积对多种气体混合后加压，再充人高压气瓶中。而动态配气法 是将一定压力和体积的已知浓度的气体组分完全充人已经标定体积的气瓶中，再向其中充入非反应性、不干扰待测组分的稀释平衡气体，根据气体方程，就可以得到配制气体中组分的浓度。它还包括扩散法和渗透法 。

　　标准气体称量引入的相对标准不确定度定量环、标准气瓶的容积采用重量法标定，称量是重量法的关键操作，它是体积计算的依据，称量又必须使用天平，正因为如此，天平本身精度的高低，性能的好坏及操作方法的正确与否直接影响到容积的准确性。称量的相对不确定度 来源于天平的分度值、砝码器差、称量时增减砝码引起的浮力变化、容器充人液体后体积改变引起的浮力变化等。

　　为此，考察了天平的零点变化、天平的不等臂误差以及增减不同质量砝码等因素对其称量的影响，以便采取必要措施使上述这些影响减至最小。

　　天平定期鉴定，通常称量时重复六次，称量过程中引入的相对标准不确定度用称量结果的标准偏差表示。

　　砝码定期鉴定，为了克服砝码器差的影响，称量时按鉴定值逐一进行砝码的修正。

　　根据增减砝码的名义值、砝码的密度及当时空气密度，可以计算出称量时增减这些砝码所引起浮力的变化值，然后进行修正。

　　标准气瓶充人液体后，气瓶体积都会发生变化，由此也将引起浮力的变化。实验表明，对于8L气瓶而言，充入液体前后体积变化最大不超过lOmL，根据称量时空气的密度，即可算出体积改变而引起的浮力变化。

　　在标准气体配制分析中高精度天平、高精度压力传感器、高精度温度传感器的引入，不仅可以实时监测各参数的变化，而且对由于参数变化而引起的不确定度有一个科学的评价，其相对不确定度为1% ～2% ，提高了标准气体配制的重复性和准确性。