气相色谱仪检定装置技术报告2012

1计量标准技术报告计量标准名称气相色谱仪检定装置计量标准负责人孙现超建标单位名称(公章)湖北省计量测试技术研究院填写日期2012.052目录一、建立计量标准的目的二、计量标准的工作原理及其组成三、计量标准器及主要配套设备四、计量标准的主要技术指标五、环境条件六、计量标准的量值溯源和传递框图七、计量标准的重复性试验八、计量标准的稳定性考核九、检定或校准结果的测量不确定度评定十、检定或校准结果的验证十一、结论十二、附加说明3一、建立计量标准的目的随着检测技术的发展，气相色谱仪已广泛应用于电子，医药，航空航天等领域，且每年呈递增趋势。武汉地处光谷，药谷中心，为电子，医药，航空航天领域提供量值溯源，成为我们责无旁贷的任务。因此建立该项目计量标准，有着十分重要的意义。4二、计量标准的工作原理及其组成气相色谱仪检定装置根据JJG700-1999《气相色谱仪检定规程》提供的方法,该计量标准由检定液相色谱仪用标准物质、秒表、皂膜流量计、数字温度计、直流数字电压电流表、空盒气压表组成。主要检定项目如下：1、用秒表和皂膜流量计检定载气流速稳定性2、用数字温度计检定柱箱温度稳定性和程序升温重复性3、用直流数字电压电流表检定衰减器换挡误差4、用秒表检定基线噪音和基线漂移5、用检定气相色谱仪用标准物质检定检测器的灵敏度或检测限6、用检定气相色谱仪用标准物质检定定量重复性温、湿度试验设备检定系统气相色谱检定用标准溶液数字多用表气相色谱仪皂膜流量计、秒表5三、选用的计量标准器及主要配套设备计量标准器名称型号测量范围不确定度或准确度等级或最大允许误差制造厂及出厂编号检定证书号苯-甲苯溶液10mLTCDUrel＝3%(k=2)国家标物中心;11001GBW(E)130101正十六烷-异辛烷溶液10mLFIDUrel＝3%(k=2)国家标物中心1113GBW(E)130102甲基对硫磷-无水乙醇溶液10mLFPDUrel＝3%(k=2)国家标物中心;1001GBW(E)130103丙体六六六-异辛烷10mLECDUrel＝3%(k=2)国家标物中心11001GBW(E)130104主要配套设备便携式数字温度计JM222L(-50～100)℃0.1℃天津今明仪器有限公司;A0507196JL110919135301数字繁用表196(0～300)MΩUrel＝1×10-4(k=2)KEITHLEY;421446JL1112310956016四、计量标准的主要技术指标1、气相色谱检定用标准溶液，不确定度3%a、苯-甲苯溶液，5mg/ml或50mg/ml；b、正十六烷-异辛烷溶液，100ng/μl或1000ng/μl；c、甲基对硫磷-无水乙醇溶液，10ng/μl；d、丙体六六六-异辛烷溶液，0.1ng/μl；五、环境条件项目要求实际情况结论温度（5～35）℃20℃±5℃合格湿度（20～85）%60%±15%合格干扰因素与实验无关的易爆、易燃和强腐蚀的物品、无强机械振动和电磁干扰无合格7六、计量标准的量值溯源和传递框图上级计量标准本级计量器具下一级计量器具气相色谱仪检测器：TCD、ECD、FID、FPD、NPD扩展不确定度：TCD、ECDU=4.6%，k=2FID、FPD、NPDU=3.6%，k=2气相色谱仪检定装置TCD、ECD、FID、FPD、NPD:Urel＝3%(k=2)直接测量法标准物质定值仪器中国计量科学研究院TCD、ECD、FID、FPD、NPD:重量-容量法8七、计量标准的测量重复性考核选一台性能稳定可靠、美国安捷伦公司生产的型号为6890气相色谱仪。使用国家标准物质中心研制的同一批次不同瓶的102ng/μl正十六烷-异辛烷溶液，在重复条件下连续测量10次,由峰面积（PA.s）的测量结果，计算测量值的实验标准偏差，结果如下（检测FID检测器为例）峰面积（PA.s）12345678910ix3124.013087.843143.313100.873167.573071.143000.583201.253154.393054.98x3110.594xxi13.416-22.75432.716-9.72456.976-39.454-110.01490.65634.796-55.614%1001)1()(211xnxxsini计算结果:S1=1.9%测试结果:测量不确定度评定中的重复性数据S2=2.24%则，S1S2符合要求。故本装置的测量重复性符合计量标准考核规范要求。9八、计量标准的稳定性考核因为使用国家标准物质中心研制的气相色谱检定用标准溶液，稳定性良好，为消耗性计量标准，不需做计量标准的稳定性考核。10九、测量不确定度评定1、概述1.1、测量依据：JJG700-1999《气相色谱仪检定规程》1.2、计量标准：主要计量标准为苯-甲苯、正十六烷-异辛烷、甲基对硫磷-无水乙醇、丙体六六六-异辛烷、偶氮苯-马拉硫磷溶液标准物质表1.实验室计量标准器和配套设备序号设备名称技术性能1苯-甲苯溶液标准物质GBW（E）1301015.00mg/ml2正十六烷-异辛烷溶液标准物质GBW（E）130102100ng/μl3甲基对硫磷-无水乙醇溶液标准物质GBW（E）13010310.6ng/μl4丙体六六六-异辛烷溶液标准物质GBW（E）1301040.102ng/μl5偶氮苯-马拉硫磷溶液标准物质BW5026偶氮苯：9.4ng/μl马拉硫磷：9.3ng/μl6铂电阻测量范围（0～200）℃7皂膜气体流量标准装置（0～50）ml/min1.3、被测对象表2.被测气相光谱仪的分类检测器种类气相色谱仪TCD；FID；FPD；ECD；NPD1.4、环境条件：温度（5～30）℃，相对湿度20%～85%；1.5、测量方法：在仪器处于正常工作状态下，用微量进样器注入1μl溶液标准物质，记录峰面积A（TCD，FID，FPD测P，ECD，NPD）或峰高h和峰高1/4处峰宽W1/4（FPD测S），连续测量6次，计算平均值；用皂膜流量计测量载气流速F，测量6次，计算平均值；分别按照检定规程要求的公式计算灵敏度或检测限。1.6、评定结果的使用：在符合上述条件下的测量结果，可使用本不确定度的评定结果。TCD检测器灵敏度测量结果的不确定度评定2、数学模型WAFSCTCD式中：A—峰面积FC—校正后载气流速11W—进样量3、不确定度传播率进样量W=VC，V为进样体积，C为标准溶液浓度，则)()()()()()()()(2222222CuVuFuAuWuFuAuSurelrelCrelrelrelCrelrelTCDcrel4、标准不确定度评定4.1、峰面积A的不确定度是由被测量仪器在相同条件下，重复多次测量的重复性决定的，采用A类方法进行评定。对一台Aglient6890N的气相色谱仪，在相同条件下连续6次测量标准溶液，即n=6，测量值如下：40337，40056，40519，41209，39720，38852其算术平均值为40115.5，按贝塞尔公式，单次测量标准偏差为112nxxxsnii795.5则其平均值的相对不确定度nAsAurel/0.81%4.2、由公式：)1(00PPTTjFFWrcC式中：F0—室温下皂膜流量计测得的检测器出口流速（ml/min）Tc—柱温（K）Tr—室温（K）PW—室温下水的饱和蒸汽压（MPa）P0—大气压强（MPa）j—压力梯度校正因子1)(1)(233020PPPPjiiPi—注入口压强（MPa）4.2.1、测量流速用皂膜流量计引入的标准不确定度)(1CrelFu，用B类标准不确定度评定，查证书为1.0级，按均匀分布计算，301.0)(1CrelFu0.58%4.2.2、流速F0测量重复性引入的标准不确定度)(2CrelFu，采用A类标准不确定度评定，重复测量6次，标准差s=0.055ml/min，oF9.5ml/min，故655.9055.0)(2CrelFu0.24%4.2.3、柱温和室温引入的标准不确定度，用B类标准不确定度评定，其均用铂电阻测量，查标准证书，扩展不确定度为U=0.1℃，k=2，所以)9015.273(21.0)(crelTu0.014%12)2015.273(21.0)(rrelTu0.017%其相对不确定度分量小，可忽略。4.2.4、空气中水蒸气压引入的标准不确定度)(3CrelFu，用B类标准不确定度评定。在20℃时PW=2338.8Pa，在实测大气压为P0=1009.8hPa时，查空盒气压表证书MPE：±2hPa，按均匀分布，则由其引入的不确定度为：38.10092)(3CrelFu=0.11%4.2.5、压力梯度校正因子引入的标准不确定度)(4CrelFu，由公式：1)(1)(233020PPPPjii，在实测P0=1009.8hPa，Pi=0.40MPa时，查空盒气压表和压力表证书，有40102.132)(PuMPa；3108.53025.040.0)(iPuMPa3032033)(PPjPPPPjPciiiii-0.8194（MPa）-13032030033)(PPPPjPPjPciii3.2453（MPa）-1则，322108.4)00012.02453.3()0058.08194.0()(juj=0.360，则有jjuFuCrel)()(41.33%4.3、进样量：W=VC式中：V—进样量C—标准溶液浓度4.3.1、进样量V引入的标准不确定度)(Vurel，用B类方法评定。查标准证书，扩展不确定度为Urel=1.0%，k=2，则%5.02%0.1)(Vurel4.3.2、标准溶液浓度C引入的标准不确定度)(Curel，用B类方法评定。查标准证书，扩展不确定度为Urel=3.0%，k=2，则%5.12%0.3)(Curel5、合成标准不确定度5.1、主要标准不确定度汇总表不确定度来源)(iurel峰面积A0.81%皂膜流量计1CF0.58%载气流速0F测量重复性2CF0.24%空气中水蒸气压3CF0.11%压力梯度校正因子4CF1.33%进样量V0.5%13标准溶液浓度C1.5%5.2、合成标准不确定度计算以上各项标准不确定度分量是互不相关的，所以合成标准不确定度为：)(TCDcrelSu2.3%5.3、扩展不确定度计算因主要分量中A、4CF和C可视为正态分布，因此P=95%时，取包含因子k=2，则：%6.4)()(TCDcrelTCDrelSukSUFID、FPD、ECD、NPD检测器检出限测量结果的不确定度评定6、数学模型FID检测器检出限数学模型为ANWDFID2式中：N—基线噪声W—进样量A—峰面积7、不确定度传播率式中N为基线噪声，是观察基线30min漂移时，读取基线噪声最大值，因此可视为常数。W=VC，则)()()()()()(22222CuVuAuWuAuDurelrelrelrelrelFIDcrel8、标准不确定度评定8.1、峰面积A的不确定度是由被测量仪器在相同条件下，重复多次测量的重复性决定的，采用A类方法进行评定。对一台Aglient6890N的气相色谱仪，在相同条件下连续6次测量标准溶液，即n=6，测量值如下：5103487，5100569，4975562，5142094，5239728，5133885其算术平均值为5115888，按贝塞尔公式，单次测量标准偏差为112nxxxsnii85354则其平均值的相对不确定度nAsAurel/0.70%8.2、进样量：W=VC式中：V—进样量C—标准溶液浓度8.2.1、进样量V引入的标准不确定度)(Vurel，用B类方法评定。查标准证书，扩展不确定度为Urel=1.0%，k=2，则%5.02%0.1)(Vurel8.2.2、标准溶液浓度C引入的标准不确定度)(Curel，用B类方法评定。查标准证书，扩展不1