不分光红外线气体分析仪计量确认的实践

段黎明，孙学礼，辛 欣

（中国铁路太原局集团有限公司 疾病预防控制所，山西 太原 030013）

依据《公共场所卫生检验方法 第2部分：化学污染物》(GB/T 18204.2—2014)[1]、《工作场所空气有毒物质测定 第37部分：一氧化碳和二氧化碳》(GBZ/T 300.37—2017)[2]，公共场所和工作场所空气中一氧化碳、二氧化碳的现场检测主要采用不分光红外线气体分析仪，相关标准气体有零点校准气、量程校准气。《检验检测机构资质认定能力评价 检验检测机构通用要求》(RB/T 214—2017)[3]规定“设备在投入使用前，应采用核查、检定或校准等方式，以确认其是否满足检验检测的要求”。为此，通过不分光红外线气体分析仪是否满足公共场所和工作场所检测需要的计量确认实践，发现问题、总结经验，不断改进提高。

1 对计量确认的认识

《通用计量术语及定义》(JJF 1001—2011)[4]、《测量管理体系 测量过程和测量的要求》(GB/T 19022—2003)[5]规定了计量确认的概念和要求。

1.1 计量确认概念

计量确认是指为确保测量设备处于满足预期使用要求的状态所需要的一组操作。计量确认通常包括：校准和验证、各种必要的调整或维修及随后的再校准、与设备预期使用的计量要求相比较及所要求的封印和标签。只有测量设备已被证实适合于预期使用并形成文件，计量确认才算完成。

1.2 计量确认要求

计量确认的要求包括测量设备和测量过程的计量特性均应满足检测和评价的要求。首先要满足预期使用的要求，包括测量设备和测量过程的计量特性均应满足检测和评价的要求。计量认证的指标、参数及检测工作的实际需要也是判定预期使用目的的主要依据之一。测量设备主要计量特性包括测量范围、分辨力、稳定性、示值误差等。测量过程主要计量特性包括最大允许误差(MPEV)、测量结果的不确定度(Urel、U95)、溯源性、环境条件和必要的修正、操作人员技能水平等。其次，形成记录文件。

1.3 计量确认主要内容

1.3.1 检定或校准

检定或校准前，首先要根据预期使用的要求，选定拟使用仪器设备，制定计量检定或校准的总体要求，明确指标、参数，选定检定或校准机构。其次，按计划送检，及时获取检定证书或校准结果。

1.3.2 计量验证

（1）核查仪器投入使用前包括采购验收是否符合预期使用的要求。

（2）核查测量设备是否符合预期使用的要求。①检定或校准机构资质能力核查，检定证书和校准结果是否具有溯源性，基本信息是否正确。②检定或校准获取的准确度等计量特性是否满足检验检测项目、参数的要求，是否有修正信息，仪器是否满足检验检测方法的要求。相关判据主要依据《测量仪器特性评定》(JJF 1094—2002)[6]。

（3）核查测量过程是否满足预期使用的要求，如仪器设备的最大允许误差、不确定度等。

1.3.3 决定或措施

（1）根据核查结果，重新确认和粘贴设备状态标识。满足使用要求，则根据实际加贴绿色或黄色标识；若不能满足预期要求，加贴红色标识，必要时调整或维修后再行检定或校准，直到符合要求。

（2）根据历年检定或校准结果、期间核查结果、检测工作的开展情况和相关法规标准要求，确定检定或校准的间隔。

2 计量确认的实践

2.1 选定拟使用仪器设备

2.1.1 根据测量设备的预期使用要求选定

测量设备计量特性要求不同，对检测仪A、B、C进行分析。仪器A的t0～t90≦40 s，仪器的B的t0～t90≦60 s，其余指标仪器A、仪器B相同。检测仪A、B、C计量特性如表1、表2所示。

由表1、表2可知，一氧化碳检测仪A可满足公共场所和工作场所一氧化碳检测，仪器B仅可满足工作场所一氧化碳检测。二氧化碳检测仪C可满足公共场所和工作场所二氧化碳检测。

2.1.2 根据测量过程的预期使用要求选定

（1）测量方法与工作环境条件要求。如果拟测量环境条件超出仪器工作条件(见表1、表2)，则不能现场检测，可改用集气袋等方法。此外，根据GB/T 18204.2—2014，现有仪器一氧化碳直读结果为体积浓度，换算为质量浓度时需有现场温度。因此，现场测量时需同时检测温湿度，对相关仪器也应进行计量确认。

表1 一氧化碳不分光红外线分析法主要测量设备计量特性

表2 二氧化碳不分光红外线分析法主要测量设备计量特性

（2）评价标准要求。A、B、C仪器均非个体检测仪，也不能连续检测记录，但满足区域定点检测要求。现场检测时，应记录各检测点接触时间，计算时间加权平均浓度(CTWA)和短时间接触时间(CSTEL)，以满足工作场所一氧化碳、二氧化碳评价要求。

（3）接触限值要求。测量范围应包含容许浓度水平，且分辨率小于容许浓度水平。一氧化碳检测仪A、B均能满足《工作场所有害因素职业接触限值 第1部分：化学有害因素》(GBZ 2.1—2007)和公共场所卫生标准(GB 9663—1996至GB 9673—1996)要求，但二氧化碳检测仪C量程0.5% (9 150 mg/m3)小于GBZ 2.1—2007工作场所二氧化碳PC-STEL值(18 000 mg/m3)，可用于公共场所检测评价，限制用于工作场所检测评价。因此，应考虑购置量程不小于接触限值的二氧化碳检测仪。

（4）质量控制要求。现有零点校准气与量程校准气仅可用于工作场所检测，因而最好按照GB/T 18204.2—2014配备相对扩展不确定度＜1% (k= 2)的标准气体，以同时满足公共场所与工作场所检测。

2.1.3 选定结果

（1）选择一氧化碳检测仪A和二氧化碳检测仪C，一氧化碳检测仪B加红色标识暂停使用。

（2）对现有标准气体进行期间核查，购置相对扩展不确定度＜1% (k= 2)的量程校准气和纯度≥99.999%的零点校准气。

（3）为保障检测仪器适宜检测环境并满足一氧化碳测量过程中浓度转换的要求，还需对温度湿度检测仪实施计量确认。在此不再赘述。

2.2 仪器检定或校准

制定一氧化碳检测仪A和二氧化碳检测仪C检定/校准总体要求，明确准确度、重复性、响应时间等关键参数，并及时送检。

2.3 计量验证

2.3.1 核查比较

根据要求，编制检定或校准结果确认记录表，并核查是否满足预期使用要求。有人认为“检定/校准结果的确认：也就是将检定/校准结果与实验室预期使用要求进行比较，确认其是否满足检测工作要求”[7]。本次计量检定机构出具的是校准报告，对校准情况核查比较如下。

（1）基本信息核查比校。校准报告书编号和资质认定标志、委托单位名称、一氧化碳检测仪A和二氧化碳检测仪C的名称、型号、出厂编号，人员审核签字等信息准确无误。

（2）校准依据、校准环境核查比较。校准依据《一氧化碳二氧化碳红外气体分析器》(JJG 635—2011)现行有效。校准环境条件符合检定标准与仪器工作条件要求。

（3）量值溯源性核查比较。校准用标准物质是有证标准物质且未超过有效期，符合溯源性要求。

（4）校准气不确定度。一氧化碳不确定度符合五级检定条件，不符合对公共场所检测的预期使用要求。原因：①量程校准气(49.9×10-6)不确定度(Urel=2%，k= 2)高于GB/T18204.2—2014要求的不确定度(Urel＜ 1%，k= 2)；②校准量程带来的不确定度1%(Urel= 2% / 2)接近于仪器本身最大允许误差带来的B类相对标准不确定度(Urel) 1.1% (依据JJF1059.1—2012《测量不确定度评定与表示》二氧化碳标准气体不确定度符合二级和三级检定条件，基本满足工作场所与公共场所检测仪量程校准气不确定度要求，其校准量程带来的不确定度0.5%(Urel= 2% / 2)小于仪器本身最大示值误差带来的不确定度(Urel= 1.1%)，符合预期使用要求。标准气体不确定度如表3所示。

表3 校准气不确定度

（5）关键指标核查比较。一氧化碳检测仪和二氧化碳检测仪校准项目中均无“响应时间、重复性”等关键指标，其准确度校准基点也均为2个， 不符合校准依据JJG 635—2011选择量程20%、50%、80% 3个基点的要求。

（6）准确度核查。准确度计算核查结果如表4所示，一氧化碳检测仪A二级准确度不确定，符合五级准确度标准；二氧化碳检测仪C二级准确度不确定，符合三级准确度标准。

如果直接以示值引用误差(γ% F·S)进行准确度判定，会出现错误结果。如一氧化碳2个基点示值误差分别是1.0 % F·S和0.4 % F·S，二氧化碳2个基点示值误差分别是0.4 % F·S和0.8% F·S，均符合二级准确度2% F·S，与上述结论不同。其原因如所前所述，与校准所用标准气体不确定度有关。

2.3.2 校验结果

（1）一氧化碳检测仪A二级准确度不确定，符合五级准确度，不能满足检测需求。原因是制定检定/校准总体要求及送校时未说明准确度等级，导致检定机构标准校准气不确定度过大，无法对二级准确度进行判定。加贴红色标识，重新送检，必要时先行调校。

（2）二氧化碳检测仪C二级准确度不确定，符合三级准确度，可满足预期使用要求。因量程原因限制高浓度工作场所使用，加贴黄色标识。

表4 准确度校准结果核查比较

3 结束语

仪器与标准物质的使用限制充分说明明确预期使用要求在计量确认工作中的重要性，提示必须满足仪器预期使用要求，不仅包括测量设备，也包括测量过程。根据预期使用要求，不仅应确定主要测量仪器特性，也要确定其他辅助设备如标准气体的特性。围绕测量特性，计量确认工作应从仪器设备采购验收源头抓起，贯彻于检定/校准与调整措施等全过程。从计量确认的过程看，计量特性指标检定/校准项目不全，准确度与预期使用要求有差距，这提示仪器送检前，检定/校准的总体要求与送检时的声明应包含关键计量特性指标(如准确度等级、响应时间等)，同时对检定/校准关键指标“准确度”必须进行计算核查比较，否则会出现检定/校准合格但不能满足预期使用要求的情况。