不分光紅外線氣體分析儀計量確認的實踐

段黎明，孫學禮，辛 欣

（中國鐵路太原局集團有限公司 疾病預防控制所，山西 太原 030013）

依據(jù)《公共場所衛(wèi)生檢驗方法 第2部分：化學污染物》(GB/T 18204.2—2014)[1]、《工作場所空氣有毒物質(zhì)測定 第37部分：一氧化碳和二氧化碳》(GBZ/T 300.37—2017)[2]，公共場所和工作場所空氣中一氧化碳、二氧化碳的現(xiàn)場檢測主要采用不分光紅外線氣體分析儀，相關(guān)標準氣體有零點校準氣、量程校準氣?！稒z驗檢測機構(gòu)資質(zhì)認定能力評價 檢驗檢測機構(gòu)通用要求》(RB/T 214—2017)[3]規(guī)定“設備在投入使用前，應采用核查、檢定或校準等方式，以確認其是否滿足檢驗檢測的要求”。為此，通過不分光紅外線氣體分析儀是否滿足公共場所和工作場所檢測需要的計量確認實踐，發(fā)現(xiàn)問題、總結(jié)經(jīng)驗，不斷改進提高。

1 對計量確認的認識

《通用計量術(shù)語及定義》(JJF 1001—2011)[4]、《測量管理體系 測量過程和測量的要求》(GB/T 19022—2003)[5]規(guī)定了計量確認的概念和要求。

1.1 計量確認概念

計量確認是指為確保測量設備處于滿足預期使用要求的狀態(tài)所需要的一組操作。計量確認通常包括：校準和驗證、各種必要的調(diào)整或維修及隨后的再校準、與設備預期使用的計量要求相比較及所要求的封印和標簽。只有測量設備已被證實適合于預期使用并形成文件，計量確認才算完成。

1.2 計量確認要求

計量確認的要求包括測量設備和測量過程的計量特性均應滿足檢測和評價的要求。首先要滿足預期使用的要求，包括測量設備和測量過程的計量特性均應滿足檢測和評價的要求。計量認證的指標、參數(shù)及檢測工作的實際需要也是判定預期使用目的的主要依據(jù)之一。測量設備主要計量特性包括測量范圍、分辨力、穩(wěn)定性、示值誤差等。測量過程主要計量特性包括最大允許誤差(MPEV)、測量結(jié)果的不確定度(Urel、U95)、溯源性、環(huán)境條件和必要的修正、操作人員技能水平等。其次，形成記錄文件。

1.3 計量確認主要內(nèi)容

1.3.1 檢定或校準

檢定或校準前，首先要根據(jù)預期使用的要求，選定擬使用儀器設備，制定計量檢定或校準的總體要求，明確指標、參數(shù)，選定檢定或校準機構(gòu)。其次，按計劃送檢，及時獲取檢定證書或校準結(jié)果。

1.3.2 計量驗證

（1）核查儀器投入使用前包括采購驗收是否符合預期使用的要求。

（2）核查測量設備是否符合預期使用的要求。①檢定或校準機構(gòu)資質(zhì)能力核查，檢定證書和校準結(jié)果是否具有溯源性，基本信息是否正確。②檢定或校準獲取的準確度等計量特性是否滿足檢驗檢測項目、參數(shù)的要求，是否有修正信息，儀器是否滿足檢驗檢測方法的要求。相關(guān)判據(jù)主要依據(jù)《測量儀器特性評定》(JJF 1094—2002)[6]。

（3）核查測量過程是否滿足預期使用的要求，如儀器設備的最大允許誤差、不確定度等。

1.3.3 決定或措施

（1）根據(jù)核查結(jié)果，重新確認和粘貼設備狀態(tài)標識。滿足使用要求，則根據(jù)實際加貼綠色或黃色標識；若不能滿足預期要求，加貼紅色標識，必要時調(diào)整或維修后再行檢定或校準，直到符合要求。

（2）根據(jù)歷年檢定或校準結(jié)果、期間核查結(jié)果、檢測工作的開展情況和相關(guān)法規(guī)標準要求，確定檢定或校準的間隔。

2 計量確認的實踐

2.1 選定擬使用儀器設備

2.1.1 根據(jù)測量設備的預期使用要求選定

測量設備計量特性要求不同，對檢測儀A、B、C進行分析。儀器A的t0～t90≦40 s，儀器的B的t0～t90≦60 s，其余指標儀器A、儀器B相同。檢測儀A、B、C計量特性如表1、表2所示。

由表1、表2可知，一氧化碳檢測儀A可滿足公共場所和工作場所一氧化碳檢測，儀器B僅可滿足工作場所一氧化碳檢測。二氧化碳檢測儀C可滿足公共場所和工作場所二氧化碳檢測。

2.1.2 根據(jù)測量過程的預期使用要求選定

（1）測量方法與工作環(huán)境條件要求。如果擬測量環(huán)境條件超出儀器工作條件(見表1、表2)，則不能現(xiàn)場檢測，可改用集氣袋等方法。此外，根據(jù)GB/T 18204.2—2014，現(xiàn)有儀器一氧化碳直讀結(jié)果為體積濃度，換算為質(zhì)量濃度時需有現(xiàn)場溫度。因此，現(xiàn)場測量時需同時檢測溫濕度，對相關(guān)儀器也應進行計量確認。

表1 一氧化碳不分光紅外線分析法主要測量設備計量特性

表2 二氧化碳不分光紅外線分析法主要測量設備計量特性

（2）評價標準要求。A、B、C儀器均非個體檢測儀，也不能連續(xù)檢測記錄，但滿足區(qū)域定點檢測要求?，F(xiàn)場檢測時，應記錄各檢測點接觸時間，計算時間加權(quán)平均濃度(CTWA)和短時間接觸時間(CSTEL)，以滿足工作場所一氧化碳、二氧化碳評價要求。

（3）接觸限值要求。測量范圍應包含容許濃度水平，且分辨率小于容許濃度水平。一氧化碳檢測儀A、B均能滿足《工作場所有害因素職業(yè)接觸限值 第1部分：化學有害因素》(GBZ 2.1—2007)和公共場所衛(wèi)生標準(GB 9663—1996至GB 9673—1996)要求，但二氧化碳檢測儀C量程0.5% (9 150 mg/m3)小于GBZ 2.1—2007工作場所二氧化碳PC-STEL值(18 000 mg/m3)，可用于公共場所檢測評價，限制用于工作場所檢測評價。因此，應考慮購置量程不小于接觸限值的二氧化碳檢測儀。

（4）質(zhì)量控制要求?，F(xiàn)有零點校準氣與量程校準氣僅可用于工作場所檢測，因而最好按照GB/T 18204.2—2014配備相對擴展不確定度＜1% (k= 2)的標準氣體，以同時滿足公共場所與工作場所檢測。

2.1.3 選定結(jié)果

（1）選擇一氧化碳檢測儀A和二氧化碳檢測儀C，一氧化碳檢測儀B加紅色標識暫停使用。

（2）對現(xiàn)有標準氣體進行期間核查，購置相對擴展不確定度＜1% (k= 2)的量程校準氣和純度≥99.999%的零點校準氣。

（3）為保障檢測儀器適宜檢測環(huán)境并滿足一氧化碳測量過程中濃度轉(zhuǎn)換的要求，還需對溫度濕度檢測儀實施計量確認。在此不再贅述。

2.2 儀器檢定或校準

制定一氧化碳檢測儀A和二氧化碳檢測儀C檢定/校準總體要求，明確準確度、重復性、響應時間等關(guān)鍵參數(shù)，并及時送檢。

2.3 計量驗證

2.3.1 核查比較

根據(jù)要求，編制檢定或校準結(jié)果確認記錄表，并核查是否滿足預期使用要求。有人認為“檢定/校準結(jié)果的確認：也就是將檢定/校準結(jié)果與實驗室預期使用要求進行比較，確認其是否滿足檢測工作要求”[7]。本次計量檢定機構(gòu)出具的是校準報告，對校準情況核查比較如下。

（1）基本信息核查比校。校準報告書編號和資質(zhì)認定標志、委托單位名稱、一氧化碳檢測儀A和二氧化碳檢測儀C的名稱、型號、出廠編號，人員審核簽字等信息準確無誤。

（2）校準依據(jù)、校準環(huán)境核查比較。校準依據(jù)《一氧化碳二氧化碳紅外氣體分析器》(JJG 635—2011)現(xiàn)行有效。校準環(huán)境條件符合檢定標準與儀器工作條件要求。

（3）量值溯源性核查比較。校準用標準物質(zhì)是有證標準物質(zhì)且未超過有效期，符合溯源性要求。

（4）校準氣不確定度。一氧化碳不確定度符合五級檢定條件，不符合對公共場所檢測的預期使用要求。原因：①量程校準氣(49.9×10-6)不確定度(Urel=2%，k= 2)高于GB/T18204.2—2014要求的不確定度(Urel＜ 1%，k= 2)；②校準量程帶來的不確定度1%(Urel= 2% / 2)接近于儀器本身最大允許誤差帶來的B類相對標準不確定度(Urel) 1.1% (依據(jù)JJF1059.1—2012《測量不確定度評定與表示》二氧化碳標準氣體不確定度符合二級和三級檢定條件，基本滿足工作場所與公共場所檢測儀量程校準氣不確定度要求，其校準量程帶來的不確定度0.5%(Urel= 2% / 2)小于儀器本身最大示值誤差帶來的不確定度(Urel= 1.1%)，符合預期使用要求。標準氣體不確定度如表3所示。

表3 校準氣不確定度

（5）關(guān)鍵指標核查比較。一氧化碳檢測儀和二氧化碳檢測儀校準項目中均無“響應時間、重復性”等關(guān)鍵指標，其準確度校準基點也均為2個， 不符合校準依據(jù)JJG 635—2011選擇量程20%、50%、80% 3個基點的要求。

（6）準確度核查。準確度計算核查結(jié)果如表4所示，一氧化碳檢測儀A二級準確度不確定，符合五級準確度標準；二氧化碳檢測儀C二級準確度不確定，符合三級準確度標準。

如果直接以示值引用誤差(γ% F·S)進行準確度判定，會出現(xiàn)錯誤結(jié)果。如一氧化碳2個基點示值誤差分別是1.0 % F·S和0.4 % F·S，二氧化碳2個基點示值誤差分別是0.4 % F·S和0.8% F·S，均符合二級準確度2% F·S，與上述結(jié)論不同。其原因如所前所述，與校準所用標準氣體不確定度有關(guān)。

2.3.2 校驗結(jié)果

（1）一氧化碳檢測儀A二級準確度不確定，符合五級準確度，不能滿足檢測需求。原因是制定檢定/校準總體要求及送校時未說明準確度等級，導致檢定機構(gòu)標準校準氣不確定度過大，無法對二級準確度進行判定。加貼紅色標識，重新送檢，必要時先行調(diào)校。

（2）二氧化碳檢測儀C二級準確度不確定，符合三級準確度，可滿足預期使用要求。因量程原因限制高濃度工作場所使用，加貼黃色標識。

表4 準確度校準結(jié)果核查比較

3 結(jié)束語

儀器與標準物質(zhì)的使用限制充分說明明確預期使用要求在計量確認工作中的重要性，提示必須滿足儀器預期使用要求，不僅包括測量設備，也包括測量過程。根據(jù)預期使用要求，不僅應確定主要測量儀器特性，也要確定其他輔助設備如標準氣體的特性。圍繞測量特性，計量確認工作應從儀器設備采購驗收源頭抓起，貫徹于檢定/校準與調(diào)整措施等全過程。從計量確認的過程看，計量特性指標檢定/校準項目不全，準確度與預期使用要求有差距，這提示儀器送檢前，檢定/校準的總體要求與送檢時的聲明應包含關(guān)鍵計量特性指標(如準確度等級、響應時間等)，同時對檢定/校準關(guān)鍵指標“準確度”必須進行計算核查比較，否則會出現(xiàn)檢定/校準合格但不能滿足預期使用要求的情況。