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汽车和摩托车检测领域典型参数的测量不确定度评估指南及实例

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Vmix?V?K1?PB?P1 TpK1?273.2K?2.6961(K?kPa?1)

101.33kPaPB-----试验室内大气压力,kPa;

P1-----CFV进口处相对于环境大气压的真空度,kPa; Tp-----试验期间进入CFV的稀释排气平均温度,K。

Qi-----在标准状态下(273.2K和101.33kPa),污染物i的密度,对于氮氧化物(NO2)为2.05 g/L.

KH---用于计算氮氧化合物的排放量的湿度校正系数(对于HC和CO没有湿度修正);

为了校正湿度对氮氧化物测量结果的影响,采用如下计算公式:

(2)

式中:

H = 绝对湿度,g 水/kg干空气, Ra = 环境空气的相对湿度,%, Pd = 环境温度下饱和蒸气压,kPa, PB = 室内大气压,kPa。

Ci-----稀释排气中污染物i的浓度,并用稀释空气中所含污染物i的含量进行校正后的数值,ppm;

取样袋中污染物的校正浓度的计算如下:

式中:

Ce = 稀释排气中测得的污染物 i 的浓度,ppm, Cd = 稀释空气中测得的污染物 i 的浓度,ppm, DF = 稀释系数。稀释系数计算如下: 对于汽油和柴油,

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d-----车辆按运转循环试验时所行使的实际距离,km;

C.3.2 考虑上述影响测量不确定度的所有来源,将公式(2)带入公式(1),并乘以测量重复性影响因素的修正因子f1(f1=1),建立数学模型如下:

Vmix?Qi?KH?Ci?10?6Mnox??f1

dMnox?2.05?10?6?Vmix?Ci?f1 (3)

d??1?0.0329??H?10.71??设Z?1?0.0329*(H?10.71),则:

Mnox?2.05?10?6?Vmix?Ci?f1 (4)

d?Z则常温下Nox排气污染物排放量的相对合成标准不确定度为:

ucr(Mnox)??c(f1)ur(f1)?2??c(Vmix)ur(Vmix)?2??c(Ci)ur(Ci)?2??c(d)ur(d)?2??c(Z)ur(Z)?2(5)

C.3.3 输出量Mnox的不确定度来源

输出量Mnox的不确定度来源有5个方面:

(1) 测量重复性引入的相对标准不确定度ur(f1); (2) 混合排气容积引入的相对标准不确定度ur(Vmix);

(3) 稀释排气中污染物的校正浓度引入的相对标准不确定度ur(Ci),包

括2个来源:分析仪和标准气体的影响;

(4) 车辆试验时的实际行驶距离引入的相对标准不确定度ur(d); (5) 自变量Z,Z?1?0.0329*(H?10.71),由绝对湿度引入。

C.3.4 灵敏系数

c?f1??1,为重复测量的灵敏系数;

c(Vmix)?1,为混合排气容积的灵敏系数 ;

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c(Ci)?1,为稀释排气中污染物的校正浓度的灵敏系数;

c(d)??1,为车辆试验时的实际行驶距离的灵敏系数; c(Z)??1,为自变量Z的灵敏系数;

C.4 测试结果不确定度的评估

根据GB18352.3-2005《轻型汽车污染物排放限值及测量方法(中国Ⅲ、Ⅳ阶段)》中的方法对样品进行5次测试,我们仅仅计算城市循环阶段的NOx排放量的不确定度,与试验结果的不确定度有关的物理量及测试结果如下:

表1 与试验结果的不确定度有关的物理量及测试结果

序号 Vmix (L) H (g/kg) Ce-nox Cd-nox Ce-CO2 (ppm) (ppm) (%) Ce-HC (ppm C) Ce-CO (ppm) DF Ci-nox (ppm) d (km) Mnox (g/km) 1 2 3 4 5 均值117374 117527 116778 116783 117576 7.76 7.76 7.75 7.76 7.74 0.5 0.51 0.52 0.49 0.47 0.07 0.06 0.07 0.07 0.06 0.36 0.35 0.36 0.35 0.36 0.356 7.43 7.46 7.5 7.42 7.4 7.442 3.11 3.12 3.12 3.13 3.08 37.114 38.17 37.113 38.171 37.114 0.43 0.45 0.45 0.42 0.41 4.052 4.047 4.048 4.037 4.045 0.023 0.025 0.024 0.023 0.022 117207.6 7.754 0.498 0.066 3.112 37.5364 0.432 4.0458 0.0234 x

C.4.1 测量重复性的不重复引入的相对标准不确定度ur?f1?

测量结果的算术平均值:Mnox??Mi?15i5?0.0234 g/km

由于实际测量中只测量1次,所以测量重复性标准不确定度:

u(Mnox)1u(f1)???(Mi?15i?M)2?0.0011 g/km

(n?1)?1测量重复性相对标准不确定度:

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ur(f1)?u(f1)0.0011??0.047 M0.0234C.4.2 Vmix的相对标准不确定度ur?Vmix?

根据采样系统说明书,其最大允许误差为±0.3%,区间内服从均匀分布,包含因子为3,由此引入的标准不确定度:

u(Vmix)?a(Vmix)0.003??0.00173 k3C.4.3 稀释排气中污染物校正浓度Ci的相对标准不确定度ur?Ci?

由两部分合成,分析设备和标准气体。

标准气体生产厂已经给出氮氧化物(NO)的浓度为4.5ppm,相对扩展不确定度为0.01,k取2,则标准气体引入的不确定度: 0.01*4.5u(d1)??0.0225ppm

2分析设备的最大允许误差为±1.0%FS或者为测量点的±2%,依据后者,区间内服从均匀分布,包含因子为3,由此引入的标准不确定度:

u(d2)?a(d2)0.02*0.432??0.0049ppm k3两个分量互不相关,其合成标准不确定度为:

u(Ci)?u2(d1)?u2(d2)?0.02252?0.00492?0.023ppm

稀释排气中污染物校正浓度Ci的相对标准不确定度为: u(Ci)0.023ur(Ci)???0.053

Ci0.432C.4.4 自变量Z的相对标准不确定度ur?Z?

根据说明书,绝对湿度H的测量最大允许误差为±5%,绝对湿度的变化为±7.754*0.05=±0.388g/kg.区间内服从均匀分布,包含因子为3,区间半宽为0.388g/kg,由此引入的标准不确定度:

u(H)?a(H)0.388??0.224g/kg k320XX年XX月XX日发布 20XX年XX月XX日实施

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u(Z)??Z*u(H)?(?0.0329)2*0.2242?0.0074 g/kg ?H自变量Z的相对标准不确定度ur?Z?:

ur(Z)?u(Z)0.0074??0.0067 Z1?0.0329*(7.754?10.71)C.4.5 车辆试验时的实际行驶距离d的相对标准不确定度ur?d?

根据底盘测功机的说明书,转鼓速度的最大允许误差为±0.11% FS,实际测试时的最大速度为50km/h,测试时间为780s,则车辆试验时的实际行驶距离的变化为±0.0011*50/3600*780=±0.012km,区间内服从均匀分布,包含因子为3,区间半宽为0.012km,由此引入的标准不确定度:

u(d)?a(d)0.012??0.0069km k3车辆试验时的实际行驶距离d的相对标准不确定度: u(d)0.0069ur(d)???0.0017

d4.0458列表给出不确定汇总如下:

表2 常温下Nox排气污染物排放量的标准不确定度汇总表

序号 1 不确定度来源 重复测量引入的相对标准不确定度 类型 A 概率分布 正态 包含标准不确定度 因子 符号 1 数值 0.047 ur(f1) 3 3 3 2 稀释排气的容积(Vmix)引入的相对标准不确定度 B 均匀 ur(Vmix) 0.00173 3 标准气体引入的不确定度 分析设备引入的不确定度 B B 均匀 均匀 u(d1) u(d2) ur(Ci) 0.0225ppm 0.0049ppm 0.053 0.0067 稀释排气中污染物的校正浓度引入的相对标准不确定度 4 自变量Z引入的相对标准不确定度 5 车辆试验时的实际行驶距离d引入的相对标准不确定度 B 均匀 B 均匀 3 3 ur?Z? ur?d? 0.0017

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汽车和摩托车检测领域典型参数的测量不确定度评估指南及实例

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