路径: 主页 > GB/T > 第460页 > GB/T 36090-2018 | 标准编号 | GB/T 36090-2018 (GB/T36090-2018) | | 中文名称 | 气体分析 在线自动测量系统质量保证指南 | | 英文名称 | Gas analysis -- Guide for quality assurance of online automatic measuring system | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | G86 | | 国际标准分类 | 71.100.20 | | 字数估计 | 50,552 | | 发布日期 | 2018-03-15 | | 实施日期 | 2018-10-01 | | 发布机构 | 国家市场监督管理总局、中国国家标准化管理委员会 | GB/T 36090-2018
Gas analysis--Guide for quality assurance of on line automatic measuring system
ICS 71.100.20
G86
中华人民共和国国家标准
气体分析 在线自动测量系统
质量保证指南
measuringsystem
2018-03-15发布
2018-10-01实施
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局
中国国家标准化管理委员会发布
目次
前言 Ⅲ
1 范围 1
2 规范性引用文件 1
3 术语和定义 1
4 符号代号 2
5 AMS实验室评估(程序1) 5
5.1 概述 5
5.2 AMS功能测试 5
5.3 测量系统校准条件 5
5.4 不确定度评定与适用性评估 6
5.5 现场验证 11
5.6 报告 11
6 AMS校准与变异性测试(程序2) 12
6.1 概述 12
6.2 安装 12
6.3 功能测试 13
6.4 校准 13
6.5 变异性 16
6.6 报告 17
7 AMS持续运行质量保证(程序3) 17
7.1 概述 17
7.2 CUSUM控制图 17
7.3 程序复位(初始化) 20
7.4 计算程序 20
7.5 精度下降的检验 21
7.6 漂移检验及必要的调整 21
8 年度监测程序(程序4) 21
8.1 功能测试 21
8.2 SRM并行测量 21
8.3 测试流程 22
8.4 变异性计算 23
8.5 校准函数的变异性和有效性检验 23
8.6 报告 23
9 记录与文档管理 23
附录A(规范性附录) AMS功能测试 24
附录B(规范性附录) 线性测试 26
附录C(资料性附录) 化学干扰物 28
附录D(资料性附录) 紫外荧光法测定环境空气中二氧化硫含量适用性评定实例 30
附录E(资料性附录) 校准函数的计算及变异性测试实例 34
附录F(资料性附录) 零点及量程标准差计算实例 39
附录G(资料性附录) 校准函数变异性测试实例 41
附录H (资料性附录) 记录与文档管理 44
前言
本标准按照GB/T 1.1-2009给出的规则起草。
本标准由中国石油和化学工业联合会提出。
本标准由全国气体标准化技术委员会(SAC/TC206)归口。
本标准起草单位:西南化工研究设计院有限公司、成都益可同创科技有限公司、四川中测标物科技
有限公司、西安鼎研科技股份有限公司、广东华特气体股份有限公司、上海华爱色谱分析技术有限公司、
内蒙古自治区石油化工监督检验研究院、中国船舶重工集团公司第七一八研究所、苏州市华测检测技术
有限公司、江苏新锐环境监测有限公司。
本标准主要起草人:何道善、陈雅丽、刘波、李旸、王维康、杨嘉伟、王显建、石兆奇、曹临君、廖恒易、
陈艳珊、方华、杜娟、马坤佳、张玉广、黄维民、戴玄吏。
气体分析 在线自动测量系统
质量保证指南
1 范围
本标准规定了在线气体自动测量系统(AMS)的质量保证程序:
---程序1,在AMS安装前,进行实验室评估,确认AMS的适用性;
---程序2,在AMS安装后,对AMS进行校准并对测量变异性进行评估,确认AMS安装后的适
用性;
---程序3,在AMS运行中,检查测量精度、零点和量程漂移,确认AMS测量结果的质量;
---程序4,年度监测程序,用以评估年度内AMS的运行、性能、校准函数和变异性的有效性。
本标准仅适用于AMS的质量保证,不包括数据采集和记录系统的质量保证。
2 规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文
件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T 14850 气体分析 词汇(GB/T 14850-2008,ISO 7504:2001,IDT)
GB/T 27025 检测和校准实验室能力的通用要求(GB/T 27025-2008,ISO/IEC 17025:2005,
IDT)
JJF1059.1测量不确定度评定与表示
3 术语和定义
GB/T 14850界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
现场永久安装的自动监测系统,包括分析仪、采样设备、试样预处理设备等。
3.2
为了验证临时安装在现场的标准测量装置所用的方法。
3.3
CUSUM图 CUSUMchart
漂移量和精度变化累积和控制图,与程序1中得到的不确定度分量进行比较。
3.4
漂移 drift
在无人值守期间,校准函数随时间的单调变化导致的测量值变化。
3.5
不稳定性 instability
在无人值守期间,由校准函数的变化引起的漂移和测量值的变化。
3.6
仪器读数 instrumentreading
不使用校正函数的情况下从AMS直接读取的测量值。
3.7
运行特征保持在预定范围的最大允许时间间隔。
3.8
精度 precision
在规定的时间间隔内,连续零点读数之间、连续量程读数之间的一致性程度。
3.9
响应时间 responsetime
AMS响应特性值突然变化的时间。
3.10
量程读数 spanreading
模拟输入一个约为测量范围80%参数时的AMS仪器读数。
3.11
变异性 variability
SRM和AMS并行测量之间的差的标准差。
3.12
零读数 zeroreading
在AMS模拟输入含量参数为零时的仪器读数。
4 符号代号
下列符号代号适用于本文件。
a:校准函数的截距。
a^:a的最佳估计。
b:校准函数的斜率。
b^:b的最佳估计。
bj:影响量xj 在C=ctest中c的灵敏度系数。
bj,max:bj 的最大值。
C:被测的量。
c:C 的测量值。
ctest:规定(指定)测量不确定度下C 的测量值。
Di:SRM测量值yi与AMS校准值y^i 之差。
D:Di的平均值。
Dadjust:在检测到漂移的情况下,AMS进行调整的量。
dt:AMS的当前读数和参考值之间的差。
dt-1:AMS的前一次读数与参考值之间的差。
E:规定限值。
f yi()cal:解析函数;排除受影响量影响的输入量函数。
hs:检测精度减少的检验值。
hx:检测漂移的检验值。
Ij:测量值的变化率和C=ctest中的干扰值xi 的相关变化。
k:包含因子。
ks:标准偏差暂定总和计算常数。
kv:变异性检验值。
kx:正负差暂定值和计算常数,AMS调整计算常数。
LV:限值。
m:影响量的总数。
n:输入量的总数。
N:并行测量对的样本数量。
N(s):标准差不为零时的读数次数。
N(pos):检测到正差时的读数次数。
N(neg):检测到负差时的读数次数。
P:百分比值。
sp:AMS的标准差临时总和(程序3)。
st:在时间t,AMS的标准差临时总和(程序3)。
st-1:在时间t-1,AMS的标准差临时总和(程序3)。
sD:并行测量中差值Di的标准差。
s[c(xj)]:C=ctest中xj 得出的c的标准差。
sxj():C=ctest中xj 的标准差。
sinst(yi):由于不稳定的随机部分引起的yi 的标准差。
sr(yi):输入量yi 的重复性标准差。
sR(yi):输入量yi 的复现性标准差。
s(^yi):输入量Yi 实验测定的校准值的标准差。
t0.975:概率为97.5%的t分布。
UC:C=ctest中c的合成扩展不确定度(95%的置信区间)。
Ureq:C=ctest中c的规定(或要求)扩展不确定度(95%的置信区间)。
uc:C=ctest中c的合成标准不确定度。
u(bj):C=ctest中bj 的标准不确定度。
u[c(xj)]:C=ctest中影响量xj 引起的测量值c的扩展不确定度分量。
u(xj),u(Δxj):测量和相关校准间的xj 差的标准不确定度。
up:标准不确定度分量。
u[^c(^yi)]:c的标准不确定度分量(输入量Yi 的实验性测定的校准函数的不确定度)。
ufit[c(yi)]:c的标准不确定度分量(输入量Yi 的校准函数的失拟)。
uinst[ci(yi)]:c的标准不确定度分量(输入量Yi 的不稳定性随机不确定度)。
ur[c(yi)]:c的标准不确定度分量(输入量Yi 的重复性)。
uR[c(yi)]:c的标准不确定度分量(输入量Yi 复现性)。
ureq:测量值的最大允许标准不确定度。
u(yi):输入量Yi 的标准不确定度。
uinst:由不稳定性引起的标准不确定度。
utemp:由温度的影响引起的标准不确定度。
upres:由压力的影响引起的标准不确定度。
uvolt:由电压的影响引起的标准不确定度。
uothers:任何其他可能会影响起点读数和量程读数的标准不确定度。
wi:输入量Yi 的加权因子;一阶导数
∂fy1yn()
∂yi
X:影响量。
Xj:第j个影响量。
xj:Xj 的值。
xj,cal:校准中影响量Xj 的值。
xj,max:影响量xj的最大值。
xj,min:影响量xj的最小值。
xi:在AMS的测量条件下AMS获得的第i个测量信号。
x:AMS测量信号xi的平均值。
xt:t时的参考值(程序3)。
Y:输入量(程序1)。
Yi:第i个输入量(程序1)。
yi:Yi的值(程序1)。
yi,fit:C=ctest中输入量yi 的线性(程序1)。
yi:SRM得到的第i个结果。
y:SRM结果yi的平均值。
yi,s:标准条件下SRM的值。
ys,min:标准条件下SRM的最小值。
ys,max:标准条件下SRM的最大值。
y^i:由校准函数从AMS测量信号xi计算的“真值”的最佳估计值。
y^i,s:在标准条件下从AMS测量信号xi计算的“真值”的最佳估计值。
yt:在t时AMS的实际仪器读数(程序3)。
Z:偏移量(AMS零点读数与零的差值)。
∑(pos)p:AMS正漂移的临时总和。
∑(pos)t:在时间t时的AMS正漂移的总和。
∑(pos)t-1:前一次(t-1时)AMS正漂移的总和。
∑(neg)p:AMS负漂移的临时总和。
∑(neg)t:在t时的AMS负漂移的总和。
∑(neg)t-1:前一次(t-1时)AMS负漂移的总和。
sAMS:在程序3中使用的AMS的标准差。
α:显著性水平。
εi:yi与期望值之间的偏差。
σ0:要求(或规定)的不确定度。
Δc(xj):由xj 导致的c的系统偏差。
Δc(xj,p):校准后,影响量xj的最大正向改变引起的c的变化;注意包括值的符号。
Δc(xj,n):校准后,影响量xj的最大负向改变引起的c的变化;注意包括值的符号。
Δxj:测量与相应校准间xj 的差。
Δxj,p:测量与相应校准间xj 的最大正差。
Δxj,n:测量与相应校准间xj 的最大负差。
5 AMS实验室评估(程序1)
5.1 概述
在AMS现场安装前,应按程序1对AMS进行实验室评估。
评估实验室应符合GB/T 27025规定。当工厂没有具备条件的实验室时,可聘请第三方实验室
进行。
实验室评估程序(程序1)内容包括:
a) AMS功能测试;
b) AMS不确定度评定及适用性评估;
c) 对实验室评估结果进行现场验证;
d) 确认AMS的适用性。
5.2 AMS功能测试
功能测试应证明与AMS供应商(制造商)给定的技术指标一致。
AMS的功能测试见附录A,测试的主要内容包括:
---AMS目视检查;
---零点及量程检查;
---漂移测试;
---线性测试;
---干扰测试;
---响应时间测试等。
AMS的线性测试见附录B。
5.3 测量系统校准条件
5.3.1 总则
校准条件在测定影响量对测量值的影响的过程中将起到重要作用。每一输入量的校准都将涉及当
时的校准条件,而在后续测量中任何校准条件的改变将导致偏差直至需要重新校准。为此,应按5.3.2、
5.3.3确定校准条件。
在测量期间,如果校准定期进行,应确定相继校准之间影响量的变化。
5.3.2 化学影响量
指定在该领域化学干扰物Xj 的最大值xj,max。在排放气监测中,如果该值没有固定的信息,则使
用附录C中给出的最大值。
指定化学干扰物Xj 的最小值xj,min,该值通常为零。
指定校准物质的给定值xj,cal。在通过AMS与SRM的平行测量进行校准时,通常用xj,min和xj,max
的平均值作为xj,cal的值。
为了尽可能接近样本的基体,有时可通过加入已知量的测量成分来将校准物质直接引入样品气中。
在此情况下,在随后的校准中化学影响量的值不是常量。可直接估计动态过程相继校准之间产生的化
学干扰值的最大正负偏差。
5.3.3 物理影响量
如果物理影响量Xj(例如,温度和压力)的值xj 在每次进行校准时都相同,则取该值作为xj,cal,且
xj,max和xj,min应使用测量时影响量的最大和最小值。
如果校准时该估计值不相同,则直到下一次校准前,测量时发生的最大正负变化应分别直接取
(xj,max-xj,cal)和(xj,min-xj,cal)(注意值包含的符号)。
5.4 不确定度评定与适用性评估
5.4.1 概述
测量不确定度的评定原则及一般要求按JJF1059.1规定。
被测量应被明确地定义。
应确认测量系统的性能有效。
应对测量程序的步骤(例如,取样、分析、后处理和校准)和材料(例如,标准物质)进行说明。
应明确说明要求的测量质量:
---要求的扩展不确定度Ureq(95%置信度);
---定义Ureq的测试值ctest;
---定义Ureq的平均时间。
评估流程如图1所示。
图1 适用性评估流程
5.4.2 解析函数、模型函数、方差函数
输入量yi 与测量值c之间的解析函数见式(1):
c=fy1,..,yn() (1)
如果影响量xj对测量值c产生修正项,则测量值c的通用模型函数见式(2):
c=f y1,,yn() cal+∑
j=1
bj× xi-xj,cal() (2)
如果输入与影响量不相关,c的方差由式(3)得出:
varc()=∑
∂f
∂yi
÷varyi()+∑
b2jvar(xj-xj,cal)+∑
xi-xj,cal()
×val(bj)
(3)
由式(3),合成标准不确定度uc的平方为输入量和影响量的不确定度平方的加权总和,见式(4):
u2c=∑
w2i×u2(yi)+∑
b2j×u2(Δxj) (4)
如果实验确定的灵敏度系数(bj)的不确定度不可忽略,则项∑Δx2ju2(bj)应包括在式(4)中。
5.4.3 不确定度来源分析
5.4.3.1 原则要求
不确定度来源应根据实际测量情况进行具体分析,特别应关注对测量不确定度影响最大的主要不
确定度来源,既不应有重复,也不应有遗漏。
测量失误或任何突发事件不应当作不确定度来源。
并非所有不确定度来源都需要包含在计算方案内。任何不确定度分量不超过最大标准不确定度分
量的20%,则该不确定度来源可以忽略不计。
5.4.3.2 与响应时间相关的不确定度
响应时间是持续测量系统的不确定度来源。
测量值可能受之前的试样影响(滞后效应),或受采样过程(例如,混合、可逆吸附等)、或测试过程
(例如,电子时间常数等)所影响,实际的影响将取决于被测量的响应时间。
要求:
---响应时间应低于平均时间的25%,此时其影响可忽略不计;
---在高度动态条件下,在平均时间的5%内发生被测值的波动高于测试值(ctest),则响应时间应
低于平均时间的10%。此时其影响也可忽略不计。
5.4.3.3 与校准相关的不确定度
与校正相关的不确定度来源包括:
---实验校准函数的偏差(偏离度、失拟);
---标准样品或参考方法的不确定度;
---(仪器的)漂移/不稳定性等。
5.4.3.4 输入量的影响量
输入量的影响量包括:
---气体中的可能改变测量值的成分;
---可改变测量值的物理量,如温度、压力、辐射、电源电压和频率;
---化学干扰物质;
---操作者的影响等。
5.4.3.5 其他
其他各种不确定度因素包括:
---采样和输送影响;
---吸附、解吸效率;
---噪音等。
5.4.4 不确定度分量的估计
5.4.4.1 总则
测量系统性能特性的值可能是一个声称值(制造商的说明)或是实际测定值。它们任一个都可以用
于判定是否符合要求的测量质量。此过程中使用的值在测量程序中应具有代表性。
任何性能特性的值都可能造成测量不确定度,它的影响的量化只能在测试水平C=ctest中进行。
例如,影响量Xj 的影响包括系统偏差Δc(xj)和随机误差scxj()[ ]。以均方误差的平方根作为
标准不确定度的计量,见式(5):
u[c(xj)]= Δc2(xj)+s2[c(xj)] (5)
影响量(xj)的不确定度计算见式(6):
u(xj)= Δx2j+s2(xj) (6)
如果一个影响量偏差的上限和下限已知,可通过式(7)计算来得到标准不确定度u(xj):
uxj()=
Δx2j,p+ Δxj,p()× Δxj,n()+Δx2j,n
(7)
这里假定量的概率分布是均匀(矩形)分布,例如,温度;注意包括Δxj,p和Δxj,n的符号。
如果两个极端值是零对称的,则式(7)转化为式(8):
u(xj)=
Δxj,p
(8)
通常,性能特性的值为实验测试的结果。除非此贡献被额定较小,与此计算相关的不确定度在此过
程中应被视为一种附加贡献。
5.4.4.2 重复性和复现性
输入量的复现性可以包含多种不确定度来源,例如噪音、校准不确定度、不稳定性/漂移、操作者影
响和环境的影响量等。
复现性只包含了不确定度来源影响的随机部分。同一来源的系统性影响应被另行处理。
根据式(9)用输入量的复现性标准偏差sR(yi)计算C=ctest的复现性标准不确定度uR[c(yi)]:
uR cyi()[ ]=wi×SR yi() (9)
不确定度的所有来源可能被复现性覆盖,除了噪声,则不确定度的来源应在此过程中被单独引入。
根据式(10),用输入量i的重复性标准差sr(yi)计算C=ctest的重复性标准不确定度ur[c(yi)]:
ur cyi()[ ]=wi×sr yi() (10)
5.4.4.3 线性
如果应用的线性校准函数与实际的校准函数不符,例如非线性,则称为线性失拟。对应于C=ctest
的Yi=yi,test中的输入量Yi 测量的线性失拟量,为校准函数的Yi 的测量值和yi,test之间的差Δyi,fit。
对应测量值c的标准不确定度使用式(11)计算:
ufitcyi()[ ]=wi×Δyi,fit (11)
如果线性失拟被规定为一个对称的上限和下限,例如,百分比值±P,则可运用式(8)的等价式。
5.4.4.4 校准函数的不确定度
实验性的校准函数从测量中获得。因为测量次数有限,所以在应用函数中总是存在剩余不确定度。
确定对应于C=ctest的Yi=yi,test中输入量Yi 的校准函数的不确定度为标准差s(^yi)。根据式(12)
计算对应测量值c的标准不确定度分量。
ucyi()[ ]=wi×sy^i() (12)
5.4.4.5 不稳定性/漂移
对应于C=ctest的Yi=yi,test中输入量Yi 的测定值的变化用不稳定性表示,他包括漂移D(yi)的系
统项和随机项sinst(yi)。测量值c的标准不确定度用式(13)给出:
uinst[c(yi)]=wi
D2(yi)+s2inst(yi)
(13)
如果不稳定性(漂移)被指定为一个对称的上限和下限,例如,每q天指定为百分比值±P,则可用
式(8)的等价式来计算标准不确定度。
5.4.4.6 选择性
选择性Ij 表明测量值c的变化归因于干扰值xj 的变化,它相当于灵敏度系数bj。
计算在C=ctest中选定的每一个影响量j因失拟导致最大的正负偏差:xj,p=xj,max-xj,cal和xj,n=
xj,min-xj,cal,注意包含值的符号。在排放气检查中,除非另有规定,应使用附录C中的化学干扰物的
范围。
在C=ctest中获得所有影响量Xj 的灵敏度系数(选择性)bj。
通过式(14)计算标准不确定度u[c(xj)]:
ucxj()[ ]= bj ×uxj() (14)
式中的u(xj)通过式(7)和式(8)获得。
在不规定选择性作为常量的条件下,使用最大值bj,max,并通过式(15)来计算标准不确定度的分量
u[c(xj)]:
ucxj()[ ]=
bj,max
×uxj() (15)
物理影响量也应遵循此种方法。
如果不同干扰物在同一时间和相同比例下产生的偏差(即标准不确定度)相互关联,为了避免过低
或过高估计此种加合效应,则应:
---计算所有相关干扰物的标准不确定度;
---归纳所有干扰物的标准不确定度对测量值的正向影响;
---归纳所有干扰物的标准不确定度对测量值的负向影响;
---以最高总值作为所有干扰物的代表值。
不相关的干扰物应分别处理。
5.4.5 合成标准不确定度
由式(16)计算所有标准不确定度分量up 的合成标准不确定度uc(c):
uc= ∑
u2p (16)
5.4.6 扩展不确定度
由式(17)计算扩展不确定度Uc(c):
Uc=k×uc (17)
包含因子k的值由合成不确定度的有效自由度和包含概率确......
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