JJF(晋) 138-2025 二氧化碳培养箱校准规范

　　山西省地方计量技术规范

　　JJF(晋)138-2025

　　二氧化碳培养箱校准规范

　　Calibration Specification of Carbon Dioxide Incubators

　　2025-08-26发布 2025-11-01实施

　　山西省市场监督管理局 发布

　　JJF(晋)138–2025

　　二氧化碳培养箱校准规范

　　Calibration Specification of

　　Carbon Dioxide Incubators

　　归 口 单 位：山西省市场监督管理局

　　主要起草单位：山西省检验检测中心(山西省标准计量技术研究院)

　　参加起草单位：阳泉市综合检验检测中心

　　本规范委托山西省检验检测中心(山西省标准计量技术研究院)负责解释

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　　JJF(晋)138–2025

　　本规范主要起草人：

　　朱 江(山西省检验检测中心(山西省标准计量技术研究))

　　王亚梅(山西省检验检测中心(山西省标准计量技术研究))

　　葛 君(阳泉市综合检验检测中心)

　　任建平(山西省检验检测中心(山西省标准计量技术研究))

　　参加起草人：

　　高鹏贵(山西省检验检测中心(山西省标准计量技术研究))

　　畅碧帅(山西省检验检测中心(山西省标准计量技术研究))

　　赵宇卓(山西省检验检测中心(山西省标准计量技术研究))

　　汤苏晋(山西省检验检测中心(山西省标准计量技术研究))

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　　I

　　目录

　　引 言 ................................................................... II

　　1 范围 .................................................................. 1

　　2 引用文件 .............................................................. 1

　　3 术语 .................................................................. 1

　　4 概述 .................................................................. 1

　　5 计量特性 .............................................................. 2

　　6 校准条件 .............................................................. 2

　　6.1 环境条件 ............................................................. 2

　　6.2测量标准及其他设备 ................................................... 2

　　7 校准项目和校准方法 .................................................... 3

　　7.1校准项目 ............................................................. 3

　　7.2校准方法 ............................................................. 3

　　7.3数据处理 ............................................................. 4

　　8校准结果表达 ........................................................... 5

　　9复校时间间隔 ........................................................... 6

　　附录A校准记录参考格式 ................................................... 7

　　附录B校准证书内页参考格式 ............................................... 9

　　附录C温度偏差校准结果不确定度评定示例 .................................. 11

　　附录D湿度偏差校准结果不确定度评定示例 .................................. 14

　　附录E二氧化碳浓度示值误差不确定度评定示例 .............................. 17

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　　II

　　引 言

　　本规范是以JJF 1071-2010《国家计量校准规范编写规则》、JJF1001-2011《通用计量术语及定义》和JJF 1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》为基础性系列规范进行编写的。

　　本规范为首次发布。

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　　1

　　二氧化碳培养箱校准规范

　　1 范围

　　本规范适用于生物细胞、组织和细菌等生物样本培养的二氧化碳培养箱的校准。

　　2 引用文件

　　本规范引用了下列文件：

　　JJF 1101-2019环境试验设备温度、湿度参数校准规范

　　YY 1621-2018 医用二氧化碳培养箱

　　凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本规范;凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本规范。

　　3 术语

　　3.1工作空间working space

　　培养箱中能达到将温度性能、二氧化碳浓度性能保持在规定要求内的空间。

　　3.2稳定状态 steadystate

　　培养箱工作空间内设定的温度、二氧化碳浓度变化量达到培养箱性能指标要求时的状态。

　　3.3温度偏差 temperature deviation

　　培养箱温度稳定状态下，工作空间各测量点在规定时间内实测最高温度和最低温度与设定温度的上下偏差。温度偏差包含温度上偏差和温度下偏差。

　　[来源：JJF 1101-2019，3.4]

　　3.4二氧化碳浓度示值误差 CO2 concentration indication error

　　培养箱温度稳定状态下，设备二氧化碳浓度显示值的平均值与中心点实测二氧化碳浓度平均值的差值。

　　3.5温度波动度 temperature fluctuation

　　培养箱温度稳定状态下，在规定的时间间隔内，工作空间任意一点温度随时间的变化量的一半。

　　3.6温度均匀度 temperature uniformity

　　培养箱温度稳定状态下，同一时间温场内的最高温度与最低温度的差值。

　　4 概述

　　二氧化碳培养箱是通过在箱体内模拟形成类似细胞/组织在生物体内的生长环境

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　　2

　　(如稳定的温度、湿度和CO2浓度)，对细胞/组织进行体外培养的环境设备。其广泛应用于医学、微生物、遗传学及药物学等实验室。二氧化碳培养箱通常由温湿度控制系统、二氧化碳控制系统、报警监控系统、循环风机、气源系统及箱体架构组成。

　　5 计量特性

　　二氧化碳培养箱的计量特性见表1。

　　表1 二氧化碳培养箱计量特性一览表

　　项目

　　技术要求

　　温度偏差

　　不超过±0.5℃

　　温度均匀度

　　不超过1.0℃

　　温度波动度

　　不超过±0.5℃/30min

　　湿度偏差

　　不超过±5%RH

　　CO2浓度

　　不超过±0.5%

　　注：以上指标不适用于合格性判定，仅供参考。

　　6 校准条件

　　6.1 环境条件

　　温度：(18～30)℃;

　　湿度：≤80%RH;

　　气压：(86～106)kPa。

　　周围应无强烈振动及腐蚀性气体存在，应避免其他冷、热源影响。

　　6.2测量标准及其他设备

　　校准时所用的标准器及配套设备见表2。

　　表2标准器及配套设备

　　序号

　　设备名称

　　测量范围

　　技术要求

　　1

　　温度、湿度测量标准

　　(0～60)℃;

　　(10～95)%RH

　　温度：分辨力：不低于0.01℃

　　最大允许误差：±(0.15℃+0.002 )

　　湿度：分辨力:0.1%RH

　　最大允许误差:± 2.0% RH

　　2

　　二氧化碳气体分析仪

　　(0～20)%

　　最大允许误差：±2%FS

　　注：(1)温度、湿度测量标准一般应选用多通道温湿度显示仪表或多路温湿度测量装置，传感器宜选用四线制铂电阻温度计，通道温度传感器数量不少于9个，湿度传感器数量不少于3个，并能满足校准工作需求。

　　(2)标准器的溯源结果应含修正值。

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　　3

　　7 校准项目和校准方法

　　7.1校准项目

　　温度偏差、温度均匀度、温度稳定度、湿度偏差、二氧化碳浓度示值误差。

　　7.2校准方法

　　7.2.1校准点的选择

　　通常选择温度37℃，湿度95% RH，二氧化碳浓度5%。也可根据用户需要增加校准点。

　　7.2.2测量点位置及数量

　　温度、湿度传感器应布置在箱体工作空间的三个不同层面，称为上、中、下三层，中层为通过箱体几何中心的平行于底面的校准工作面，测量点与箱体内壁的距离为各边长的 1/10。如果设备带有样品架时，下层测量点可布放在样品架上方10mm处。

　　温度测量点为9个，图1中1～9为温度测量点位置。湿度测量点为3个，图1中A、B、C为湿度测量点位置。二氧化碳测量点为1个，图1中O(或采样口)为二氧化碳浓度测量点位置。测量点布放位置也可根据用户实际工作需求进行布置。

　　图1 测量点的布置

　　7.2.3校准过程

　　按照7.2.2规定布放温度、湿度传感器及二氧化碳气体分析仪，将培养箱设定到校准的温、湿度值和二氧化碳浓度值，开启运行。当培养箱达到稳定状态(被校培养箱温度显示偏离设定点在0.2℃/10min以内，湿度显示偏离设定点在1.0% RH /10min以内，二氧化碳浓度值显示偏离设定点在0.5% /10min以内)后开始记录各测量点温、湿度及氧化碳浓度值。稳定时间以说明书为依据，说明书中没有给出的，一般按以下原则执行：达到设定值，30min后可以开始记录数据，如箱内温湿度仍未稳定，可按实际情况至多延长30min，各参数达到设定值至开始记录数据所等待的时间不超过 60min。如果在规

　　门E

　　1AA

　　2

　　3

　　4

　　上层angcengE

　　门E

　　下层angcengE

　　6

　　7

　　8C

　　9

　　中层angcengE

　　5OB门E

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　　4

　　定的稳定时间之前能够确定箱内已经达到稳定，也可以提前记录。

　　7.2.3.1温度校准

　　温度记录间隔为2min，30min内共记录16组数据。或者根据设备运行状况和用户校准需求确定时间间隔和数据记录次数，并在原始记录和校准证书中进行说明。

　　7.2.3.2湿度校准

　　湿度记录间隔为2min，30min内共记录16组数据。或者根据设备运行状况和用户校准需求确定时间间隔和数据记录次数，并在原始记录和校准证书中进行说明。

　　7.2.3.3二氧化碳浓度的校准

　　分别记录培养箱二氧化碳浓度的显示值与二氧化碳气体分析仪的显示值。每2min记录一次，共记录3次。

　　7.3数据处理

　　7.3.1 温度偏差

　　培养箱温度稳定状态下，工作空间各测量点在规定时间内实测最高温度和最低温度与设定温度的上下偏差。温度偏差包含温度上偏差和温度下偏差，计算如下：

　　(1)

　　(2)

　　式中： ——温度上偏差，℃;

　　——温度下偏差，℃;

　　——各测量点规定时间内测量的最高温度，℃;

　　——各测量点规定时间内测量的最低温度，℃;

　　——培养箱设定温度。

　　7.3.2温度均匀度

　　培养箱在温度稳定状态下，在30min内(每2min测试一次)每次测量中实测最高温度与最低温度之差的算术平均值。

　　(3)

　　式中： ——温度均匀度，℃;

　　——测量次数;

　　——各测量校准点在第i次测得的最高温度，℃;

　　——各测量校准点在第i次测得的最低温度，℃。

　　7.3.3 温度波动度

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　　5

　　培养箱在稳定状态下，工作空间各测量点 30min 内 (每 2min 测试一次) 实测最高温度与最低温度之差的一半，冠以“±”号，取全部测量点中变化量的最大值作为温度波动度校准结果。

　　(4)

　　式中： ——温度波动度，℃;

　　——测量点j在n次测量中的最高温度，℃;

　　——测量点j在n次测量中的最低温度，℃。

　　7.3.4湿度偏差

　　培养箱湿度稳定状态下，工作空间各测量点在规定时间内实测最高湿度和最低湿度与设定湿度的上下偏差。湿度偏差包含温度上偏差和温度下偏差，计算如下：

　　(5)

　　(6)

　　式中： ——湿度上偏差，℃;

　　——湿度下偏差，℃;

　　——各测量点规定时间内测量的最高湿度，℃;

　　——各测量点规定时间内测量的最低湿度，℃;

　　—培养箱设定湿度。

　　7.3.5二氧化碳浓度示值误差

　　(7)

　　式中： ——二氧化碳浓度示值误差，%;

　　——培养箱显示二氧化碳浓度的平均值，%;

　　——二氧化碳气体检测仪示值平均值，%。

　　8校准结果表达

　　经校准的二氧化碳培养箱出具校准证书，校准证书至少应包括以下信息：

　　a)标题，如“校准证书”;

　　b)实验室名称和地址;

　　c)进行校准的地点;

　　d)证书的唯一性标识(如编号)，页码及总页数的标识;

　　e)客户的名称和地址;

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　　6

　　f)被校对象的描述和明确标识;

　　g)进行校准的日期，如果与校准结果的有效性和应用有关时，应说明被校对象的接收日期;

　　h)校准所依据的技术规范的标识，包括名称及代号;

　　i)本次校准所用测量标准的溯源性及有效性说明;

　　j)校准环境的描述;

　　k)校准结果及其测量不确定度的说明;

　　l)对校准规范的偏离的说明;

　　m)校准证书签发人的签名或等效标识，以及签发日期;

　　n)校准结果仅对被校对象有效的声明;

　　o)未经实验室书面批准，不得部分复制校准证书的声明。

　　9复校时间间隔

　　由于复校时间间隔的长短是由二氧化碳培养箱的使用情况、使用者、本身质量等诸多因素所决定的，因此送校单位可根据实际使用情况决定其复校时间间隔，建议一般不超过1年。

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　　7

　　附录A

　　校准记录参考格式

　　委托方名称

　　设备名称

　　制 造 厂

　　规格型号

　　出厂编号

　　校准技术依据

　　校准日期

　　地 点

　　校准员

　　核验员

　　环境条件

　　温度 ℃

　　湿度 %RH

　　大气压 MPa

　　其它

　　主 主要计量标准器具

　　名 称

　　规格型号

　　出厂编号

　　不确定度/最大允差/准确度等级

　　证书有效期

　　溯源机构及证书编号

　　校 准 结 果

　　1、温度部分：

　　温度设定值： ℃ (单位：℃)

　　次数

　　实测温度

　　1

　　2

　　3

　　4

　　5

　　6

　　7

　　8

　　9

　　1

　　2

　　3

　　4

　　5

　　6

　　7

　　8

　　9

　　10

　　11

　　12

　　13

　　14

　　15

　　16

　　最大值

　　最小值

　　上偏差

　　下偏差

　　均匀度

　　波动度

　　校准结果的扩展不确定度(k =2)

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　　8

　　2、湿度部分：

　　湿度设定值： %RH (单位：%RH)

　　次数

　　实测湿度

　　A

　　B

　　C

　　/

　　/

　　/

　　/

　　/

　　/

　　1

　　2

　　3

　　4

　　5

　　6

　　7

　　8

　　9

　　10

　　11

　　12

　　13

　　14

　　15

　　16

　　最大值

　　最小值

　　上偏差

　　下偏差

　　校准结果的扩展不确定度(k =2)

　　3、二氧化碳浓度示值误差：

　　测量次数

　　1

　　2

　　3

　　CO2浓度显示值(%)

　　CO2浓度实测值(%)

　　CO2浓度示值误差(%)

　　校准结果的不确定度U(k =2)

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　　9

　　附录B

　　校准证书内页参考格式

　　1. 温度/℃

　　校准参数

　　温度(℃)

　　设定值

　　温度上偏差

　　温度下偏差

　　温度均匀度

　　温度波动度

　　校准结果的不确定度U(k=2)

　　2. 湿度/%RH

　　校准参数

　　湿度(/%RH)

　　设定值

　　湿度上偏差

　　湿度下偏差

　　校准结果的不确定度U(k=2)

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　　10

　　3. CO2浓度/%

　　设定值

　　示值误差

　　校准结果的不确定度U(k=2)

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　　11

　　附录C

　　温度偏差校准结果不确定度评定示例

　　C.1概述

　　C.1.1被测对象

　　二氧化碳培养箱，温度指示分辨力为0.1℃，校准点为37.0℃。

　　C.1.2测量标准

　　温度巡回检测仪，温度指示分辨力：0.01℃，测量时带修正值使用，扩展不确定U=0.04℃(k=2)。

　　C.1.3校准方法

　　按照本规范的要求，将标准器的温度按照布点示意图进行布点，并将培养箱设定到37.0℃，开始运行。试验设备达到设定值并稳定后开始记录设备的温度示值及各布点温度，记录间隔为2min，30min内共记录16组数据。

　　计算各测试点30min内测量的最高温度与设定温度的差值，即为温度上偏差;计算各测试点30min内测量的最低温度与设定温度的差值，即为温度下偏差。

　　C.2 测量模型

　　(C.1)

　　(C.2)

　　式中： ——温度上偏差，℃;

　　——温度下偏差，℃;

　　——各测量点规定时间内测量的最高温度，℃;

　　——各测量点规定时间内测量的最低温度，℃;

　　——培养箱设定温度。

　　C.3标准不确定度分量

　　由于上偏差和下偏差不确定度来源和数值相同，因此本文仅以温度上偏差为例进行不确定度评定。

　　C.3.1由测量重复性引入的标准不确定度分量

　　在37℃重复测量10次，测量上偏差数据见表C1:

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　　表C1 测量数据

　　测量次数

　　1

　　2

　　3

　　4

　　5

　　6

　　7

　　8

　　9

　　10

　　平均值

　　上偏差/℃

　　-0.14

　　-0.15

　　-0.17

　　-0.18

　　-0.20

　　-0.22

　　-0.25

　　-0.30

　　-0.27

　　-0.31

　　-0.22

　　用贝塞尔公式计算：

　　℃

　　则由温度重复性引入的标准不确定度分量： =0.06℃。

　　C.3.2培养箱分辨力引入的标准不确定度分量

　　培养箱分辨力为0.1℃，不确定度区间半宽为0.05℃，服从均匀分布，则分辨力引入的标准不确定度分量：

　　℃

　　培养箱分辨力引入的不确定度分量小于测量重复性引入的不确定分量，故培养箱分辨力引入的不确定度分量可忽略。

　　C.3.3标准器修正值引入的标准不确定度分量

　　温度巡检仪修正值的不确定度U=0.04℃，k=2，则标准器温度修正值引入的标准不确定度分量： ℃

　　C.3.4标准器稳定性引入的标准不确定度分量

　　本标准器相邻两次校准温度修正值最大变化0.10℃，服从均匀分布，则稳定性引入的标准不确定度分量：

　　℃

　　C.3.5标准器温度分辨力引入的标准不确定度分量

　　标准器温度显示分辨力为0.01℃，区间半宽0.005℃，按均匀分布，则分辨力引入的标准不确定度分量：

　　℃

　　标准器分辨力引入的不确定度分量小于测量重复性引入的不确定分量，故标准器分辨力引入的不确定度分量可忽略。

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　　13

　　C.4合成标准不确定度

　　表C2标准不确定度分量汇总表

　　符号

　　不确定度来源

　　标准不确定度

　　温度测量重复性

　　0.06℃

　　标准器温度修正值

　　0.02℃

　　标准器温度稳定性

　　0.06℃

　　由于以上标准不确定度分量相互独立，则合成标准不确定度 为： ℃

　　C.5扩展不确定度

　　取包含因子k=2，温度上偏差校准结果的扩展不确定度为：

　　U=k× =0.18℃

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　　14

　　附录D

　　湿度偏差校准结果不确定度评定示例

　　D.1概述

　　D.1.1被测对象

　　二氧化碳培养箱，湿度指示分辨力为0.1%RH，校准点为95.0%RH。

　　D.1.2测量标准

　　温度巡回检测仪，湿度指示分辨力：0.1%RH，测量时带修正值使用，扩展不确定U=1.0%RH(k=2)。

　　D.1.3校准方法

　　按照本规范的要求，将标准器的湿度按照布点示意图进行布点，并将培养箱设定到95.0%RH，开始运行。试验设备达到设定值并稳定后开始记录设备的湿度示值及各布点湿度，记录间隔为2min，30min内共记录16组数据。

　　计算各测试点30min内测量的最高湿度与设定湿度的差值，即为湿度上偏差;计算各测试点30min内测量的最低湿度与设定湿度的差值，即为湿度下偏差。

　　D.2 测量模型

　　(D.1)

　　(D.2)

　　式中： ——湿度上偏差，℃;

　　——湿度下偏差，℃;

　　——各测量点规定时间内测量的最高湿度，℃;

　　——各测量点规定时间内测量的最低湿度，℃;

　　——培养箱设定湿度。

　　D.3标准不确定度分量

　　由于上偏差和下偏差不确定度来源和数值相同，因此本文仅以湿度上偏差为例进行不确定度评定。

　　D.3.1由测量重复性引入的标准不确定度分量

　　在95.0%RH重复测量10次，测量上偏差数据见表D1:

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　　表D1 测量数据

　　测量次数

　　1

　　2

　　3

　　4

　　5

　　6

　　7

　　8

　　9

　　10

　　平均值

　　上偏差/%RH

　　0.3

　　0.2

　　0.1

　　-0.1

　　0.2

　　0.3

　　0.2

　　0.4

　　0.2

　　0.3

　　0.2

　　用贝塞尔公式计算：

　　=0.14%RH

　　则由湿度重复性引入的标准不确定度分量： =0.14%RH。

　　D.3.2培养箱分辨力引入的标准不确定度分量

　　培养箱分辨力为0.1%RH，不确定度区间半宽为0.05%RH，服从均匀分布，则分辨力引入的标准不确定度分量：

　　0.029%RH

　　培养箱分辨力引入的不确定度分量小于测量重复性引入的不确定分量，故培养箱分辨力引入的不确定度分量可忽略。

　　D.3.3标准器修正值引入的标准不确定度分量

　　湿度巡检仪修正值的不确定度U=1.0%RH，k=2，则标准器湿度修正值引入的标准不确定度分量：

　　=0.5%RH

　　D.3.4标准器稳定性引入的标准不确定度分量

　　本标准器相邻两次校准湿度修正值最大变化0.5%RH，服从均匀分布，则稳定性引入的标准不确定度分量：

　　= 0.29%RH

　　D.3.5标准器湿温度分辨力引入的标准不确定度分量

　　标准器湿度显示分辨力为0.01%RH，区间半宽0.005%RH，按均匀分布，则分辨力引入的标准不确定度分量：

　　= 0.003%RH

　　标准器分辨力引入的不确定度分量小于测量重复性引入的不确定分量，故标准器分辨力引入的不确定度分量可忽略。

　　D.4合成标准不确定度

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　　16

　　表D2标准不确定度分量汇总表

　　符号

　　不确定度来源

　　标准不确定度

　　测量重复性

　　0.14%RH

　　标准器湿度修正值

　　0.5%RH

　　标准器湿度稳定性

　　0.29%RH

　　由于以上标准不确定度分量相互独立，则合成标准不确定度 为：

　　D.5扩展不确定度

　　取包含因子k=2，湿度上偏差校准结果的扩展不确定度为：

　　U=k× =1.2%RH

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　　附录E

　　二氧化碳浓度示值误差不确定度评定示例

　　E.1概述

　　E.1.1被测对象

　　二氧化碳培养箱，二氧化碳浓度指示分辨力为0.1%，校准点为5%。

　　E.1.2测量标准

　　二氧化碳分析仪

　　E.1.3校准方法

　　按照本规范的要求，将二氧化碳气体传感器放置在培养箱的中心点上(即O点)，并将培养箱的CO2浓度设定到5%，开始运行。待设备稳定后开始记录。每2min记录一次，共记录3次，取平均值作为该点的测量结果。

　　E.2 测量模型

　　(E.1)

　　式中： ——二氧化碳浓度示值误差，%;

　　——培养箱显示二氧化碳浓度的平均值，%;

　　——二氧化碳浓度示值误差，%。

　　E.3 标准不确定度分量

　　E.3.1测量重复性引入的标准不确定度分量

　　以设定二氧化碳浓度为5%为例，用气体检测仪测得二氧化碳浓度值，二者差值数据见表：

　　表E1 测量数据

　　测量次数

　　1

　　2

　　3

　　4

　　5

　　6

　　7

　　8

　　9

　　10

　　平均值

　　差值(%)

　　0.12

　　0.15

　　0.10

　　0.13

　　0.15

　　0.16

　　0.15

　　0.17

　　0.17

　　0.19

　　0.15

　　用贝塞尔公式计算单次实验标准偏差：

　　由3次重复测量引入的标准不确定度： = 0.015%

　　E.3.2培养箱分辨力引入的标准不确定度分量

　　培养箱分辨力为0.1%，不确定度区间半宽为0.05%，服从均匀分布，则分辨力引

　　JJF(晋)138–2025

　　18

　　入的标准不确定度分量：

　　0.029%

　　培养箱分辨力引入的不确定度分量大于测量重复性引入的不确定分量，故测量重复性引入的不确定度分量可忽略。

　　E.3.3标准器准确度引入的标准不确定分量

　　二氧化碳分析仪的最大允许误差为±2%FS，测量范围(0～20)%，则二氧化碳分析仪准确度引入的标准不确定度分量：

　　=2%×(20-0)/ =0.23%

　　E.3.4标准器二氧化碳分析仪分辨力引入的标准不确定度分量

　　标准器显示分辨力为0.01%，区间半宽0.005%，按均匀分布，则分辨力引入的标准不确定度分量：

　　= 0.003%

　　标准器分辨力引入的不确定度分量小于测量重复性引入的不确定分量，故标准器分辨力引入的不确定度分量可忽略。

　　E.4合成标准不确定度

　　表E2标准不确定度分量汇总表

　　符号

　　不确定度来源

　　标准不确定度

　　培养箱分辨力

　　0.029%

　　标准器修正值

　　0.23%

　　由于以上标准不确定度分量相互独立，则合成标准不确定度

　　为： =0.23%

　　E.5 扩展不确定度

　　取包含因子k=2，二氧化碳浓度示值误差的校准结果扩展不确定度为：

　　U=k× =0.46%