田郁郁，王志鵬，范 穎

（天津市計(jì)量監(jiān)督檢測科學(xué)研究院，天津 300192）

氣體檢測儀在線計(jì)量裝置研究

田郁郁，王志鵬，范 穎

（天津市計(jì)量監(jiān)督檢測科學(xué)研究院，天津 300192）

為保障石油化工等行業(yè)的安全生產(chǎn)，各類氣體檢測儀獲得廣泛應(yīng)用。本文結(jié)合實(shí)際檢定工作，針對(duì)傳統(tǒng)檢定方式的缺陷，設(shè)計(jì)了一種氣體檢測儀在線計(jì)量裝置。采用En值法將該裝置配置的標(biāo)準(zhǔn)氣體與國家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)氣體進(jìn)行比對(duì)。結(jié)果表明，該裝置的稀釋方法可靠，可應(yīng)用于各類氣體檢測儀的檢定。

氣體檢測儀；在線計(jì)量；En值法

1 概論

隨著化學(xué)工業(yè)的快速發(fā)展，易燃易爆及有毒有害氣體種類增加，及時(shí)獲知空氣中目標(biāo)氣體的含量對(duì)避免爆炸、中毒事故非常重要。因此，各類氣體檢測儀、報(bào)警器被廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測中，其量值準(zhǔn)確與否事關(guān)人們生命財(cái)產(chǎn)安全。

傳統(tǒng)的在線檢定方式需一名檢定人員到檢測儀安裝處并通入氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，在控制器一端，由另一名檢定人員觀測示值及報(bào)警狀況。此種方式有以下幾點(diǎn)不足：第一，在石化、鋼鐵等工廠現(xiàn)場，一些檢測儀安裝位置極高，受現(xiàn)場管路遮擋，天梯、升降車無處安放，難以觸及；第二，檢定氣體檢測儀、報(bào)警器的示值誤差，通常至少需要三個(gè)濃度值的氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，單一工作人員無法同時(shí)攜帶，造成檢定效率低下。第三，若采取離線檢定方式，將檢測儀全部拆卸，放置在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行檢定，也有重大隱患：檢測儀與生產(chǎn)裝置之間通常存在著耦合關(guān)系，同時(shí)聯(lián)動(dòng)報(bào)警與電閘，稍有疏漏便會(huì)造成不可逆的損失。所以，現(xiàn)急需一種在線計(jì)量裝置，以應(yīng)對(duì)安裝于各處、量程迥異的檢測儀的檢定，拓展計(jì)量對(duì)象，提高檢定效率。

2 氣體檢測儀在線計(jì)量裝置的設(shè)計(jì)及可靠性驗(yàn)證

本文設(shè)計(jì)了一種氣體檢測儀在線計(jì)量裝置，如圖1所示。該裝置的核心部件為動(dòng)態(tài)稀釋裝置，其配氣原理為質(zhì)量流量混合法，配氣不確定度Urel=1.1%（k=2）。

圖1 氣體檢測儀在線計(jì)量裝置結(jié)構(gòu)簡圖

為驗(yàn)證該裝置的可靠性，本文采取了En值法[1]，將該裝置配置的標(biāo)準(zhǔn)氣體與國家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)氣體進(jìn)行比對(duì)。在相同測量條件下，用兩種標(biāo)準(zhǔn)氣體對(duì)同一臺(tái)氧氣分析器進(jìn)行測量[2-3]，其中國家一級(jí)氣體測量所得的示值誤差和重復(fù)性結(jié)果分別如表1和表2所示。

表1 氧分析器示值誤差（國家一級(jí)氣體測量結(jié)果）

表2 氧分析器測量重復(fù)性（國家一級(jí)氣體測量結(jié)果）

對(duì)于12.6%的氧氣標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的測量，其A類不確定度為：

由氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)引入的不確定度為：

由儀器分辨率引入的不確定度為：

所以，其擴(kuò)展不確定度為：

同理，對(duì)于濃度為506 μmol/mol的氧氣標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，其測量結(jié)果的擴(kuò)展不確定度為Urel=1.1%（k=2）。

利用本裝置將高濃度氧氣稀釋至與國家一級(jí)氣體相同的濃度，測量所得的示值誤差和重復(fù)性結(jié)果分別如表3和表4所示。

表3 氧分析器示值誤差（本裝置所配標(biāo)準(zhǔn)氣體測量結(jié)果）

表4 氧分析器測量重復(fù)性（本裝置所配標(biāo)準(zhǔn)氣體測量結(jié)果）

按上述計(jì)算方法，對(duì)所配制的12.61%的氧氣，其擴(kuò)展不確定度為Urel=1.4%（k=2）。對(duì)所配制的504.2 μmol/mol的氧氣，其擴(kuò)展不確定度為Urel=1.2%（k=2）。

以En值法判定所配制的氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的可靠性，利用公式可得結(jié)果如下：對(duì)于12.61%的氧氣，En=0.05≤1，故該稀釋方法可靠；對(duì)于504.2 μmol/mol的氧氣，En=0.004≤1，故該稀釋方法可靠。

3 結(jié)語

本裝置在（10-6-10-2）mol/mol濃度范圍內(nèi)所配制的標(biāo)準(zhǔn)氣體Urel=1.1%（k=2），符合各氣體檢測儀檢定規(guī)程的要求。與國家一級(jí)氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)比對(duì)結(jié)果表明，該裝置的稀釋方法可靠。本裝置同樣適用于硫化氫、二氧化硫、氨氣等活潑氣體的標(biāo)物配置，從而實(shí)現(xiàn)了即配即用，其量值更為準(zhǔn)確，可應(yīng)對(duì)安裝于各處、量程迥異的氣體檢測儀的檢定。

1中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.JJG 365-2008 電化學(xué)氧測定儀[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008.

2中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.JJG 945-2010 微量氧分析儀[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2010.

3中國合格評(píng)定國家認(rèn)可委員會(huì).CNAS-GL02：2014能力驗(yàn)證結(jié)果的統(tǒng)計(jì)處理和能力評(píng)價(jià)指南[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2014.

Research of On-line Measuring Device of Gas Detector

Tian Yuyu, Wang Zhipeng, Fan Ying
(Tianjin Institute of Metrological Supervision Testing, Tianjin 300192, China)

To ensure the safety producing of petroleum, chemical and related industries, Various types of gas detector was widely used. In this paper, basing on the actual testing work, aiming at the defects of the traditional test method, an on-line measuring device of gas detector was designed. The standard gas of the device was compared with the national standard gas by using En value method, The results showed that The dilution method of this device is reliable, it can be applied to the testing of various types of gas detector.

gas detector; on-line testing; En value method

TH83

A

1008-9500(2017)05-0080-03

2017-03-19

田郁郁（1985-），男，天津人，碩士研究生，工程師，從事化學(xué)計(jì)量工作。