兩種光干涉甲烷測定器檢定裝置的優劣及選擇

吳華建

【摘 要】根據JJG 667-2006《光干涉甲烷測定器檢定規程》、JJG（煤炭）06-1996《光干涉甲烷測定器檢定裝置》和JJG1040-2008《數字式光干涉甲烷測定器檢定儀》的要求， 以及作者長期的檢定操作經驗，對兩種類型的光干涉甲烷測定器檢定裝置的工作原理、結構、使用性能等方面進行了介紹和優缺點的分析，并給出相應的解決辦法，對于各級礦山計量機構進行設備選型提供了參考依據。

【關鍵詞】甲烷 測定器 裝置

光干涉式甲烷測定器是我國煤礦目前使用比較廣泛的攜帶式甲烷測定器，它與催化燃燒式甲烷測定器相比，具有測量范圍大，穩定性強等特點。

目前光干涉式甲烷測定器的檢定有標準氣樣法和壓力校驗法，依據JJG 667-2006《光干涉甲烷測定器檢定規程》的要求，一般采用壓力法來檢定。用于檢定光干涉甲烷測定器的檢定裝置有兩種，一種是水柱式光干涉甲烷測定器檢定裝置（下文稱水柱式檢定裝置），一種是數字式光干涉甲烷測定器檢定儀（下文稱數字式檢定裝置）。本文通過分析兩種檢定裝置的優劣性及如何應對遇到的困難，來幫助各個檢定機構選擇檢定用的標準器。

1裝置的結構原理

水柱式檢定裝置（見圖1）的主體部分是以蒸餾水為工作介質的標準液體壓力計，其主要有單量限和雙量限兩種結構形式。裝置內部由膠管、三通和開關閥門等連接水柱計與蓄水罐。在標準狀態下，該裝置的氣密性較好，但長期使用過程中，由于經常開關儀器磨損，會造成開關閥門、膠管、三通等部位漏水漏氣，天氣炎熱、環境濕度過低等原因會造成蒸餾水的蒸發。備用一兩個開關配件來替換，備用一桶純凈水隨時添加就可以很好的解決這些問題。

圖1

數字式檢定裝置（見圖2）是由壓力傳感器、處理器和顯示器組成，內部連接管路較少，氣密性良好。但是由于對環境要求較高，在使用過程中預熱時間不夠容易造成儀器輸出信號的不穩定，顯示數據會有一定范圍的波動。解決方法是在檢定之前先將該儀器開機預熱1～2小時，控制試驗室溫度波動在1℃左右。

圖2

2 裝置的操作

水柱式檢定裝置由于內部結構較為復雜，在操作過程中應注意各個閥門的開關。泄壓閥關閉的時候應注意水柱位置不能低于零位，雙量限水柱式檢定裝置還應注意（0～4）%CH4濃度段檢定微壓計的開關閥門和（4～10）%CH4濃度段檢定水柱計開的關閥門不應同時開啟或關閉。如操作不熟練，容易將蒸餾水抽入加壓泵中，造成儀器缺水或加壓泵生銹腐蝕漏氣，而無法繼續使用。檢定人員只要熟讀使用說明書，勤操作，便能夠避免以上問題發生。

數字式檢定裝置操作簡單，儀表盤上均有明確的操作指示，但應注意檢定儀的測量范圍，不應超范圍使用，否則容易造成內部壓力傳感器的準確度下降。

3 裝置的精度及適用范圍

水柱式檢定裝置依據JJG（煤炭）06-1996《光干涉甲烷測定器檢定裝置》的要求，單量限裝置允許誤差為±0.015%CH4，雙量限（0～4）%CH4段允許誤差為±0.015%CH4、（4～10）%CH4段允許誤差為±0.060%CH4。（4～10）%CH4濃度段允許誤差略大，但滿足檢定要求。其僅能用于（0～10）%CH4的光干涉甲烷測定器檢定，不能用于（0～100）%CH4的光干涉甲烷測定器檢定。

數字式檢定裝置依據JJG1040-2008《數字式光干涉甲烷測定器檢定儀》的要求，（0～10）%CH4檢定范圍允許誤差為±0.016%CH4、（0～100）%CH4檢定范圍允許誤差為±0.12%CH4，允許誤差較小，滿足檢定要求。其可以用于（0～10）%CH4和（0～100）%CH4的光干涉甲烷測定器檢定。

4 其他

水柱式檢定裝置為純物理原理，只要保證所加液體為純凈水，裝置就會保持穩定，整機及配件價格較為便宜，可使用較長時間并且易于維護和維修。不過由于所讀數據為毫米水柱高度，需要將所讀取的數據人工或查表換算為甲烷濃度。根據檢定規程的要求，其檢定周期為兩年。

數字式檢定裝置為電子原理，通過壓力傳感器將檢測到的壓力信號轉換為電信號，再經過信號處理轉換，A/D放大后，由微處理器直接計算出甲烷濃度，檢測速度快、效率高。但裝置內部壓力傳感器的優劣決定了數字式檢定裝置的使用性能。如果壓力傳感器質量不佳，在使用過程中容易發生漂移，對于檢定結果將造成很大的影響，并且不易發現。傳感器為靈敏元件不易維修，且價格較為昂貴。根據檢定規程的要求，其檢定周期為一年。

5 結語

現目前水柱式和數字式的光干涉甲烷測定器檢定裝置各有優缺點，對于較小規模的檢定機構建議選擇水柱式光干涉甲烷測定器檢定裝置，對于較大規模的檢定機構建議選擇數字式光干涉甲烷測定器檢定裝置。