氣體檢測儀在線計量裝置研究

田郁郁，王志鵬，范 穎

（天津市計量監(jiān)督檢測科學研究院，天津 300192）

氣體檢測儀在線計量裝置研究

田郁郁，王志鵬，范 穎

（天津市計量監(jiān)督檢測科學研究院，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用。本文結(jié)合實際檢定工作，針對傳統(tǒng)檢定方式的缺陷，設計了一種氣體檢測儀在線計量裝置。采用En值法將該裝置配置的標準氣體與國家一級標準氣體進行比對。結(jié)果表明，該裝置的稀釋方法可靠，可應用于各類氣體檢測儀的檢定。

氣體檢測儀；在線計量；En值法

1 概論

隨著化學工業(yè)的快速發(fā)展，易燃易爆及有毒有害氣體種類增加，及時獲知空氣中目標氣體的含量對避免爆炸、中毒事故非常重要。因此，各類氣體檢測儀、報警器被廣泛應用于環(huán)境監(jiān)測中，其量值準確與否事關人們生命財產(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準物質(zhì)，在控制器一端，由另一名檢定人員觀測示值及報警狀況。此種方式有以下幾點不足：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、報警器的示值誤差，通常至少需要三個濃度值的氣體標準物質(zhì)，單一工作人員無法同時攜帶，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，放置在實驗室中進行檢定，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系，同時聯(lián)動報警與電閘，稍有疏漏便會造成不可逆的損失。所以，現(xiàn)急需一種在線計量裝置，以應對安裝于各處、量程迥異的檢測儀的檢定，拓展計量對象，提高檢定效率。

2 氣體檢測儀在線計量裝置的設計及可靠性驗證

本文設計了一種氣體檢測儀在線計量裝置，如圖1所示。該裝置的核心部件為動態(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 氣體檢測儀在線計量裝置結(jié)構簡圖

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

表1 氧分析器示值誤差（國家一級氣體測量結(jié)果）

表2 氧分析器測量重復性（國家一級氣體測量結(jié)果）

對于12.6%的氧氣標準物質(zhì)的測量，其A類不確定度為：

由氣體標準物質(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，其擴展不確定度為：

同理，對于濃度為506 μmol/mol的氧氣標準物質(zhì)，其測量結(jié)果的擴展不確定度為Urel=1.1%（k=2）。

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

表3 氧分析器示值誤差（本裝置所配標準氣體測量結(jié)果）

表4 氧分析器測量重復性（本裝置所配標準氣體測量結(jié)果）

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

以En值法判定所配制的氣體標準物質(zhì)的可靠性，利用公式可得結(jié)果如下：對于12.61%的氧氣，En=0.05≤1，故該稀釋方法可靠；對于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)所配制的標準氣體Urel=1.1%（k=2），符合各氣體檢測儀檢定規(guī)程的要求。與國家一級氣體標準物質(zhì)比對結(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物配置，從而實現(xiàn)了即配即用，其量值更為準確，可應對安裝于各處、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)督檢驗檢疫總局.JJG 365-2008 電化學氧測定儀[S].北京：中國標準出版社，2008.

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

3中國合格評定國家認可委員會.CNAS-GL02：2014能力驗證結(jié)果的統(tǒng)計處理和能力評價指南[S].北京：中國標準出版社，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，從事化學計量工作。