氣體檢測報警器檢定裝置關鍵技術研究

魯長斌

（大慶石化機械廠有限公司，黑龍江大慶 163000）

1 氣體檢測報警器的原理及分類

1.1 氣體檢測報警器的工作原理

探測器中的報警機制是氣體檢測報警器的主要構成部分。在探測器里安設傳感器，可以對氣體濃度進行檢驗。探測器能夠把傳感器所測出的氣體濃度信號通過儀器檢測轉化成另一種電信號，通過線纜將電信號傳送到報警控制器。電信號會在控制器內再次轉變為數字信號，傳送到下一階段的報警器。氣體檢測報警器里設置了報警設定值，當傳感器的氣體濃度大于設定值時，會自動發出警報進行提醒。

1.2 氣體檢測報警器的分類

1.2.1 根據使用場所進行分類

（1）作為一種新型報警器，便攜式的氣體檢測報警器有其獨特優點，設計小巧，便于攜帶安裝，可在不同壞境下進行氣體檢測。

（2）固定式氣體檢測報警器和便攜式氣體檢測報警器不同，只能在固定工作地點使用。

1.2.2 按測試對象分類

（1）催化燃燒式可燃氣體檢測報警器，能夠對多種可燃氣體進行檢測。

（2）電化學式可燃氣體檢測報警器，能夠檢驗到CO、NO 等諸多有毒氣體。

（3）紅外線可燃氣體檢測報警器，可以檢驗可燃氣體。

2 氣體檢測報警器檢定方法及注意事項

2.1 檢定方法

計量檢定氣體檢測報警器時，要依據檢定要求開展檢定實驗，同時還要對獲取的檢定實驗數據做出準確運算。通常，檢定工作主要參照《可燃氣體檢測報告器檢定規程》。本文進行的檢定操作以及參數運算，也是參考這個規程的有關內容。具體的檢定方法如下。

（1）對外觀和結構進行檢查。確認氣體檢測報警器外表沒有生銹現象，還要保證氣體檢測報警器硬件的質量，以免影響工作。

（2）對標志和標識進行檢查。檢定前要先檢驗氣體檢測報警器的標志以及標識。

（3）通電檢查。氣體檢測報警器在完成通電情況下，要檢查氣體檢測報警器是否可以有效使用，以及數據顯示屏能否正常使用。

（4）報警功能檢查。氣體檢測報警器具有自身報警點，向氣體檢測報警器通入比其報警點高的氣體，檢查氣體檢測報警器是否有聲光等報警信號。

（5）絕緣電阻。測試不給報警器通電情況下的絕緣電阻值是否達到標準。

（6）示值誤差。氣體檢測之前要先做通電預熱，時間要達到5 min。等到預熱達到標準要求后，開啟電瓶開關，然后使用流量控制器，將流量保持在500 mL/min 左右。然后向氣體檢測報警器灌進零點氣體，并進行調控。接著依次往氣體檢測報警器灌入足夠濃度的標準氣體，等氣體檢測報警器中的數值趨于平穩以后，對其進行記錄。要注意的是，對各個濃度的氣體要進行3 次檢測。

2.2 注意事項

2.2.1 標準氣體

檢定過程中，要采用我國明確指定的標準氣體，以降低檢定過程中產生誤差的可能性，這樣可以保證數據的精準度達到標準要求。

2.2.2 檢定環境條件

氣體檢測報警器為電子儀器，因此環境會決定檢定結果。如果檢定環境較差，則意味著很有可能出現誤差。下面介紹影響檢定效果的環境因素。

（1）通風條件。可燃氣很容易受到擴散，如果在通風差的環境中檢定，則空氣里的可燃氣體濃度就會變多，并逐漸處于爆炸邊緣，難以保證檢定的精準性。

（2）環境溫度。溫度的變化會影響氣體分子的活力，會導致檢定產生明顯的誤差，因此通常在0 ℃的情況下進行檢定。

查看《可燃氣體檢測報警檢定規程》了解到，在開展檢定時，環境溫度要達到0～40 ℃，相對濕度不應超過85%，要保證通風效果，無干擾。

3 主要參數計算及不確定度分析

3.1 主要參數計算

3.1.1 示值誤差

示值誤差是計量器的測量值與被測量值之間的差，可以充分展示測量儀器的精確性。示值誤差明顯，表示精準性差；示值誤差低，則表示具有很高的精準性。對傳感器進行預熱時，呈現的數據會產生漂移情況。為避免這種情況，要滿足預熱時間，等預熱結束后再開展檢定。

檢定前，通常會以通電方式對氣體檢測報警器進行5 min的預熱。完成預熱后，開啟電瓶開關，把流量調控到500 mL/min上下。然后往氣體檢測報警器灌進零點氣體。緊接著再往氣體檢測報警器灌進120×10-6、500×10-6、700×10-6的氣體。等到氣體檢測報警器中的數據區域平穩以后，進行相應記錄。要對各個濃度的氣體進行3 次檢定。按照C=（C1+C2+C3）/3（重復測量3 次的平均值）和ΔC=C-Co/R×100%（示值誤差）來運算ΔC。通過3 次獲取的實驗數據，運算出3 種ΔC。公式中，C1、C2、C3是3 次測量的報警器示值，C 是灌入氣體檢測報警器標準氣體的濃度值，R 是報警器的滿量程。

依次將120×10-6、500×10-6、700×10-6濃度的氣體灌入氣體檢測報警器，通過鑒定實驗得到實驗數據。3 次報警器示值分別是117×10-6、119×10-6和120×10-6，平均值分別為118.7×10-6、495.3×10-6和689.7×10-6，示值誤差分別為-1.11%、-0.93%和-1.48%。

3.1.2 響應時間

氮氣的作用等同于調零，往氣體檢測報警器里灌進99.99%濃度的氮氣，然后做好氣體檢測報警器的零點調試工作。然后再向報警器里灌進40%滿量程的氣體，等到氣體檢測報警器中的數據平穩后，做好相應記錄。然后立即灌注氮氣，之后往氣體檢測報警器里放入氮氣，而且要進行計時。等到氣體檢測報警器中的數據值為首次測量穩定值的90%后，立即結束計時。將此方法重復3 遍，得到的平均值就是氣體檢測報警器的響應時間T=（t1+t2+t3）/3。

3.2 確定度分析

檢定時會因多種因素影響，造成檢定不是十分準確，進而出現不確定度。如果運算結果和被測量值差距不大，則表明不確定度小、精準度高，反之，則表明不確定度明顯、精準度低。

3.2.1 不確定度來源

影響氣體檢測報警器示值誤差的不確定因素有：①標準氣體的定值不穩定；②氣體受到稀釋，因為流量具有不確定度，進而形成檢定的不確定度；③所處檢定環境、工作人員的能力等因素。

3.2.2 輸入量的標準不確定度評定

（1）標準氣體的定值不確定度產生的不確定度urel（C01）。根據相關規定，標準氣體定值的不確定度不超過2.0%，則標準氣體的定值不確定度形成的不確定度為urel（C01）=2.0%/2=1.0%。

（2）標準氣體西式裝置形成的不確定度urel（C02）。C標=C樣+F樣/F稀+F樣，其中C標是所配標準氣體的濃度，C樣是被稀釋樣品氣體的濃度，F樣是被稀釋樣品氣體的流量，F稀是稀釋氣體的流量。稀釋裝置產生的不確定度，主要是流通氣體的流量變化所致，主要體現在流量的重復性中。目前主要是用RSD=，其中，C 是10 次測量的平均值，Ci是第i 次的示值。具體實驗數據：顯示流量為120.0 mL/min；10 次實測流量為119.5 mL/min、120.1 mL/min、120.2 mL/min、119.6 mL/min、119.8 mL/min、120.2 mL/min、120.3 mL/min、119.7 mL/min、119.8 mL/min、120.1 mL/min；平均流量為119.9 mL/min；RSD 為0.24%。

對所獲取的實驗數據進行分析、運算后了解到，滿足《可燃氣體檢測報警器檢定規程》的要求。

4 結語

在檢測實驗過程中，介紹氣體的檢測報警器檢定裝置原理，氣體檢測報警器檢定方法和注意事項，以及主要參數計算和不確定度。發現在檢定實驗期間具有一定的誤差，根據檢定所獲取的數據對結果進行不確定度分析，證明檢定氣體檢測報警器的精準性。