氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)分裝后用于現(xiàn)場(chǎng)檢定校準(zhǔn)的可行性研究

【摘要】本文通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，重點(diǎn)研究標(biāo)準(zhǔn)氣體壓力分裝法對(duì)標(biāo)準(zhǔn)氣體準(zhǔn)確度的影響。采用多種氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)和不同型號(hào)氣體報(bào)警儀進(jìn)行測(cè)量，觀察標(biāo)準(zhǔn)氣體分裝前后對(duì)氣體報(bào)警儀測(cè)量數(shù)據(jù)的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，氣體報(bào)警儀在分裝前后測(cè)量結(jié)果可以滿足檢定或校準(zhǔn)的要求。從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、操作方面分析，該方法具有可行性。未來可進(jìn)一步擴(kuò)大實(shí)驗(yàn)范圍及關(guān)注標(biāo)準(zhǔn)氣體分裝技術(shù)的智能化開發(fā)和應(yīng)用，為相關(guān)領(lǐng)域氣體檢測(cè)提供有力支持。

【關(guān)鍵詞】氣體檢測(cè)報(bào)警儀；氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)；壓力分裝法；檢定；校準(zhǔn)

【DOI編碼】10.3969/j.issn.1674-4977.2024.06.063

【基金項(xiàng)目】江蘇省市場(chǎng)監(jiān)督管理局科技計(jì)劃項(xiàng)目（KJ2023070）：便攜背包式氣體檢測(cè)器現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量裝置；省市市場(chǎng)監(jiān)管局配套資金（KJ2023070）：便攜背包式氣體檢測(cè)器現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量裝置。

Feasibility Study on the Use of Gas Reference Materials after Subpackaging for On-site Verification and Calibration

LU Tiancheng

（Yangzhou Inspection and Testing Center， Yangzhou 225000， China）

Abstract： Through comparative experimental data， this paper focuses on studying the impact of the pressure subpackaging method of standard gases on the accuracy of the standard gases. Various gas reference materials and different types of gas detectors were used for measurement to observe the impact of the standard gas subpackaging on the measurement data of the gas detectors before and after subpackaging. The experimental results show that the measurement results of the gas detectors before and after subpackaging can meet the requirements of verification or calibration. From the aspects of technology， economy， and operation， this method is feasible. In the future， the scope of experiments can be further expanded， and attention can be paid to the intelligent development and application of standard gas subpackaging technology， providing strong support for gas detection in related fields.

Keywords： gas detection alarm； gas reference material； pressure subpackaging method； verification； calibration

0引言

在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，氣體檢測(cè)設(shè)備的準(zhǔn)確性直接關(guān)系到生產(chǎn)安全和產(chǎn)品質(zhì)量。可燃?xì)怏w報(bào)警器、有毒氣體檢測(cè)儀等設(shè)備需要定期進(jìn)行檢定校準(zhǔn)，以確保其測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)為這些設(shè)備的校準(zhǔn)提供了可靠的依據(jù)。在環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，對(duì)大氣中各種污染物的準(zhǔn)確檢測(cè)離不開氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。例如，對(duì)空氣中二氧化硫、氮氧化物等污染物的監(jiān)測(cè)，需要使用相應(yīng)的氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行校準(zhǔn)，以保證監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可比性。在醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域，一些醫(yī)療設(shè)備，如血?dú)夥治鰞x、麻醉機(jī)等，需要使用氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行校準(zhǔn)，以確保醫(yī)療診斷和治療的準(zhǔn)確性和安全性。

傳統(tǒng)的將氣體檢測(cè)設(shè)備送回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行檢定校準(zhǔn)的方式存在耗時(shí)較長(zhǎng)、影響生產(chǎn)連續(xù)性、在運(yùn)輸過程中損壞設(shè)備等弊端。將氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)分裝后帶到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行檢定校準(zhǔn)，可以顯著提高工作效率，減少設(shè)備停機(jī)時(shí)間，滿足現(xiàn)代生產(chǎn)和檢測(cè)的需求。目前，氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的分裝技術(shù)主要包括壓力分裝法、質(zhì)量流量分裝法等。壓力分裝法因操作簡(jiǎn)單、成本較低等優(yōu)勢(shì)而被廣泛應(yīng)用。然而，對(duì)于壓力分裝法是否會(huì)影響氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的準(zhǔn)確度這個(gè)問題一直存在爭(zhēng)議。因此，需要通過科學(xué)的實(shí)驗(yàn)研究來驗(yàn)證壓力分裝法的可靠性，為其在現(xiàn)場(chǎng)檢定和校準(zhǔn)中的應(yīng)用提供依據(jù)。

本研究的主要目的是通過實(shí)驗(yàn)對(duì)比氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)分裝前后在實(shí)際氣體報(bào)警儀檢定中的數(shù)據(jù)，評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)氣體壓力分裝法對(duì)標(biāo)準(zhǔn)氣體準(zhǔn)確度的影響，從而確定氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)分裝后用于現(xiàn)場(chǎng)檢定或校準(zhǔn)的可行性，進(jìn)而將標(biāo)準(zhǔn)氣體分裝技術(shù)應(yīng)用到現(xiàn)場(chǎng)檢定或校準(zhǔn)工作中，提高檢定或校準(zhǔn)的工作效率，推動(dòng)氣體檢測(cè)儀計(jì)量技術(shù)的發(fā)展。

1研究方法

1.1實(shí)驗(yàn)設(shè)備

1.1.1氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)

選用多種常見的氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，如丙烷、甲烷、硫化氫、氧氣、一氧化碳等，其濃度范圍涵蓋了相關(guān)檢定規(guī)程要求的各個(gè)測(cè)量點(diǎn)。這些氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)均來自具有資質(zhì)的生產(chǎn)廠家，質(zhì)量符合國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

1.1.2氣體報(bào)警儀

選擇由3個(gè)廠家生產(chǎn)的，5種不同型號(hào)、性能比較穩(wěn)定的氣體報(bào)警儀，以確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的適用性。

1.1.3分裝設(shè)備

適用壓力分裝法的分裝設(shè)備，包括高壓氣瓶、減壓閥、分裝容器等。分裝設(shè)備的性能穩(wěn)定、可靠，能夠滿足實(shí)驗(yàn)要求。

1.2實(shí)驗(yàn)步驟

1）用未分裝的氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)對(duì)氣體報(bào)警儀進(jìn)行檢定，記錄下檢定數(shù)據(jù)。在檢定過程中，嚴(yán)格按照氣體報(bào)警儀的檢定規(guī)程進(jìn)行操作，確保檢定結(jié)果的準(zhǔn)確性。2）使用壓力分裝法將氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)分裝到其他容器中。在分裝過程中，嚴(yán)格控制分裝過程中外來因素帶來的影響，確保分裝過程的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。3）使用分裝后的氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)對(duì)同一氣體報(bào)警儀進(jìn)行檢定，記錄下檢定數(shù)據(jù)。在檢定過程中，保持實(shí)驗(yàn)條件與使用未分裝氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)時(shí)一致，以確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果具有可比性。

1.3數(shù)據(jù)采集與分析

1.3.1數(shù)據(jù)采集

采集的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)包括5種類別的氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)分別在3種不同濃度條件下分裝前后的測(cè)量數(shù)據(jù)。為了確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，在每個(gè)實(shí)驗(yàn)條件下進(jìn)行6次重復(fù)實(shí)驗(yàn)，得到分裝前后的2組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

1.3.2數(shù)據(jù)的計(jì)算方法

2實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與結(jié)果分析

2.1實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

2.1.1關(guān)于空氣中丙烷標(biāo)準(zhǔn)氣體的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

選用南京紅健特種氣體有限公司生產(chǎn)的4 L裝的氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（Ur = 1.5%，k = 2），分裝到2 L南京紅健特種氣體有限公司提供的標(biāo)準(zhǔn)氣瓶中。被檢設(shè)備為成都安可信電子股份有限公司生產(chǎn)的GTY-AEC2335bN型可燃?xì)怏w檢測(cè)報(bào)警器（檢測(cè)丙烷氣體），測(cè)得數(shù)據(jù)見表1。

2.1.2關(guān)于空氣中甲烷標(biāo)準(zhǔn)氣體的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

選用南京紅健特種氣體有限公司生產(chǎn)的4 L裝的氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（Ur = 1.5%，k = 2），分裝到2 L南京紅健特種氣體有限公司提供的標(biāo)準(zhǔn)氣瓶中。被檢設(shè)備為成都安可信電子股份有限公司生產(chǎn)的GTY-AEC2335bN型可燃?xì)怏w檢測(cè)報(bào)警器（檢測(cè)甲烷氣體），測(cè)得數(shù)據(jù)見表2。

2.1.3關(guān)于氮?dú)庵辛蚧瘹錁?biāo)準(zhǔn)氣體的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

選用中國計(jì)量科學(xué)研究院生產(chǎn)的4 L裝的氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（Ur = 1.5%，k = 2），分裝到2 L中國測(cè)試技術(shù)研究院提供的標(biāo)準(zhǔn)氣瓶中。被檢設(shè)備為霍尼維爾公司生產(chǎn)的型號(hào)為L(zhǎng)umidor Minimax XP的硫化氫氣體檢測(cè)儀，測(cè)得數(shù)據(jù)見表3。

2.1.4關(guān)于氮?dú)庵醒鯕鈽?biāo)準(zhǔn)氣體的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

選用中國測(cè)試技術(shù)研究院生產(chǎn)的4 L裝的氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（Ur = 1%，k = 3），分裝到2 L中國測(cè)試技術(shù)研究院提供的標(biāo)準(zhǔn)氣瓶中。被檢設(shè)備為梅思安（中國）安全設(shè)備有限公司生產(chǎn)的型號(hào)為ALTAIR5四合一氣體檢測(cè)儀，測(cè)得數(shù)據(jù)見表4。

2.1.5關(guān)于空氣中一氧化碳標(biāo)準(zhǔn)氣體的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

選用中國測(cè)試技術(shù)研究院生產(chǎn)的4 L裝的氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（Ur = 1%，k = 3），分裝到2 L中國測(cè)試技術(shù)研究院提供的標(biāo)準(zhǔn)氣瓶中。被檢設(shè)備為梅思安（中國）安全設(shè)備有限公司ALTAIR5生產(chǎn)的型號(hào)為ALTAIR5四合一氣體檢測(cè)儀，測(cè)得數(shù)據(jù)見表5。

2.2結(jié)果分析

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，不同標(biāo)準(zhǔn)氣體，不同濃度在相同的測(cè)量條件下，分裝前后兩組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的||En值均小于1，表明分裝前后的標(biāo)準(zhǔn)氣體測(cè)量結(jié)果沒有發(fā)生大的偏離，實(shí)驗(yàn)結(jié)果滿意，標(biāo)準(zhǔn)氣體分裝后用于現(xiàn)場(chǎng)檢定或校準(zhǔn)具有可行性。

這種結(jié)果證明壓力分裝法在分裝過程中，氣體的濃度并沒有發(fā)生改變。雖然氣體從高壓氣瓶分裝到其他容器中，壓力發(fā)生了變化，但氣體的物質(zhì)的量和體積的比例關(guān)系保持不變，從而保證了氣體濃度的準(zhǔn)確性。

3氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)分裝后用于現(xiàn)場(chǎng)檢定校準(zhǔn)的可行性分析

3.1技術(shù)可行性

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看，標(biāo)準(zhǔn)氣體壓力分裝法在技術(shù)上是可行的。由于壓力分裝法沒有影響氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的準(zhǔn)確度，因而可以在現(xiàn)場(chǎng)使用分裝后的氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)對(duì)氣體檢測(cè)器進(jìn)行檢定校準(zhǔn)。

壓力分裝法的操作相對(duì)簡(jiǎn)單，工作人員只需經(jīng)過簡(jiǎn)單培訓(xùn)就可以進(jìn)行操作。在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行檢定校準(zhǔn)操作時(shí)，可根據(jù)實(shí)際情況靈活調(diào)整氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的分裝量和分裝濃度，以滿足不同氣體檢測(cè)設(shè)備的檢定校準(zhǔn)需求。

3.2經(jīng)濟(jì)可行性

將氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)分裝后用于現(xiàn)場(chǎng)檢定校準(zhǔn)，可以減少氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的運(yùn)輸成本和儲(chǔ)存成本。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需求進(jìn)行分裝，避免了大量氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的運(yùn)輸，從而降低了成本。

現(xiàn)場(chǎng)檢定校準(zhǔn)可以提高工作效率，減少設(shè)備停機(jī)時(shí)間，為企業(yè)帶來經(jīng)濟(jì)效益。例如，在工業(yè)生產(chǎn)過程中，及時(shí)對(duì)氣體檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行校準(zhǔn)可以避免因設(shè)備故障而導(dǎo)致的生產(chǎn)事故，減少經(jīng)濟(jì)損失。

另外，分裝后的標(biāo)準(zhǔn)氣體體積和重量都大幅縮小，降低了工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，進(jìn)而降低人員成本，提高競(jìng)爭(zhēng)力。

4結(jié)論

4.1研究成果總結(jié)

4.2研究的局限性和展望

雖然本研究在實(shí)驗(yàn)中選擇了多種氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)和氣體報(bào)警儀，但仍然不能完全代表所有的標(biāo)準(zhǔn)氣體分裝的可行性。在今后的研究中，可以擴(kuò)大實(shí)驗(yàn)范圍，選擇更多類型的標(biāo)準(zhǔn)氣體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以進(jìn)一步驗(yàn)證研究結(jié)果的普遍性。

隨著氣體檢測(cè)技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的要求也會(huì)越來越高。氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)分裝技術(shù)的應(yīng)用可以在保障溯源的基礎(chǔ)上，提高檢定或校準(zhǔn)設(shè)備的便攜性，為開發(fā)智能氣體檢測(cè)儀的檢定校準(zhǔn)裝備提供更多的便利，讓氣體檢測(cè)儀計(jì)量技術(shù)在智能化發(fā)展的道路上更進(jìn)一步。

6結(jié)束語

綜上所述，氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)分裝后用于現(xiàn)場(chǎng)檢定或校準(zhǔn)是可行的。通過采取有效的質(zhì)量控制措施可以確保氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)在現(xiàn)場(chǎng)檢定或校準(zhǔn)中的準(zhǔn)確性和可靠性，為工業(yè)生產(chǎn)、環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域的氣體檢測(cè)計(jì)量技術(shù)提供有力的支持。

【參考文獻(xiàn)】

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【作者簡(jiǎn)介】

蘆天成，男，1981年出生，高級(jí)工程師，學(xué)士，研究方向?yàn)闅怏w檢測(cè)報(bào)警儀計(jì)量技術(shù)。

（編輯：于淼）