氣體檢測報(bào)警器檢定裝置關(guān)鍵技術(shù)研究

魯長斌

（大慶石化機(jī)械廠有限公司，黑龍江大慶 163000）

1 氣體檢測報(bào)警器的原理及分類

1.1 氣體檢測報(bào)警器的工作原理

探測器中的報(bào)警機(jī)制是氣體檢測報(bào)警器的主要構(gòu)成部分。在探測器里安設(shè)傳感器，可以對氣體濃度進(jìn)行檢驗(yàn)。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(zhuǎn)化成另一種電信號，通過線纜將電信號傳送到報(bào)警控制器。電信號會在控制器內(nèi)再次轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號，傳送到下一階段的報(bào)警器。氣體檢測報(bào)警器里設(shè)置了報(bào)警設(shè)定值，當(dāng)傳感器的氣體濃度大于設(shè)定值時(shí)，會自動發(fā)出警報(bào)進(jìn)行提醒。

1.2 氣體檢測報(bào)警器的分類

1.2.1 根據(jù)使用場所進(jìn)行分類

（1）作為一種新型報(bào)警器，便攜式的氣體檢測報(bào)警器有其獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)小巧，便于攜帶安裝，可在不同壞境下進(jìn)行氣體檢測。

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

1.2.2 按測試對象分類

（1）催化燃燒式可燃?xì)怏w檢測報(bào)警器，能夠?qū)Χ喾N可燃?xì)怏w進(jìn)行檢測。

（2）電化學(xué)式可燃?xì)怏w檢測報(bào)警器，能夠檢驗(yàn)到CO、NO 等諸多有毒氣體。

（3）紅外線可燃?xì)怏w檢測報(bào)警器，可以檢驗(yàn)可燃?xì)怏w。

2 氣體檢測報(bào)警器檢定方法及注意事項(xiàng)

2.1 檢定方法

計(jì)量檢定氣體檢測報(bào)警器時(shí)，要依據(jù)檢定要求開展檢定實(shí)驗(yàn)，同時(shí)還要對獲取的檢定實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)做出準(zhǔn)確運(yùn)算。通常，檢定工作主要參照《可燃?xì)怏w檢測報(bào)告器檢定規(guī)程》。本文進(jìn)行的檢定操作以及參數(shù)運(yùn)算，也是參考這個規(guī)程的有關(guān)內(nèi)容。具體的檢定方法如下。

（1）對外觀和結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢查。確認(rèn)氣體檢測報(bào)警器外表沒有生銹現(xiàn)象，還要保證氣體檢測報(bào)警器硬件的質(zhì)量，以免影響工作。

（2）對標(biāo)志和標(biāo)識進(jìn)行檢查。檢定前要先檢驗(yàn)氣體檢測報(bào)警器的標(biāo)志以及標(biāo)識。

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

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

（5）絕緣電阻。測試不給報(bào)警器通電情況下的絕緣電阻值是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。

（6）示值誤差。氣體檢測之前要先做通電預(yù)熱，時(shí)間要達(dá)到5 min。等到預(yù)熱達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求后，開啟電瓶開關(guān)，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(bào)警器灌進(jìn)零點(diǎn)氣體，并進(jìn)行調(diào)控。接著依次往氣體檢測報(bào)警器灌入足夠濃度的標(biāo)準(zhǔn)氣體，等氣體檢測報(bào)警器中的數(shù)值趨于平穩(wěn)以后，對其進(jìn)行記錄。要注意的是，對各個濃度的氣體要進(jìn)行3 次檢測。

2.2 注意事項(xiàng)

2.2.1 標(biāo)準(zhǔn)氣體

檢定過程中，要采用我國明確指定的標(biāo)準(zhǔn)氣體，以降低檢定過程中產(chǎn)生誤差的可能性，這樣可以保證數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.2.2 檢定環(huán)境條件

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

（1）通風(fēng)條件?？扇?xì)夂苋菀资艿綌U(kuò)散，如果在通風(fēng)差的環(huán)境中檢定，則空氣里的可燃?xì)怏w濃度就會變多，并逐漸處于爆炸邊緣，難以保證檢定的精準(zhǔn)性。

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

查看《可燃?xì)怏w檢測報(bào)警檢定規(guī)程》了解到，在開展檢定時(shí)，環(huán)境溫度要達(dá)到0～40 ℃，相對濕度不應(yīng)超過85%，要保證通風(fēng)效果，無干擾。

3 主要參數(shù)計(jì)算及不確定度分析

3.1 主要參數(shù)計(jì)算

3.1.1 示值誤差

示值誤差是計(jì)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(zhǔn)性差；示值誤差低，則表示具有很高的精準(zhǔn)性。對傳感器進(jìn)行預(yù)熱時(shí)，呈現(xiàn)的數(shù)據(jù)會產(chǎn)生漂移情況。為避免這種情況，要滿足預(yù)熱時(shí)間，等預(yù)熱結(jié)束后再開展檢定。

檢定前，通常會以通電方式對氣體檢測報(bào)警器進(jìn)行5 min的預(yù)熱。完成預(yù)熱后，開啟電瓶開關(guān)，把流量調(diào)控到500 mL/min上下。然后往氣體檢測報(bào)警器灌進(jìn)零點(diǎn)氣體。緊接著再往氣體檢測報(bào)警器灌進(jìn)120×10-6、500×10-6、700×10-6的氣體。等到氣體檢測報(bào)警器中的數(shù)據(jù)區(qū)域平穩(wěn)以后，進(jìn)行相應(yīng)記錄。要對各個濃度的氣體進(jìn)行3 次檢定。按照C=（C1+C2+C3）/3（重復(fù)測量3 次的平均值）和ΔC=C-Co/R×100%（示值誤差）來運(yùn)算ΔC。通過3 次獲取的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，運(yùn)算出3 種ΔC。公式中，C1、C2、C3是3 次測量的報(bào)警器示值，C 是灌入氣體檢測報(bào)警器標(biāo)準(zhǔn)氣體的濃度值，R 是報(bào)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(bào)警器，通過鑒定實(shí)驗(yàn)得到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。3 次報(bào)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(yīng)時(shí)間

氮?dú)獾淖饔玫韧谡{(diào)零，往氣體檢測報(bào)警器里灌進(jìn)99.99%濃度的氮?dú)?，然后做好氣體檢測報(bào)警器的零點(diǎn)調(diào)試工作。然后再向報(bào)警器里灌進(jìn)40%滿量程的氣體，等到氣體檢測報(bào)警器中的數(shù)據(jù)平穩(wěn)后，做好相應(yīng)記錄。然后立即灌注氮?dú)?，之后往氣體檢測報(bào)警器里放入氮?dú)猓乙M(jìn)行計(jì)時(shí)。等到氣體檢測報(bào)警器中的數(shù)據(jù)值為首次測量穩(wěn)定值的90%后，立即結(jié)束計(jì)時(shí)。將此方法重復(fù)3 遍，得到的平均值就是氣體檢測報(bào)警器的響應(yīng)時(shí)間T=（t1+t2+t3）/3。

3.2 確定度分析

檢定時(shí)會因多種因素影響，造成檢定不是十分準(zhǔn)確，進(jìn)而出現(xiàn)不確定度。如果運(yùn)算結(jié)果和被測量值差距不大，則表明不確定度小、精準(zhǔn)度高，反之，則表明不確定度明顯、精準(zhǔn)度低。

3.2.1 不確定度來源

影響氣體檢測報(bào)警器示值誤差的不確定因素有：①標(biāo)準(zhǔn)氣體的定值不穩(wěn)定；②氣體受到稀釋，因?yàn)榱髁烤哂胁淮_定度，進(jìn)而形成檢定的不確定度；③所處檢定環(huán)境、工作人員的能力等因素。

3.2.2 輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定

（1）標(biāo)準(zhǔn)氣體的定值不確定度產(chǎn)生的不確定度urel（C01）。根據(jù)相關(guān)規(guī)定，標(biāo)準(zhǔn)氣體定值的不確定度不超過2.0%，則標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)氣體西式裝置形成的不確定度urel（C02）。C標(biāo)=C樣+F樣/F稀+F樣，其中C標(biāo)是所配標(biāo)準(zhǔn)氣體的濃度，C樣是被稀釋樣品氣體的濃度，F(xiàn)樣是被稀釋樣品氣體的流量，F(xiàn)稀是稀釋氣體的流量。稀釋裝置產(chǎn)生的不確定度，主要是流通氣體的流量變化所致，主要體現(xiàn)在流量的重復(fù)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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：顯示流量為120.0 mL/min；10 次實(shí)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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、運(yùn)算后了解到，滿足《可燃?xì)怏w檢測報(bào)警器檢定規(guī)程》的要求。

4 結(jié)語

在檢測實(shí)驗(yàn)過程中，介紹氣體的檢測報(bào)警器檢定裝置原理，氣體檢測報(bào)警器檢定方法和注意事項(xiàng)，以及主要參數(shù)計(jì)算和不確定度。發(fā)現(xiàn)在檢定實(shí)驗(yàn)期間具有一定的誤差，根據(jù)檢定所獲取的數(shù)據(jù)對結(jié)果進(jìn)行不確定度分析，證明檢定氣體檢測報(bào)警器的精準(zhǔn)性。