張文帥

（濟(jì)南市計(jì)量檢定測(cè)試院，濟(jì)南 250002）

標(biāo)定罩使用對(duì)氣體報(bào)警器檢定結(jié)果的影響

張文帥

（濟(jì)南市計(jì)量檢定測(cè)試院，濟(jì)南 250002）

為指導(dǎo)檢定人員在氣體報(bào)警器檢定時(shí)對(duì)氣體標(biāo)定罩的正確使用，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)罩、大罩、小罩、不帶罩4種情況進(jìn)行試驗(yàn)，并對(duì)氣體報(bào)警器檢定結(jié)果的絕對(duì)誤差、響應(yīng)時(shí)間、重復(fù)性等參數(shù)進(jìn)行對(duì)比分析。結(jié)果表明，在滿足絕對(duì)誤差±5%FS之內(nèi)、響應(yīng)時(shí)間不大于60 s、重復(fù)性不大于2%的技術(shù)指標(biāo)要求時(shí)，使用標(biāo)準(zhǔn)罩能夠得到更準(zhǔn)確、穩(wěn)定、符合現(xiàn)場(chǎng)模擬真實(shí)數(shù)值的檢定結(jié)果。該研究有利于提高氣體報(bào)警器檢定結(jié)果的準(zhǔn)確性。

標(biāo)定罩；氣體；報(bào)警器

JJG 693-2011 《可燃?xì)怏w檢測(cè)報(bào)警器》檢定規(guī)程對(duì)于氣體報(bào)警器檢定條件，如檢定環(huán)境、氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)、流量控制、秒表、氣路和減壓閥選用、標(biāo)定罩選用等都提出了明確的要求［1］，檢定人員對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)氣的選擇、溫濕度的設(shè)定、氣體流量的控制、對(duì)講機(jī)的應(yīng)用、標(biāo)定罩的設(shè)計(jì)、不確定度分析等對(duì)檢定結(jié)果的影響進(jìn)行了許多研究［2-10］，這對(duì)于提高氣體報(bào)警器檢定測(cè)量精度、減小誤差具有重要意義。

對(duì)于擴(kuò)散式氣體報(bào)警器，檢定規(guī)程往往要求必須配備專用標(biāo)定罩，標(biāo)定罩具有以下作用：防止氣體擴(kuò)散，使氣體均勻流經(jīng)傳感器表面，提高檢測(cè)的準(zhǔn)確性；縮短報(bào)警器響應(yīng)時(shí)間，節(jié)省氣體流量，保護(hù)檢定人員的身體健康。在實(shí)際工作中，由于生產(chǎn)廠家不同，報(bào)警器千差萬(wàn)別，如探頭使用環(huán)境和位置不同，所選探頭及其外形尺寸和進(jìn)氣方式（底部進(jìn)氣和側(cè)面進(jìn)氣）也各不相同，如廚房、灶間、戶外等水汽大，油煙粉塵多容易造成探頭堵塞，導(dǎo)致傳感器失效而使檢定結(jié)果不合格，這就需要選用帶風(fēng)雨罩的探頭。因此計(jì)量檢定人員應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況設(shè)計(jì)和配備相應(yīng)的標(biāo)定罩以滿足檢定要求。

在實(shí)際工作中，由于多數(shù)氣體報(bào)警器生產(chǎn)廠家沒(méi)有提供配套的標(biāo)定罩，這就需要檢定單位自制合適的標(biāo)定罩，但標(biāo)定罩沒(méi)有嚴(yán)格的規(guī)范要求，需要根據(jù)實(shí)際情況設(shè)計(jì)，如果標(biāo)定罩過(guò)緊，沒(méi)有溢流口則會(huì)產(chǎn)生正壓，影響檢定結(jié)果；如果標(biāo)定罩過(guò)松，導(dǎo)致外界氣體進(jìn)入，使標(biāo)準(zhǔn)氣體實(shí)際值偏小，同樣影響檢定結(jié)果。合適的標(biāo)定罩應(yīng)保證罩內(nèi)氣體與罩外氣體的壓力基本一致，并能迅速排空罩內(nèi)空氣。不同的標(biāo)定罩在檢測(cè)中對(duì)示值誤差和響應(yīng)時(shí)間會(huì)有不同的影響，為此筆者比較了不同尺寸標(biāo)定罩對(duì)檢定結(jié)果的影響，討論使用合適標(biāo)定罩的重要性。

1　實(shí)驗(yàn)室環(huán)境與儀器

實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)為危險(xiǎn)氣體報(bào)警器檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室，溫度為19℃，相對(duì)濕度為47%，采用氬氣減壓器，管路材料為聚四氟乙烯，標(biāo)定罩為自制鋁罩，符合檢定規(guī)程條件要求，大罩直徑為7 cm，專用標(biāo)準(zhǔn)罩直徑為5.5 cm，小罩直徑為4 cm，探頭直徑為4.6 cm，罩內(nèi)均設(shè)置排氣孔；

實(shí)驗(yàn)樣氣：異丁烷（國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)氣體），摩爾分?jǐn)?shù)為1.08×10-2mol/mol，爆炸下限為1.8%（60%LEL）；

報(bào)警器探頭：RB-TZS型（編號(hào)09100027），一級(jí)報(bào)警濃度值為20%LEL，濟(jì)南市長(zhǎng)清計(jì)算機(jī)應(yīng)用公司；

控制器：ROBOT型，濟(jì)南市長(zhǎng)清計(jì)算機(jī)應(yīng)用公司。

2　實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目及結(jié)果計(jì)算

按實(shí)驗(yàn)要求分別測(cè)試采用大罩、標(biāo)準(zhǔn)罩、小罩、無(wú)罩4種情況下穩(wěn)定數(shù)值及穩(wěn)定時(shí)間、響應(yīng)時(shí)間（達(dá)到90%穩(wěn)定濃度時(shí)間）以及一級(jí)報(bào)警濃度值時(shí)間。為減小實(shí)驗(yàn)隨機(jī)誤差，每組實(shí)驗(yàn)均測(cè)量6次，兩人完成操作，其中一人負(fù)責(zé)操作，一人負(fù)責(zé)計(jì)時(shí)，每一次實(shí)驗(yàn)前先置換管內(nèi)空氣，計(jì)時(shí)開(kāi)始后進(jìn)行通氣，每次流量控制在0.5 mL/min左右，實(shí)驗(yàn)結(jié)束待示值歸零后再進(jìn)行下一組操作。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果計(jì)算4種實(shí)驗(yàn)情況下的絕對(duì)誤差、穩(wěn)定時(shí)間、響應(yīng)時(shí)間和一級(jí)報(bào)警濃度時(shí)間，并參考JJG 693-2011［1］對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，JJG 693-2011檢定規(guī)程對(duì)報(bào)警器計(jì)量性能的要求列于表1。

表1　實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目及規(guī)程要求

2.1絕對(duì)誤差

調(diào)整儀器的零點(diǎn)和示值，通入約為滿量程60%的氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，記錄儀器穩(wěn)定示值，重復(fù)測(cè)量6次，絕對(duì)誤差ΔC按式（1）計(jì)算：

式中：△C——絕對(duì)誤差，%LEL；

C0——通入儀器氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的濃度，%LEL；

R——儀器滿量程。

2.2重復(fù)性

測(cè)量約為滿量程60%的氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，記錄儀器穩(wěn)定示值C，撤去氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，在相同條件下重復(fù)測(cè)量6次，按式（2）計(jì)算測(cè)量結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差，作為該測(cè)量點(diǎn)的重復(fù)性。

式中：si——單次測(cè)量結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差；

Ci——第i次的示值，%LEL。

2.3響應(yīng)時(shí)間

通入濃度約為滿量程60%的氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，讀取穩(wěn)定示值，停止通氣，讓儀器回到零點(diǎn)。再通入上述氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，同時(shí)啟動(dòng)秒表，待示值升至上述穩(wěn)定值的90%時(shí)，停止秒表，記錄秒表顯示的時(shí)間。按上述操作方法重復(fù)測(cè)量6次，6次測(cè)量結(jié)果的算術(shù)平均值為儀器的響應(yīng)時(shí)間。

3　結(jié)果與分析

3.1示值誤差和重復(fù)性

不帶罩、標(biāo)準(zhǔn)罩、大罩、小罩4種實(shí)驗(yàn)情況下的試驗(yàn)結(jié)果列于表2。

表2　絕對(duì)誤差和重復(fù)性試驗(yàn)結(jié)果（n=6）

分析表2數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，測(cè)量平均值由高到低依次為小罩、標(biāo)準(zhǔn)罩、不帶罩、大罩，其中小罩和標(biāo)準(zhǔn)罩測(cè)量結(jié)果比標(biāo)準(zhǔn)值高，不帶罩和大罩測(cè)量結(jié)果比標(biāo)準(zhǔn)值低，帶大罩情況下甚至出現(xiàn)了不合格情況，且偏差較大。這是因?yàn)椴粠д謺r(shí)氣體向周圍擴(kuò)散，流經(jīng)傳感器表面的氣體濃度變小，會(huì)出現(xiàn)低于標(biāo)準(zhǔn)氣體濃度的情況，而且如果采用有毒有害氣體長(zhǎng)時(shí)間檢定會(huì)對(duì)檢定人員的身體健康造成危害，所以進(jìn)行檢定時(shí)必須按照檢定規(guī)程配備標(biāo)定罩。采用大罩檢定時(shí)由于出氣孔位置不固定造成檢定結(jié)果變化大，且由于標(biāo)定罩內(nèi)大面積與空氣接觸，在通氣時(shí)氣體會(huì)經(jīng)過(guò)內(nèi)循環(huán)從四周排出，造成濃度偏低。小罩由于完全扣在傳感器上，氣體濃度快速聚集造成濃度偏高。總之，采用標(biāo)準(zhǔn)罩對(duì)檢定結(jié)果的影響最小。

重復(fù)性Sri數(shù)值由大到小依次為大罩、不帶罩、標(biāo)準(zhǔn)罩、小罩，且采用大罩時(shí)結(jié)果差異很大，從而導(dǎo)致重復(fù)性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于規(guī)程的要求，而小罩由于完全扣在傳感器上，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本無(wú)波動(dòng)，綜上所述，標(biāo)準(zhǔn)罩檢測(cè)結(jié)果最可靠。

3.2穩(wěn)定時(shí)間

引入穩(wěn)定時(shí)間，用以比較達(dá)到穩(wěn)定值時(shí)4種實(shí)驗(yàn)條件下所需時(shí)間，穩(wěn)定時(shí)間采用6次實(shí)驗(yàn)算數(shù)平均值，結(jié)果見(jiàn)表3。由表3可以看出，不帶罩時(shí)耗時(shí)超過(guò)1 min，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)用標(biāo)準(zhǔn)罩和小罩時(shí)的時(shí)間，不用標(biāo)定罩長(zhǎng)時(shí)間的檢定工作對(duì)檢定人員的身體健康造成極大的危害，而使用大罩時(shí)有4次穩(wěn)定時(shí)間結(jié)果達(dá)不到示值誤差的要求，使用小罩時(shí)穩(wěn)定時(shí)間最短。

表3　穩(wěn)定時(shí)間分析結(jié)果

3.3響應(yīng)時(shí)間

以規(guī)程達(dá)到穩(wěn)定數(shù)值90%濃度時(shí)所用時(shí)間作為標(biāo)準(zhǔn)，即以標(biāo)準(zhǔn)摩爾分?jǐn)?shù)1.08×10-2mol/mol的90%即54%LEL作為標(biāo)準(zhǔn)，響應(yīng)時(shí)間采用6次試驗(yàn)結(jié)果的算數(shù)平均值，不帶罩、標(biāo)準(zhǔn)罩、大罩、小罩的響應(yīng)時(shí)間分別為52.97，14.55，60.00，7.90 s。用大罩時(shí)，響應(yīng)時(shí)間達(dá)到了規(guī)程要求的上限（60 s）；不帶罩時(shí)響應(yīng)時(shí)間雖沒(méi)有超出規(guī)程要求，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于標(biāo)準(zhǔn)罩和小罩時(shí)的響應(yīng)時(shí)間；用小罩時(shí)響應(yīng)時(shí)間上升太快，呈現(xiàn)跳躍式攀升，達(dá)不到檢測(cè)所需的線性要求。因此應(yīng)使用標(biāo)準(zhǔn)罩。

3.4一級(jí)報(bào)警時(shí)間

由于二級(jí)報(bào)警濃度為50%LEL時(shí)與響應(yīng)時(shí)間54%LEL數(shù)值較為接近，因此只對(duì)重要的一級(jí)報(bào)警時(shí)間進(jìn)行比較試驗(yàn)。一級(jí)報(bào)警時(shí)間采用6次試驗(yàn)結(jié)果的算數(shù)平均值，不帶罩、標(biāo)準(zhǔn)罩、大罩、小罩的一級(jí)報(bào)警時(shí)間分別為14.57，5.24，15.82，4.34 s。不帶罩與用大罩時(shí)報(bào)警時(shí)間接近，用標(biāo)準(zhǔn)罩與小罩時(shí)報(bào)警時(shí)間接近，而前兩者耗時(shí)接近后兩者的3倍。報(bào)警器主要功能是在準(zhǔn)確達(dá)到報(bào)警點(diǎn)時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警，所以采用標(biāo)準(zhǔn)罩與小罩檢測(cè)能提供更為準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。

4　結(jié)論

在檢定氣體報(bào)警器時(shí)，如果不帶罩或帶大罩會(huì)延長(zhǎng)檢測(cè)和響應(yīng)時(shí)間，增加通氣量，影響最后的檢測(cè)結(jié)果且危害檢定人員的身體健康；使用小罩時(shí)，由于標(biāo)定罩內(nèi)外壓不平衡會(huì)縮短檢定時(shí)間，同樣影響檢測(cè)結(jié)果；使用合適的標(biāo)準(zhǔn)罩，能最大程度減小標(biāo)定罩使用因素對(duì)計(jì)量檢定結(jié)果的影響，從而取得可靠的檢測(cè)數(shù)據(jù)。因此氣體報(bào)警器檢定人員應(yīng)正確使用標(biāo)定罩，在擴(kuò)散式報(bào)警器檢定中使用專用的標(biāo)準(zhǔn)罩，提高檢定工作的嚴(yán)謹(jǐn)性和準(zhǔn)確性。

［1］ JJG 693-2011 可燃?xì)怏w檢測(cè)報(bào)警器檢定規(guī)程［S］.

［2］ 肖哲，莊濤.對(duì)可燃?xì)怏w報(bào)警器所用檢定介質(zhì)的探討［J］.中國(guó)計(jì)量，2002（2）： 70-71.

［3］ 張維蘭，祿彤，賀媛媛.可燃?xì)怏w檢測(cè)報(bào)警器檢定用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的選擇［J］.化學(xué)分析計(jì)量，2007，16（4）： 72.

［4］ 董光禮.氫氣代替異丁烷作為可燃?xì)怏w檢測(cè)報(bào)警器標(biāo)準(zhǔn)樣氣的討論［J］.云南化工.2010，37（5）： 50-54.

［5］ 任志偉，王瑞，朱蘭.催化燃燒式、半導(dǎo)體式可燃?xì)怏w檢測(cè)儀的檢定［J］.上海計(jì)量測(cè)試，2015（3）： 53-54.

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［9］ 李旦峰，王法光.可燃?xì)怏w報(bào)警器檢定中檢定用擴(kuò)散罩的設(shè)計(jì)［J］.中小企業(yè)管理與科技，2010（15）： 161.

［10］ 廖秉良.可燃?xì)怏w檢測(cè)報(bào)警器數(shù)測(cè)量數(shù)值的不確定度分析［J］.科技與創(chuàng)新，2015（10）： 83-84.

奧科公司做更專業(yè)更高效的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)供應(yīng)商

北京世紀(jì)奧科生物技術(shù)有限公司成立于2007年11月，于同年創(chuàng)建國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)網(wǎng)站，依托該網(wǎng)站平臺(tái)，專業(yè)從事標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)產(chǎn)品銷售和技術(shù)服務(wù)，是國(guó)內(nèi)較大的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)提供商之一。

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)網(wǎng)http：//www.bzwz.com（bzwz）是國(guó)內(nèi)一站式標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)采購(gòu)平臺(tái)，匯集各類標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)數(shù)10 萬(wàn)種，涵蓋各類國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)、進(jìn)口標(biāo)準(zhǔn)品、冶金標(biāo)準(zhǔn)樣品、藥品對(duì)照品、標(biāo)準(zhǔn)菌株、實(shí)驗(yàn)室試劑與耗材等。多年來(lái)，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)網(wǎng)以其及時(shí)性、全面性、專業(yè)性，權(quán)威性和高水平的服務(wù)贏得了用戶的信任和行業(yè)的認(rèn)可。公司也在不斷擴(kuò)展壯大，2013年12月，奧科廣州分公司成立；2014年8月，奧科美國(guó)分公司正式成立；2015年2月，香港奧科生物技術(shù)研發(fā)有限公司成立；在北京和廣州，奧科公司設(shè)有兩處大型標(biāo)物庫(kù)，庫(kù)存產(chǎn)品5 000余種，貨值一千余萬(wàn)元。交通方便，物流便捷，一南一北，輻射全國(guó)，極大提升了發(fā)貨速度和整體服務(wù)水平。

Effect of Calibration Hood on Gas Alarm Calibration Results

Zhang Wenshuai
（Institute of Measurement and Calibration Testing， Jinan 250002， China）

In ordor to use gas calibration hood exactly in the verification of gas alarm， the passage experiments were carried out in four different conditions： using standard gas hood，large gas hood，small gas hood and without gas hood，respectively. The key datas of calibration results，such as absolute inaccuracy，response time，repeatability were analyzed and compared. The results showed that when absolute inaccuracy was within ±5%FS， response time was not more than 60 s， and repeatability was not more than 2%， more accurate，stable and conforming to the scene simulation real value calibration results could be gottent when using standard gas hood. The study is beneficial to improve the accuracy of gas alarm calibration results.

calibration hood； gas； alarm

O652

A

1008-6145（2016）02-0090-03

10.3969/j.issn.1008-6145.2016.02.0027

聯(lián)系人：張文帥；E-mail： geniusfrank2006@163.com

2015-12-08