中華人民共和國國家計量檢定規程煤礦用非色散紅外甲烷傳感器2017-02-28發布I 1范圍 2概述 3計量性能要求 3.1示值誤差 3.2重復性 3.3響應時間 3.4漂移 3.5信號傳輸誤差 4通用技術要求 4.1外觀與結構 4.2標志與標識 4.3通電檢查 4.4報警功能及報警動作值檢查 4.5絕緣電阻 5計量器具控制 5.1檢定條件 5.2檢定項目 5.3檢定方法 5.4檢定結果的處理 5.5檢定周期 附錄A仿真電路技術要求 附錄B煤礦用非色散紅外甲烷傳感器計量檢定原始記錄表 附錄C檢定證書/檢定結果通知書內頁格式 Ⅱ本規程為首次發布。1煤礦用非色散紅外甲烷傳感器檢定規程本規程適用于非色散紅外光譜吸收原理的煤礦用甲烷傳感器(以下簡稱傳感器)的首次檢定、后續檢定和使用中檢查。傳感器用于連續檢測煤礦井下作業環境或瓦斯抽放管道中甲烷氣體的濃度。傳感器主要由檢測單元(氣室、紅外光源、紅外敏感元件等)、信號處理單元和顯示單元等組成，通過紅外吸收原理將甲烷氣體濃度轉換為電信號，然后經信號處理單元處理，顯示甲烷濃度值并進行遠距離傳輸。傳感器采樣方式主要為擴散式。傳感器按用途及測量范圍一般分為A、B、C三類：A類：用于環境監測，測量范圍：摩爾分數0～10%;B類：用于環境監測，測量范圍：摩爾分數0～100%;C類：用于瓦斯抽放管道監測，測量范圍：摩爾分數0～100%。3計量性能要求3.1示值誤差傳感器的示值誤差應符合表1的規定。表1傳感器的示值誤差限值測量范圍最大允許誤差A類B類C類絕對誤差：士0.06%絕對誤差：±0.06%絕對誤差：士0.07%相對誤差：±6%相對誤差：±6%相對誤差：±7%相對誤差：±6%相對誤差：±7%注：x為甲烷的摩爾分數。重復性不大于1%。3.3響應時間A、B類傳感器的響應時間不大于25s;C類傳感器的響應時間不大于50s。3.4漂移傳感器的漂移包括零點漂移和量程漂移，應符合表2的規定。2表2傳感器的漂移限值漂移A類B類C類零點漂移摩爾分數：±0.04%摩爾分數：士0.04%摩爾分數：±0.04%量程漂移3.5信號傳輸誤差信號傳輸誤差不大于1%。4通用技術要求4.1.1傳感器不應有影響其正常工作的外觀損傷。新制造傳感器的表面應光潔平整4.2標志與標識4.3通電檢查4.3.2傳感器應具有遙控調校功能且能正常調節。4.5絕緣電阻5計量器具控制5.1檢定條件5.1.1.1環境溫度：(15～35)℃;5.1.1.2相對濕度：不大于85%;5.1.1.4應無影響傳感器正常工作的氣體和電磁場干擾；5.1.1.5應配備必要的防爆和通風設施。5.1.2.1氣體標準物質3采用由國家計量行政部門批準的，并具有相應標準物質“制造計量器具許可證”的單位提供的氮氣中甲烷氣體標準物質，其相對擴展不確定度應不大于2%(k=2)。5.1.2.2零點氣體氮氣(純度≥99.99%)。5.1.2.3流量計流量范圍為(60～600)mL/min,準確度級別不低于4.0級，5.1.2.4直流電流表電流范圍不小于500mA,準確度級別不低于0.5級。頻率范圍不小于3000Hz,準確度級別不低于2.5級。5.1.2.6聲級計測量范圍為(30～130)dB(A),分辨力不低于0.1dB。5.1.2.7鋼直尺測量范圍為(0～1000)mm,分辨力不低于1mm。5.1.2.8電子秒表分辨力不低于0.01s。5.1.2.9絕緣電阻表輸出電壓500V,準確度級別不低于10.0級。5.1.2.10直流穩壓電源最高輸出電壓不低于30V;最大輸出電流不低于3A。5.1.2.11仿真電路(2km)仿真電路技術要求見附錄A。5.2檢定項目檢定項目如表3所示。表3檢定項目一覽表序號檢定項目首次檢定后續檢定使用中檢查1外觀與結構十十十2標志與標識十十十3通電檢查十十十4示值誤差十十十5重復性十十6響應時間十十—7漂移十十—8信號傳輸誤差十十—4表3(續)序號檢定項目首次檢定后續檢定使用中檢查9報警功能及報警動作值檢查功能檢查十十十聲級強度十十—光信號十十—絕緣電阻十十一2.經安裝及維修后對傳感器計量性能有較大影響的，其后續檢定應按首次檢定要求進行。5.3.1外觀與結構用目察、手感方式。5.3.2標志與標識5.3.3通電檢查用目察、手感方式。5.3.4傳感器的調整按照傳感器使用說明書的要求對傳感器進行預熱以及零點和示值的調整。接各檢定用設備。首先，對傳感器進行不少于15min的預熱，然后按照(200士10)mL/min的通氣流量，通入零點氣體調整傳感器零點，穩定后，A類傳感器按照(200±10)mL/min的通氣流量，通入摩爾分數約為2%的甲烷氣體標準物質，B、C類傳感器按照(200±10)mL/min的通氣流量，依次通入摩爾分數約為2%、傳感器量程85%的甲烷氣體標準物質進行示值調整。分別調整3次，在此后的檢定過程中源2km仿真電路質55.3.5示值誤差類傳感器通入摩爾分數約為0.5%、3.5%、9.0%的甲烷氣體標準物質各3min;B類傳感器通入摩爾分數約為0.5%、3.5%、9.0%、35%、85%的甲烷氣體標準物質各3min;C類傳感器通入摩爾分數約為0.5%、3.5%、9.0%、35%、85%的氣體標準物質各3min,讀取傳感器的穩定顯示值，重復3次，取其算術平均值為其示值。按式(1)、式(2)計算傳感器的示值誤差。△x——示值的絕對誤差，摩爾分數；x——三次示值的算術平均值，摩爾分數；x?——通入的甲烷氣體標準物質濃度值，摩爾分數。5.3.6重復性傳感器穩定后，按規定流量，A類傳感器通入摩爾分數約為3.5%的甲烷氣體標準物質；B類傳感器通入摩爾分數約為35%的甲烷氣體標準物質；C類傳感器通入摩爾分數約為35%的甲烷氣體標準物質，讀數穩定后，記錄傳感器顯示值x;,撤去甲烷氣體標準物質。在相同條件下，重復上述測量6次。重復性以單次測量的相對標準偏差s,來表示，并按式(3)進行計算。s,——單次測量的相對標準偏差；x——6次示值的算術平均值，摩爾分數；x;——傳感器第i次的示值，摩爾分數。5.3.7響應時間A類傳感器零點穩定后，按規定流量，通入摩爾分數約為2%的甲烷氣體標準物質，讀數穩定后，撤去甲烷氣體標準物質；通入零點氣體至示值穩定，再通入摩爾分數約為2%的甲烷氣體標準物質，同時用秒表記錄從通入甲烷氣體標準物質瞬時起到傳感器顯示以上穩定示值90%的時間。重復測量3次，取3次測量值的算術平均值作為傳感器的響應時間。B、C類傳感器零點穩定后，按規定流量，通入摩爾分數約為20%的甲烷氣體標準物質，按照A類傳感器響應時間的檢定方法進行響應時間的檢定。傳感器的漂移包括零點漂移和量程漂移。通入零點氣體，記錄傳感器穩定示值xzo,然后通入摩爾分數約為傳感器量程85%6的甲烷氣體標準物質，記錄穩定示值xs。連續運行4h,每間隔1h重復上述步驟一次，同時記錄穩定示值xz和xs;(i=1,2,3,4)。按式(4)計算零點漂移，取絕對值最大的△z為傳感器的零點漂移△z。按式(5)計算量程漂移，取絕對值最大的△s;為傳感器的量程漂移△s。R——傳感器的滿量程，摩爾分數。5.3.9信號傳輸誤差用直流穩壓電源按傳感器說明書規定的電壓為其供電，在傳感器信號輸出端接入2km仿真電路(技術要求見附錄A),在仿真電路末端接上對應的信號測試設備，按規定流量，A類傳感器通入摩爾分數約為3.5%、9.0%的甲烷氣體標準物質；B類傳感器通入摩爾分數約為3.5%、9.0%、35%、85%的甲烷氣體標準物質；C類傳感器通入摩爾分數約為3.5%、9.0%、35%、85%的甲烷氣體標準物質，待讀數穩定后，記錄傳感器的示值x;。同時測量并讀取對應濃度輸出的電信號值P;,每點重復測量3次，計算出各點的顯示值算術平均值x和輸出信號的算術平均值P,按式(6)將輸出信號的算術平均值P換算為甲烷濃度值G。Gm——輸出電信號上限對應的甲烷濃度值，摩爾分數；G。——輸出電信號下限對應的甲烷濃度值，摩爾分數；Pm——輸出電信號上限標稱值，Hz;P——各點的輸出信號的算術平均值，Hz;G——各點的輸出信號的算術平均值P換算的甲烷濃度值，摩爾分數。再按式(7)計算傳感器各點的信號傳輸誤差。取最大的△,為其信號傳輸誤差。△,——各點的信號傳輸誤差；G——各點的輸出信號的算術平均值P換算的甲烷濃度值，摩爾分數z——各點的顯示值算術平均值，摩爾分數。5.3.10報警功能及報警動作值檢查5.3.10.1向A、B類傳感器緩慢通入大于其報警設定點濃度的甲烷氣體標準物質，觀察傳感器聲光報警是否正常，并記錄傳感器報警時的示值。重復測量3次，3次的算術7平均值為傳感器的報警動作值。按規定流量向C類傳感器通入大于其報警設定點濃度的甲烷氣體標準物質，待其穩定顯示后，緩慢降低通氣流量使顯示值逐漸降低至報警設定點，觀察傳感器聲光報警是否正常，并記錄傳感器報警時的示值。重復測量3次，3次的算術平均值為傳感器的報警動作值。5.3.10.2報警聲級強度用聲級計測量，環境噪音應不大于50dB(A)。將聲級計置于傳感器的報警聲響器軸心正前方1m處，重復測量3次，取其算術平均值為其報警聲級5.3.11絕緣電阻用絕緣電阻表分別測量其電源正極、負極、信號輸出端與其外殼裸露金屬件之間的絕緣電阻，取其最小值為傳感器的絕緣電阻值。5.4檢定結果的處理按本規程的規定和要求檢定合格的傳感器，發給檢定證書；檢定不合格的傳感器，發給檢定結果通知書，并注明不合格項目。傳感器的檢定周期一般不超過1年。如果對傳感器的測量數據有懷疑、傳感器更換了影響計量性能或安全性能的主要部件和修理后應及時送檢。8附錄A仿真電路技術要求模擬傳感器至測試設備傳輸距離的仿真電路應符合以下要求：b)仿真電路參數按R=12.8Ω/km單芯、L=0.8mH/km單芯、C=1/4,L為每千米電感量的1/4,C為每千米分布電容量；d)每一段模擬網絡的長度應不大于1km,且不大于所傳輸信號最短波長的1/16;9共2頁第1頁送檢單位制造廠測量范圍型號名稱出廠編號檢定環境溫度檢定環境濕度檢定使用的計量標準裝置名稱測量范圍不確定度/準確度等級/最大允許誤差證書編號有效期至檢定使用的標準器名稱測量范圍不確定度/準確度等級/最大允許誤差證書編號有效期至序號檢定項目檢定結果單項結論1外觀與結構2標志與標識3通電檢查4示值誤差氣體標準物質濃度值顯示值平均值示值誤差1235重復性氣體標準物質濃度值顯示值重復性1234566響應時間氣體標準物質濃度值測量值平均值123表(續)共2頁第2頁序號檢定項目檢定結果單項結論7漂移氣體標準物質濃度值零點漂移量程漂移8信號傳輸誤差氣體標準物質濃度值測量值平均值輸出信號平均值換算甲烷濃度值各點信號傳輸誤差傳感器信號傳輸誤差———123顯示值輸出信號值顯示值輸出信號值顯示值輸出信號值顯示值—輸出信號值9報警功能及報警動作值檢查報警動作值123平均值功能檢查報警聲級強度dB(A)123平均值報警光信號絕緣電阻MΩ正極-外殼負極-外殼信號輸出端-外殼最小值附錄CC.1檢定證書/檢定結果通知書第2頁證書編號：××××××××—××××檢定機構授權說明：檢定環境條件及地點；溫度℃地點相對濕度%其他檢定使用的計量(基)標準裝置名稱測量范圍不確定度/準確度等級/最大允許誤差檢定/校準證書編號有效期至檢定使用的標準器名稱測量范圍不確定度/準確度等級/最大允許誤差檢定/校準證書編號有效期至第×頁共×頁證書編號：××××××××-××××檢定結果檢定項目技術要求檢定結果結果判定外觀與結構標志與標識通電檢查示值誤差氣體標準物質濃度值平均值示值誤差重復性響應時間