中華人民共和國工業和信息化部機動車便攜式排放測試系統校準規范2021-12-02發布機動車便攜式排放測試系統校準規范JJF(機械)1060—2021JJF(機械)1060—2021本規范主要起草人：李昕(襄陽達安汽車檢測中心有限公司)葉仁根(襄陽達安汽車檢測中心有限公司)劉茹(襄陽達安汽車檢測中心有限公司)涂遠揚(襄陽達安汽車檢測中心有限公司)張遠軍(襄陽達安汽車檢測中心有限公司)賈瑩瑩(襄陽達安汽車檢測中心有限公司)蘭燕飛(襄陽達安汽車檢測中心有限公司)孫逸飛(襄陽達安汽車檢測中心有限公司)JJF(機械)1060—2021 2引用文件 4計量特性 4.1氣體分析儀 4.2PN測量分析儀 4.3車輛速度 4.4定位性能 5校準條件 5.1環境條件 5.2標準裝置 6校準項目及方法 6.1氣體分析儀校準 6.2PN測量分析儀校準 6.3車輛速度校準 6.4定位性能校準 7校準結果表達 8復校時間間隔 附錄ACO?分析儀示值誤差測量不確定度分析 附錄BCO分析儀示值誤差測量不確定度分析 附錄CTHC分析儀示值誤差測量不確定度分析 附錄DNO?分析儀示值誤差測量不確定度分析 附錄EPN測量分析儀示值誤差測量不確定度分析 附錄F車輛速度示值誤差測量不確定度分析 附錄G校準證書或校準報告內容 JJF(機械)1060—2021本規范依據JJF1071—2010《國家計量校準規范編寫規則》、J計量術語及定義》、JJF1059.1—2012《測量不確本規范為首次發布。I機動車便攜式排放測試系統校準規范1范圍本規范適用于新制造、使用中和維修后機動車便攜式排放測試系統(PEMS)的校準(其他類似設備可參照本規范進行校準)。本規范引用了下列文件：JJG688—2017汽車排放氣體測試儀檢定規程JJF1071—2010國家計量校準規范編寫規則JJF1094—2002測量儀器特性評定GB18352.6—2016輕型汽車污染物排放限值及測量方法(中國第六階段)凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本規范。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本規范。3概述機動車便攜式排放測試系統(PEMS)是集氣體分析儀、PN測量分析儀、全球衛星GPS/北斗定位系統、小型氣象站、排氣質量流量計于一體的測試系統，可以對行駛中車輛排放的CO、CO?、THC、NO、顆粒物數量PN(個/cm3),以及車輛速度、排氣流量、環境條件等進行連續檢測，實現車輛在實際使用條件下的排放測試。4.1氣體分析儀4.1.1氣體分析儀應有唯一性的識別標識，各部件操作靈活，顯示清晰，不應有影響校4.1.2準確度：各組分分析單元讀數與基準值之間的偏差，不超過讀數的±2%,或±0.3%FS,取其中較大者。體積分數小于155ppm時，測量誤差不超過±2%FS。[或ppmC(C當量)],重復性不超過0.4%FS;如果量程小于155ppm[或ppmC?(C?當量，假定碳氫比為1:1.85)],重復性不超過0.8%FS。4.1.4NO轉換器的轉換效率應不低于95%(如果使用NDUV分析儀同時測量NO和NO?,不需要考慮此項目)。1JJF(機械)1060—20214.1.5零點漂移和量距點漂移：要求見表1。污染物零點漂移量距點漂移CO?4h漂移量≤讀數的2%或1000ppm,取其中較大者4h漂移量≤讀數的2%或50ppm,取其中較大者4h漂移量≤讀數的2%或10ppmC,取其中較大者NO?4h漂移量≤讀數的2%或5ppm,取其中較大者4.2.1系統效率E(d?):同時測量動力學直徑為d,的單分散性氣溶膠且將測量結果均修正至相同溫度和壓力時，系統效率(PN分析系統的測量值與標準粒子計數器或靜電計指示的顆粒物數量濃度之比),要求見表2。粒徑donmPN測量分析儀E(d)0.2～0.60.3～1.20.6～1.30.7～1.30.7～1.30.5～2.04.2.2線性度：各校準點示值誤差不超過±10%、斜率為0.90～1.10、標準估計誤差SEE≤10%FS、相關系數的平方(r2)≥0.95。車輛速度示值允許誤差：±1.0km/h。4.4定位性能4.4.2海拔示值允許誤差：土30m。注：第4章的技術要求僅供參考。5校準條件5.1環境條件環境溫度：20℃~30℃;相對濕度：≤85%。5.2標準裝置標準裝置及要求見表3。序號儀器設備名稱技術指標1標準氣體體積分數值與標稱體積分數值的偏差在±1%以內2(體分割器分割后的體積分數值與標稱體積分數值的偏差在1%以內2JJF(機械)1060—2021序號儀器設備名稱技術指標3衛星導航信號模擬器偽距誤差不超過±5mm,偽距率誤差不超過±1mm/s4顆粒計數器校準裝置顆粒濃度校準范圍(50～10000000)個/cm3,顆粒濃度測量不確定度優于3.5%(k=2)6校準項目及方法6.1氣體分析儀校準在確認沒有影響校準計量特性的因素后，校準方可進行。根據氣體分析儀的量程準備好以下組分、各種體積分數的標準氣體(包括純氣體和混合氣體):a)純氣體：純氮氣，純合成空氣；(其中NO?體積分數不超過NO體積分數的5%),NO?和純氮氣(體積分數的相對允許誤差為±2%)(如果適用)。6.1.2.1選定某組分氣體的一個常用量程，先后通入零氣體和量距氣體，待6.1.2.2在量程內，使用氣體分割器設置不少于10個校準點，并盡可能等距分布，待示值穩定后記錄各點顯示體積分數值和理論體積分數值。6.1.2.3再次通入零氣體和量距氣體，待示值穩定后記錄氣體分析儀顯示體積分數值，并與6.1.2.1記錄值相比較，如果前后兩次測得結果相差小于2%,測量結果才被認為6.1.2.4按公式(1)計算各校準點的示值相對誤差。C?——第i校準點氣體分析儀顯示體積分數值，%或ppm;C??——第i校準點理論體積分數值，%或ppm。6.1.2.5對各組分分析單元的每個常用量程，用體積分數為量程80%～95%的標準氣體6.1.3.2選定某組分氣體的一個常用量程，通入量距氣體，待示值穩定后記錄氣體分析儀示值，開啟氣泵，排出氣體分析儀中的量距氣體，至氣體分析儀回復零位。6.1.3.3重復6.1.3.2步驟10次。按公式(2)、公式(3)計算重復性。3JJF(機械)1060—2021C?——第i次通入量距氣體時的示值，ppm;6.1.3.4對各組分分析單元的每個常用量程，用體積分數為量程80%～95%的標準氣體6.1.4NO,轉化器的轉換效率檢查6.1.4.1在最常用的量程下，按制造商的技術要求標定CLD(NO,轉化器，其結構如圖1所示),標定時使用零氣體和量距氣體(量距氣體的NO體積分數應約為使用量程的80%,混合氣體中NO?體積分數應低于NO體積分數的5%)。NO?分析儀開關置于NO位置，使量距氣體不通過轉化器。記錄指示體積分數。圖1NO轉化器裝置簡圖6.1.4.2將氧氣或合成空氣連續地加入氣流中，以稀釋量距氣體，直到指示的體積分數值約比給出的標定體積分數低10%。記錄此指示體積分數a。在這一過程中，臭氧發生器不起作用。4JJF(機械)1060—2021標定體積分數的20%(最低為10%)。記錄此指示體積分數b。N?)通過轉化器。記錄此指示體積分數c。于NO位置，此時NO,分析儀的NO?讀數應比6.1.4.1給出的數值大，但不大于5%。按公式(4)計算出NO轉換效率。6.1.5.2氣體分析儀繼續運行，每隔2h記錄一次數據，4h共記錄次3次示值。按公式(5)計算各分析單元在每個記錄點的漂移量。取第2、3記錄點中偏離第1記錄點的較6.1.5.4氣體分析儀繼續運行，每隔2h記錄一次數據，4h共記錄次3次示值。按公式(6)計算各分析單元在每個記錄點的漂移量。取第2、3記錄點中偏離量距氣體體積分5JJF(機械)1060—2021效過濾器(對不小于0.1μm顆粒的過濾效率優于99.99%)的潔凈空氣，將PN測量分析儀和靜電計(或經靜電計標定過的標準粒子計數器)連續運行30min以上，待示值選擇3個濃度點，每個濃度點測3次，被校PN測量分析儀和靜電計(或經靜電計標定式(7)計算該粒徑下的系統效率。分別記錄PN測量分析儀和靜電計(或經靜電計標定過的標準粒子計數器)顯示的顆粒濃度值，重復三次，根據公式(8)、公式(9)計算三次平均值。x?——靜電計(或經靜電計標定過的標準粒子計數器)在第i濃度點3次測量平均y?——被校粒子計數器在第i濃度點3次測量平均值，個/cm3;6JJF(機械)1060—2021y=q?x+a?6.3車輛速度校準7JJF(機械)1060—20216.3.3重復6.3.2步驟，直到完成所有速度點的校準，按公式(14)、公式(15)計算示經度X、緯度Y,及海拔H,示值。按公式(16)、公式(17)、公式(18)計算定位誤差8JJF(機械)1060—2021H?——第i校準點標準海拔，m。6.4.3選擇3～5個不同經緯度及海拔的測試場景(應包括高原地區),重復以上步驟。7校準結果表達經校準的機動車便攜式排放測試系統(PEMS),出具校準證書或校準報告，注明校準項目、校準用測量標準的溯源性及有效性說明、測量不確定度等(詳見附錄G)。8復校時間間隔復校時間間隔由送校單位自主決定，建議復校準時間間隔為1年。9JJF(機械)1060—2021CO?分析儀示值誤差測量不確定度分析A=C-C?%%表A.1CO?分析儀重復性測量數據則實驗標準差，JJF(機械)1060—2021考慮由分辨力引入的標準不確定度，則u,(C)=h?(C)=0.155%標準不確定度u(Co)由標準氣體體積分數誤差引起，經氣體分割器分割得到的標準氣體體積分數偏差在±1%內，應服從均勻分布，則相對標準不確定度：A.5相對合成標準不確定度標準不確定度符號來源類型標準不確定度值靈敏系數u,(C)測量重復性A0.155%1標準氣體體積分數誤差B0.578%A.6相對擴展不確定度U?=2×0.60%=1.2%JJF(機械)1060—2021附錄BCO分析儀示值誤差測量不確定度分析B.1測量方法CO分析儀的校準采用標準氣體通過氣體分割器完成。以量程10.00%(體積分數)B.2數學模型A=C-C?C——CO分析儀顯示體積分數值；C?——理論體積分數值。B.3靈敏系數B.4標準不確定度評定B.4.1標準不確定度u(C)B.4.1.1由CO分析儀測量重復性引入的標準不確定度u?(C)(采用A類評定):在重復性條件下，用國家標準物質中心氣體標準物質(CO體積分數為0.399%)在CO分析儀上進行十次氣體體積分數測量，其結果見表B.1。表B.1CO分析儀重復性測量數據%0.3970.3980.3950.4000.3960.3980.3950.3940.393則實驗標準差：校準中進行一次線性化檢查，則相對標準不確定度：B.4.1.2由CO分析儀分辨力引入的標準不確定度u?(C)(采用B類評定):在該量程上，CO分析儀的分辨力為0.001%,其量化誤差呈一區間半寬度為0.0005%的矩形分布，則標準不確定度：JJF(機械)1060—2021B.4.1.3由重復性引入的標準不確定度大于由分辨力引入的標準不確定度，因此可以不考慮由分辨力引入的標準不確定度，則u,(C)=h,(C)=0.529%B.4.2標準不確定度u(Co)(采用B類評定)B.5相對合成標準不確定度標準不確定度匯總見表B.2。標準不確定度符號來源類型標準不確定度值靈敏系數u,(C)測量重復性A0.529%1u,(C)標準氣體體積分數誤差B0.578%B.6相對擴展不確定度取包含因子k=2,則相對擴展不確定度：U?=2×0.78%≈1.6%U,=1.6%(k=2)JJF(機械)1060—2021附錄CTHC分析儀示值誤差測量不確定度分析C.3靈敏系數表C.1THC分析儀重復性測量數據ppmC912.1912.5911.8912.7912.9912.5913.3911.6911.4JJF(機械)1060—2021考慮由分辨力引入的標準不確定度，則u,(C)=uh?(C)=0.066%C.4.2標準不確定度u(Co)(采用B類評定)標準不確定度u(Co)由標準氣體體積分數誤差引起，經氣體分割器分割得到的標準氣體體積分數偏差在±1%內，應服從均勻分布，則相對標準不確定度：C.5相對合成標準不確定度標準不確定度匯總見表C.2。標準不確定度符號來源類型標準不確定度值靈敏系數u,(C)測量重復性A0.066%1u,(C?)標準氣體體積分數誤差B0.578%“==√e2·u2(C)+c2·u?(C)=0.59%C.6相對擴展不確定度U?=2x0.59%≈1.2%JJF(機械)1060—2021附錄DNO?分析儀示值誤差測量不確定度分析A=C-C?D.4標準不確定度評定999.5999.8JJF(機械)1060—2021D.4.1.3由重復性引入的標準不確定度大于由分辨力引入的標準不確定度，因此可以不考慮由分辨力引入的標準不確定度，則u,(C)=th?(C)=0.098%D.4.2標準不確定度u(Co)(采用B類評定)氣體體積分數偏差在±1%內，應服從均勻分布，則相對標準不確定度：D.5相對合成標準不確定度標準不確定度匯總見表D.2。標準不確定度符號來源類型標準不確定度值靈敏系數u,(C)測量重復性A1u,(C)標準氣體體積分數誤差BD.6相對擴展不確定度取包含因子k-2,則相對擴展不確定度：U=2×0.59%≈1.2%上述分析及計算得到NO,分析儀示值誤差測量的相對擴展不確定度：U,=1.2%(k=2)JJF(機械)1060—2021PN測量分析儀示值誤差測量不確定度分析E.1測量方法定粒徑、指定顆粒濃度的樣氣，被校PN測量分析儀和靜電計(或經靜電計標定過的標準粒子計數器)同時對樣氣顆粒濃度進行測量，比較二者的示值，以粒徑為100nm、濃度為70000個/cm3的校準點為例。E.2數學模型A=y-xy——PN測量分析儀3次測量平均值，個/cm3;x——靜電計(或經靜電計標定過的標準粒子計數器)3次測量平均值。E.3靈敏系數E.4標準不確定度評定E.4.1由PN測量分析儀測量重復性引入的標準不確定度u(y)(采用A類評定)表E.1PN測量分析儀重復性測量數據個/cm3校準中每個濃度點做3次，則相對標準不確定度：E.4.2由顆粒計數器校準裝置引入的標準不確定度u(x)(采用B類評定)顆粒計數器校準裝置的總體精度是±3.5%,服從均勻分布，則相對標準不確定度：JJF(機械)1060—2021E.5相對合成標準不確定度標準不確定度匯總見表E.2。標準不確定度符號來源類型標準不確定度值靈敏系數u,(y)測量重復性A1u,(x)顆粒計數器校準裝置的總體精度B2.02%U?=2×2.38%≈4.8%上述分析及計算得到PN測量分析儀顆粒濃度示值誤差測量的相對擴展不確定度：U?=4.8%(k=2)JJF(機械)1060—2021附錄F車輛速度示值誤差測量不確定度分析F.1測量方法車輛速度的校準是用衛星導航信號模擬器完成的。衛星導航信號模擬器發出固定的速度信號，記錄PEMS顯示的車輛速度值，比較二者的示值。F.2數學模型Av=v-v?v——PEMS3次車輛速度測量示值的算術平均值，km/h;F.3靈敏系數F.4標準不確定度評定F.4.1標準不確定度u(v)F.4.1.1由PEMS速度測量重復性引入的標準不確定度u?(v)(采用A類評定):在重復性條件下，分別對6個校準點進行10次獨立、等精度測量，測量結果見表F.1各校準點速度重復性測量數據km/h校準點測量次數標準差1234567895由表F