丙烯腈气体检测报警器校准规范

丙烯腈气体检测报警器校准规范

马国钰

广东省惠州市质量计量监督检测所 广东 惠州  516003

1  范围

本方法适用于测量上限不超过100μmol/mol丙烯腈气体检测报警器（以下简称仪器）的校准。

2概述

丙烯腈气体检测报警仪主要用于检测作业场所环境和生产流程中丙烯腈气体的浓度。具有报警功能的仪器，当显示值大于报警设定值时，应有声、光或振动报警。仪器主要由气路单元、检测单元、信号处理单元、报警单元和显示单元等组成。检测原理主要为电化学法、光谱法等。按采样方式分为扩散式和泵吸式。按使用方式分为便携式和固定式。按工作方式分为非连续性测量和连续性测量。

3  计量性能要求

仪器的计量性能要求见表1

表1 仪器的计量性能要求

4校准条件

4.1校准环境条件

4.1.1环境温度:(0~40)℃；校准过程中温度波动不超过±2℃。

4.1.2相对湿度:≤85%。

4.1.3应保持通风并采取安全措施，校准现场无影响仪器正常工作的电磁场及干扰气体。

4.2校准用计量器具及配套设备

4.2.1气体标准物质

氮中或空气中丙烯腈有证气体标准物质,其相对扩展不确定度应不大于2%，k=2。

当采用气体稀释装置时,稀释后的标准气体的相对扩展不确定度应满足上述要求。

4.2.2零点气体

纯化后的洁净空气或高纯氮气（99.999%）。

4.2.3秒表

分度值不大于0.1s。

4.2.4流量计

由两个气体流量计组成，流量范围（0~1500）mL/min或按照仪器说明书要求，准确度级别不低于4级。如图1所示

图1 流量计示意图

4.2.5气体减压阀和气路

应使用不与丙烯腈气体发生反应或吸附的材质，如不锈钢阀和聚四氟乙烯管路。

5校准项目和校准方法

5.1 示值误差

在正常工作条件下，仪器通电预热稳定后，先通入零点气体调整仪器的零点，再通入浓度约为满量程80%的气体标准物质调整仪器示值，然后分别通入浓度约为满量程20%、50%、80%的气体标准物质，待示值稳定后，读取示值，每种浓度重复测量3次，取算术平均值作为仪器示值。按式（1）或式（2）计算各浓度点的示值误差或相对示值误差。

                     （1）

                 （2）    

式中：

——每种浓度3次示值的算术平均值，μmol/mol；

——气体标准物质浓度值，μmol/mol。

5.2 重复性

通入零点气体使仪器示值回零，通入浓度约为满量程50％的气体标准物质，待示值稳定后，记录仪器示值，重复测量 6 次，重复性以单次测量的相对标准偏差来表示。按公式（3）计算仪器的重复性。

           （3）

式中：

——仪器第i次测量的示值，μmol/mol；

——仪器示值的算术平均值，μmol/mol。

5.3 响应时间

通入零点气体使仪器示值回零，再通入浓度约为满量程50%的气体标准物质，待示值稳定后，读取仪器示值，撤去气体标准物质，仪器回零后，再通入上述浓度的气体标准物质，同时启动秒表，待仪器显示值到达稳定示值的90%时，停止计时，记录秒表读数，重复测量3次，取3次秒表读数的算术平均值作为仪器的响应时间。

5.4 报警功能

对于有报警功能的仪器，通入约1.5倍报警设定值浓度的气体标准物质，观察仪器声、光或振动报警功能是否正常，并记录仪器的报警浓度值。重复操作3次，3次的平均值为仪器的报警值。

5.5 漂移

仪器的漂移包括零点漂移和量程漂移。

通入零点气体使仪器示值回零，读取稳定示值记为，再通入浓度约为满量程80%的气体标准物质，读取稳定示值记为。对便携式仪器连续运行1h，每间隔15min通入零点气体读取仪器稳定示值，再通入上述气体标准物质读取仪器稳定示值；固定式仪器连续运行4h，每间隔1h重复上述步骤1次，按式（4）计算零点漂移，取绝对值最大的，为仪器的零点漂移。

          （4）

按式（5）计算量程漂移，取绝对值最大的作为仪器的量程漂移。

         （5）

式（4）与式（5）中：R——仪器满量程

6 校准结果表达

校准结果应反映在校准证书上，校准证书至少包括以下信息：

a)标题，如“校准证书”或“校准报告”；

b)实验室名称和地址；

c)进行校准的地点（如果与实验室的地址不同）；

d)证书或报告的唯一性标识（如编号），每页及总页数的标识；

e)送校单位的名称和地址；

f)被校对象的描述和明确标识；

g)进行校准的日期，如果与校准结果的有效性和应用有关时，应说明被校对象的接收日期；

h)如果与校准结果的有效性和应用有关时，应对被校样品的抽样程序进行说明；

i)校准所依据的技术规范的标识，包括名称及编号；

j)本次校准所用测量标准的溯源性及有效性说明；

k)校准环境的描述；

l)校准结果及测量不确定度的说明；

m)对校准规范的偏离的说明；

n)校准证书签发人的签名、职务或等效标识；

o)校准结果仅对被校对象有效的声明；

p)未经实验室书面批准，不得部分复制证书的声明。

7 复校时间间隔

由于复检时间间隔的长短是由仪器的使用情况、使用者、使用环境、仪器本身质量等因素所决定，因此送校单位可根据实际使用情况自主决定复校时间间隔，建议不超过1年。如果对仪器的检测数据有怀疑或仪器更换主要部件及维修后，应对仪器重新校准。
附录A    

丙烯腈气体检测报警器校准记录格式

送校单位：记录编号：证书号：   

仪器名称：        制造厂： 

型号规格：  出厂编号：  量程：

环境温度：校准前℃；校准后℃   相对湿度：校准前%RH；校准后%RH

标准器运行转态：校准前：□ 正常 □不正常；校准后：□ 正常 □不正常  校准地点：

校准的技术依据：________________ 校准用气体标准物质及主要设备：________________

1.示值误差、响应时间

2.重复性

3.报警功能

4.漂移

示值误差校准结果的不确定度：

校准员：    核验员：   校准日期：

附录B

校准证书（内页）格式

校准结果

示值误差校准结果的不确定度：

附录C

示值误差的测量不确定度评定

C.1概述

C.1.1校准方法：按照本校准规范对仪器进行校准。

C.1.2环境条件：符合本校准规范规定的环境条件。

C.1.3测量标准：氮中丙烯腈气体标准物质，相对扩展不确定度为2%，k=2.

C.1.4被检仪器：丙烯腈气体检测报警器，测量范围(0~100) µmol/mol

C.1.5 测量过程：仪器通电预热稳定后，先通入零点气体校准仪器的零点，再通入浓度约满量程80%的气体标准物质校准仪器的市值。然后分别通入浓度约为满量程20%、50%、80%气体标准物质，待示值稳定后记录示值，每种浓度重复测量3次，取算术平均值作为仪器示值。

C.2  数学模型

示值误差数学模型：

          (1)
 

----示值误差（%）；

——每种浓度3次示值的算术平均值，µmol/mol；

  ——气体标准物质浓度值，µmol/mol。

根据测量模型，合成标准不确定度的计算公式为：

    式中，灵敏系数，

C.3 不确定度来源

    影响示值测量不确定度的因素有：

C.3.1 空气中丙烯腈气体标准物质的定值不确定度；

C.3.2 仪器的测量不重复性引入的不确定度。  

C.4 输入量的标准不确定度评定  

C.4.1  氮中丙烯腈气体标准物质的定值不确定度引起的标准不确定度u()的评定

采用中测院生产的氮中丙烯腈气体标准物质，浓度分别为20.1µmol/mol、50.1µmol/mol、79.2µmol/mol，其定值相对扩展不确定度为2%，包含因子k=2。

则气体标准物质的定值不确定度引起的标准不确定度分量为： 

校准点20.1µmol/mol时， u() =µmol/mol。

校准点50.1µmol/mol时， u() =µmol/mol。

校准点79.2µmol/mol时， u() =µmol/mol。

C.4.2  仪器的测量不重复性引入的不确定度u()

输出量的不确定度来源主要是仪器测量的不重复性，可以通过连续测量得到测量列，采用A类评定方法进行评定。

对被检丙烯腈气体检测报警器，按其满量程20%、50%、80%各校准点, 分别通入相应浓度标准气体，每一校准点重复测量6次，分别得到每个校准点测量列, 并按式(2)计算各校准点相对标准偏差, 各校准点的具体测量数据列于表1。

                   (2)

表1 各校准点A类评定结果

因本规范实际校准中，每个校准点重复测量3次，取算术平均值作为仪器示值，故

校准点20.1µmol/mol， u() =µmol/mol。

校准点50.1µmol/mol， u() =µmol/mol。

校准点79.2µmol/mol， u() =µmol/mol。

C.4.5标准不确定度汇总                  

标准不确定度汇总于表2。

表2  标准不确定度一览表

C.5合成标准不确定度

灵敏系数及合成不确定度计算

校准点20.1µmol/mol，   （µmol/mol ）-1          

（µmol/mol ）-1

有 =1.20%

校准点50.1µmol/mol，   （µmol/mol ）-1          

（µmol/mol ）-1

有 =1.13%

校准点79.2µmol/mol，   （µmol/mol ）-1          

（µmol/mol ）-1

有 =1.32%

C.6扩展不确定度

取包含因子k=2，则各校准点扩展不确定度为：

校准点20.1µmol/mol：U=1.20%×2=2.4%（k=2）

校准点50.1µmol/mol：U=1.13%×2=2.3%（k=2）

校准点79.2µmol/mol：U=1.32%×2=2.5%（k=2）