煤矿用激光甲烷传感器检定规程

煤矿用激光甲烷传感器检定规程范围本规程适用于煤矿井下使用的量程为（0〜100）%CH4激光甲烷传感器（以下简称“传感器”）的首次检定、后续检定和使用中检查。引用文献本规程引用下列文献：JJF1001-2011《通用计量术语及定义》JJF1094-2002《测量仪器特性评定》AQ6211-2008《煤矿用非色散红外甲烷传感器》MT209-1990《煤矿通讯、检测、控制用电工、电子产品通用技术要求》使用本规程时，应注意使用上述引用文献的现行有效版本。概述传感器是由激光光谱吸收原理来测量甲烷浓度。传感器主要由激光探头、电子部件和显示部分等组成。工作时，被测环境中的甲烷以扩散方式与激光探头接触，将甲烷浓度值转换成电信号，然后通过电子部件处理，并显示甲烷浓度值和输出对应于甲烷浓度值的电信号，从而实现甲烷含量的检测与报警。当甲烷浓度达到报警设定点时，传感器发出声、光报警信号。传感器按用途可分为环境检测类和瓦斯抽放管道检测类。计量性能要求示值误差:传感器的示值误差应符合表1的规定。表1传感器的示值误差限值测量段，X（%叫）示值误差绝对误差（％^4）相对误差（%）0<XW1±0.061<XW100±6重复性不大于1%。响应时间环境检测类不大于25s,瓦斯抽放管道检测类不大于50s。漂移零点漂移：土0.04%CH4，量程漂移：土2.0%CH4。报警误差传感器应具有报警功能，环境检测类传感器为超上限报警，并在(0SX<5)%CH4范围内可任意设置报警点，报警显示值与设定值的差值应不超过土0.05%CH4。瓦斯抽放管道检测类传感器为超下限报警，并在(25<*335)%的4范围内可任意设置报警点，报警显示值与设定值的差值应不超过±0.5%CH4。报警声级强度及信号报警声级强度在距其1m远处的声响信号的声压级应不小于80dB(A)；报警光信号应能在黑暗环境20m处清晰可见。信号传输误差传感器使用单芯截面积为1.5mm2的铜芯电缆或者模拟电缆时，其传输距离应不小于2km,显示值与输出信号值(换算为甲烷浓度值)的误差应符合4.1的规定。通用技术要求外观与结构传感器的显示器应清晰完整,各机械调节部件应能正常动作,各坚固件无松动。传感器不应有影响其正常工作的外观损伤,新制造的涂层不应有明显颜色不匀和剥落,各部件接合处应平整。传感器的输出线缆、遥控器等附件应齐全,并附有使用说明书。标志与标识传感器应标明制造单位、仪器名称、型号及编号、制造日期、防爆标志及编号、煤矿安全标志及编号和其它法制管理要求的标志。通电检查传感器各插接件接头无松动，各操作键功能运行正常；显示清晰、完整并保持稳定；具有遥控调校功能且应能正常设置。绝缘电阻传感器本安端与外壳之间其绝缘电阻应不小于50MQ。计量器具控制计量器具控制包括：首次检定、后续检定和使用中检查。检定条件检定环境条件环境温度：（20±5）℃相对湿度：（45〜75）%应无影响传感器正常工作的气体和电磁场干扰。检定用设备检定用气体标准物质应采用经国家计量部门考核认证的单位提供的氮气中甲烷气体标准物质，其扩展不确定度不大于2%,k=2。传感器检定所用标准气体应符合表2要求。表2检定项目及所用相应标准气体检定项目氮气中甲烷气体浓度取值范围（％CH4）示值误差0.50；3.50；9.00；35.0；85.0重复性85.0响应时间20.0报警误差1.20（环境检测类）；32.0（瓦斯抽放管道检测类）漂移85.0信号传输误差0.5；3.50；9.00；35,0；85.0注：标准气样值与标准气样标称值的允许偏离应不超过±10%。零点气体清洁空气。流量计流量范围为（60〜600）mL/min；准确度等级不低于4.0级。频率范围(0〜1000)kHz；准确度级别不低于2.5级。声级计测量范围为(30〜130)dB(A)；分辨力：不低于0.1dB。钢卷尺测量范围为(0〜30)m；分辨力：不低于1mm。秒表分辨力不低于0.01s。绝缘电阻表输出电压500V;准确度等级：不低于10.0级；量程不低于(0〜500)MQ。直流稳压电源输出电压(0〜30)V,输出电流不小于2A；准确度等级不低于0.2级。直流电流表电流范围(0〜500)mA,准确度等级不低于0.5级。模拟电缆(2km)直流电阻：12.8Q/km；分布电容：0.06*/km；分布电感：0.8mH/km。详情见附录A检定项目检定项目如表3所示。表3检定项目一览表序号检定项目首次检定后续检定使用中检查1外观与结构+++2标志与标识+++3通电检查+++4示值误差+++5重复性++6响应时间++7漂移++8报警误差+++9报警声强度及信号+++10信号传输误差++11绝缘电阻++注：1“+”为需要检定项目；“-”为不需要检定项目。2传感器经修理及更换主要部件后，应按首次检定要求进行检定。外观与结构用目察、手感方式按5.1要求逐条检查。标志与标识用目察方式按5.2要求逐条检查。通电检查用目察、手感方式按5.3要求逐条检查。传感器校准接通电源，传感器预热时间不少于15分钟，按说明书规定的流量，用零点气体校准传感器零点，稳定后，按规定流量对传感器通入甲烷浓度约为20.0%的标准气体，通气时间3min然后将传感器显示值调至与标准气样值一致（上述步骤简称为校准）。分别校准3次，在此后的检定过程中不得再次校准。示值误差待传感器零点在零点气体中稳定后，按规定流量，向传感器分别依次通入表2中示值误差项规定的标准气体各3min，读取传感器的稳定显示值，重复3次，取其算术平均值为传感器各点示值。按照式（1）、式（2）计算传感器的示值误差，示值误差不超过表1的规定。^X=X-X0 （1）5=3x100% （2）式中：X——示值的绝对误差，%CH；46——示值的相对误差；X——三次示值的算术平均值，%CH；4X0——通入的气体标准物质浓度值，％CH4。6.3.6重复性待传感器零点在零点气体中稳定后，按规定流量，传感器通入甲烷浓度约为85.0%的标准气体，待读数稳定后，记录传感器显示值x.，撤去标准气体。在相i同条件下，重复上述测量6次，重复性以单次测量的相对标准偏差sr表示，按照式（3）进行计算。Q—s==\；$__i x100%（3）rx\ n-1式中：sr——单次测量的相对标准偏差；X——6次示值的算术平均值，%CH；4Xi——传感器第i次的示值，％ch4；n——测量次数。响应时间传感器待其零点在零点气体中稳定后，按规定流量，通入甲烷浓度约为20.0%的标准气体，读取传感器稳定示值；用零点气体清洗传感器气路后，再通入同一甲烷标准气体，并同时启动秒表，待传感器示值升至第一次示值的90%时止住秒表，此起止时间为响应时间。重复测量3次，取3次测量值的算术平均值作为传感器的响应时间。漂移通入零点气体，记录传感器稳定示值Az0,然后向传感器通入表2中漂移项规定的标准气体，记录稳定示值As0。连续运行4h，每间隔1h重复上述步骤一次，同时记录稳定示值Azi和Asi（i=1,2,3,4）。按照式（4）计算零点漂移，取绝对值最大的Azi为传感器的零点漂移Az。△zi△zi=Azi-AZ0(4)按照式（5）计算量程漂移，取绝对值最大的Asi为传感器的量程漂移As。%=（41%）-巴0-%）（5）信号传输误差用直流稳压电源按传感器说明书规定的电压为其供电,在传感器信号输出端接入2km单芯截面积为1.5mm2的铜芯电缆或者模拟电缆，在其末端接上对应的信号测试设备,按规定流量,向传感器分别依次通入表2中信号传输误差项规定的标准气体,待读数稳定后,读取相应甲烷浓度输出的电信号值。每浓度点重复测量3次。对于模拟信号按式（6）将电信号值换算成甲烷浓度值,对于数字信号按通信协议规定换算成甲烷浓度值，取其算术平均值为传感器各点示值。按照式(1)、式(2)计算传感器的输出信号值的示值误差，其示值误差不超过表1的规定。G=⑸口)X(P.P) (6)PmP0 ‘°式中：Gm——输出电信号上限对应的甲烷浓度值，％CH4；G0——输出电信号下限对应的甲烷浓度值，％CH4；Pm——输出电信号上限标称值，Hz或mA；0。——输出电信号下限标称值，Hz或mA；Pi——检测的输出电信号值，Hz或mA；G——各点的输出电信号换算的甲烷浓度值，％CH4。报警误差将环境检测类传感器警报点设置在1.00%CH4上，瓦斯抽放管道检测类传感器警报点设置在30.0%CH4上，待传感器零点稳定后，缓慢通入表2所规定标准气体，读取稳定值连续三次，取其算术平均值为传感器的报警值，按照式(7)计算报警误差。AA=AA0 (7)式中：A——报警误差；A0——报警设定值；A——报警平均值。报警声强度及信号报警声级强度用声级计测量，环境噪音应不大于50dB(A)。将声级计置于传感器的报警声响器轴心正前方1m处，重复测量3次，取其算术平均值为其报警声级强度。在黑暗环境中距传感器20m处观察传感器的报警光信号。绝缘电阻用绝缘电阻表分别测量其电源正极、负极、信号输出端与其外壳裸露金属件之间的绝缘电阻，取其最小值为传感器的绝缘电阻值。检定结果的处理按本规程的规定和要求检定合格的传感器，发给检定证书；检定不合格的传感器发给检定结果通知书，并注明不合格项目。检定周期传感器的检定周期一般不超过一年。如果对传感器的测量数据有怀疑、传感器更换了影响计量性能或安全性能的主要部件和修理后应及时送检。附录人模拟电缆仿真电路技术要求模拟传感器至测试设备传输距离的仿真电路应符合以下要求：a）应能模拟传感器至测试设备的2km传输距离；b）仿真电路参数按直流电阻R=12.8Q/km单芯、分布电感L=0.8mH/km单芯、分布电容C=0.06^F/km计算；c）用平衡均匀电路，每公里网络应符合图A1规定，其中R为每公里环路电阻的1/4,L为每公里电感量的1/4,C为每公里分布电容量；d）每一段模拟网络的长度应不大于1km，且不大于所传输信号最短波长的1/16；e）仿真电路可根据需要由相等的两部分组成在一起。图A1

附录B检定证书内页格式检定项目技术要求检定结果外观与结构标志与标识通电检查示值误差重复性响应时间漂移信号传输误差报警误差报警声强度及信号绝缘电阻注：1检定环境：温度： 相对湿度：2检定依据：3检定中使用的主要标准器：

附录C检定结果通知书内页格式检定项目技术要求检定结果外观与结构标志与标识通电检查示值误差重复性响应时间漂移信号传输误差报警误差报警声强度及信号绝缘电阻注：1检定环境：温度： 相对湿度：2检定依据：3检定中使用的主要标准器：4不合格项目：附录D煤矿用激光甲烷传感器检定原始记录共2页第1页证书编号： 送检单位： 测量范围：制造厂：型号名称：出厂编号：环境温度： ℃环境湿度： %RH气体标准物质的编号及扩展不确定度 序号检定项目检定结果单项结论1外观与结构是否符合规程5.1的要求口是口否2标志与标识是否符合规程5.2的要求口是口否3通电检查是否符合规程5.3的要求口是口否4示值误差气体标准物质浓度值显示值平均值示值误差1235重复性气体标准物质浓度值显示值重复性1234566响应时间气体标准物质浓度值测量值平均值123

共2页第2页序号检定项目检定结果