JJG 1138-2017煤矿用非色散红外甲烷传感器

中华人民共和国国家计量检定规程煤矿用非色散红外甲烷传感器2017-02-28发布I 1范围 2概述 3计量性能要求 3.1示值误差 3.2重复性 3.3响应时间 3.4漂移 3.5信号传输误差 4通用技术要求 4.1外观与结构 4.2标志与标识 4.3通电检查 4.4报警功能及报警动作值检查 4.5绝缘电阻 5计量器具控制 5.1检定条件 5.2检定项目 5.3检定方法 5.4检定结果的处理 5.5检定周期 附录A仿真电路技术要求 附录B煤矿用非色散红外甲烷传感器计量检定原始记录表 附录C检定证书/检定结果通知书内页格式 Ⅱ本规程为首次发布。1煤矿用非色散红外甲烷传感器检定规程本规程适用于非色散红外光谱吸收原理的煤矿用甲烷传感器(以下简称传感器)的首次检定、后续检定和使用中检查。传感器用于连续检测煤矿井下作业环境或瓦斯抽放管道中甲烷气体的浓度。传感器主要由检测单元(气室、红外光源、红外敏感元件等)、信号处理单元和显示单元等组成，通过红外吸收原理将甲烷气体浓度转换为电信号，然后经信号处理单元处理，显示甲烷浓度值并进行远距离传输。传感器采样方式主要为扩散式。传感器按用途及测量范围一般分为A、B、C三类：A类：用于环境监测，测量范围：摩尔分数0～10%;B类：用于环境监测，测量范围：摩尔分数0～100%;C类：用于瓦斯抽放管道监测，测量范围：摩尔分数0～100%。3计量性能要求3.1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范围最大允许误差A类B类C类绝对误差：士0.06%绝对误差：±0.06%绝对误差：士0.07%相对误差：±6%相对误差：±6%相对误差：±7%相对误差：±6%相对误差：±7%注：x为甲烷的摩尔分数。重复性不大于1%。3.3响应时间A、B类传感器的响应时间不大于25s;C类传感器的响应时间不大于50s。3.4漂移传感器的漂移包括零点漂移和量程漂移，应符合表2的规定。2表2传感器的漂移限值漂移A类B类C类零点漂移摩尔分数：±0.04%摩尔分数：士0.04%摩尔分数：±0.04%量程漂移3.5信号传输误差信号传输误差不大于1%。4通用技术要求4.1.1传感器不应有影响其正常工作的外观损伤。新制造传感器的表面应光洁平整4.2标志与标识4.3通电检查4.3.2传感器应具有遥控调校功能且能正常调节。4.5绝缘电阻5计量器具控制5.1检定条件5.1.1.1环境温度：(15～35)℃;5.1.1.2相对湿度：不大于85%;5.1.1.4应无影响传感器正常工作的气体和电磁场干扰；5.1.1.5应配备必要的防爆和通风设施。5.1.2.1气体标准物质3采用由国家计量行政部门批准的，并具有相应标准物质“制造计量器具许可证”的单位提供的氮气中甲烷气体标准物质，其相对扩展不确定度应不大于2%(k=2)。5.1.2.2零点气体氮气(纯度≥99.99%)。5.1.2.3流量计流量范围为(60～600)mL/min,准确度级别不低于4.0级，5.1.2.4直流电流表电流范围不小于500mA,准确度级别不低于0.5级。频率范围不小于3000Hz,准确度级别不低于2.5级。5.1.2.6声级计测量范围为(30～130)dB(A),分辨力不低于0.1dB。5.1.2.7钢直尺测量范围为(0～1000)mm,分辨力不低于1mm。5.1.2.8电子秒表分辨力不低于0.01s。5.1.2.9绝缘电阻表输出电压500V,准确度级别不低于10.0级。5.1.2.10直流稳压电源最高输出电压不低于30V;最大输出电流不低于3A。5.1.2.11仿真电路(2km)仿真电路技术要求见附录A。5.2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外观与结构十十十2标志与标识十十十3通电检查十十十4示值误差十十十5重复性十十6响应时间十十—7漂移十十—8信号传输误差十十—4表3(续)序号检定项目首次检定后续检定使用中检查9报警功能及报警动作值检查功能检查十十十声级强度十十—光信号十十—绝缘电阻十十一2.经安装及维修后对传感器计量性能有较大影响的，其后续检定应按首次检定要求进行。5.3.1外观与结构用目察、手感方式。5.3.2标志与标识5.3.3通电检查用目察、手感方式。5.3.4传感器的调整按照传感器使用说明书的要求对传感器进行预热以及零点和示值的调整。接各检定用设备。首先，对传感器进行不少于15min的预热，然后按照(200士10)mL/min的通气流量，通入零点气体调整传感器零点，稳定后，A类传感器按照(200±10)mL/min的通气流量，通入摩尔分数约为2%的甲烷气体标准物质，B、C类传感器按照(200±10)mL/min的通气流量，依次通入摩尔分数约为2%、传感器量程85%的甲烷气体标准物质进行示值调整。分别调整3次，在此后的检定过程中源2km仿真电路质55.3.5示值误差类传感器通入摩尔分数约为0.5%、3.5%、9.0%的甲烷气体标准物质各3min;B类传感器通入摩尔分数约为0.5%、3.5%、9.0%、35%、85%的甲烷气体标准物质各3min;C类传感器通入摩尔分数约为0.5%、3.5%、9.0%、35%、85%的气体标准物质各3min,读取传感器的稳定显示值，重复3次，取其算术平均值为其示值。按式(1)、式(2)计算传感器的示值误差。△x——示值的绝对误差，摩尔分数；x——三次示值的算术平均值，摩尔分数；x₀——通入的甲烷气体标准物质浓度值，摩尔分数。5.3.6重复性传感器稳定后，按规定流量，A类传感器通入摩尔分数约为3.5%的甲烷气体标准物质；B类传感器通入摩尔分数约为35%的甲烷气体标准物质；C类传感器通入摩尔分数约为35%的甲烷气体标准物质，读数稳定后，记录传感器显示值x;,撤去甲烷气体标准物质。在相同条件下，重复上述测量6次。重复性以单次测量的相对标准偏差s,来表示，并按式(3)进行计算。s,——单次测量的相对标准偏差；x——6次示值的算术平均值，摩尔分数；x;——传感器第i次的示值，摩尔分数。5.3.7响应时间A类传感器零点稳定后，按规定流量，通入摩尔分数约为2%的甲烷气体标准物质，读数稳定后，撤去甲烷气体标准物质；通入零点气体至示值稳定，再通入摩尔分数约为2%的甲烷气体标准物质，同时用秒表记录从通入甲烷气体标准物质瞬时起到传感器显示以上稳定示值90%的时间。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。B、C类传感器零点稳定后，按规定流量，通入摩尔分数约为20%的甲烷气体标准物质，按照A类传感器响应时间的检定方法进行响应时间的检定。传感器的漂移包括零点漂移和量程漂移。通入零点气体，记录传感器稳定示值xzo,然后通入摩尔分数约为传感器量程85%6的甲烷气体标准物质，记录稳定示值xs。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xz和xs;(i=1,2,3,4)。按式(4)计算零点漂移，取绝对值最大的△z为传感器的零点漂移△z。按式(5)计算量程漂移，取绝对值最大的△s;为传感器的量程漂移△s。R——传感器的满量程，摩尔分数。5.3.9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仿真电路(技术要求见附录A),在仿真电路末端接上对应的信号测试设备，按规定流量，A类传感器通入摩尔分数约为3.5%、9.0%的甲烷气体标准物质；B类传感器通入摩尔分数约为3.5%、9.0%、35%、85%的甲烷气体标准物质；C类传感器通入摩尔分数约为3.5%、9.0%、35%、85%的甲烷气体标准物质，待读数稳定后，记录传感器的示值x;。同时测量并读取对应浓度输出的电信号值P;,每点重复测量3次，计算出各点的显示值算术平均值x和输出信号的算术平均值P,按式(6)将输出信号的算术平均值P换算为甲烷浓度值G。Gm——输出电信号上限对应的甲烷浓度值，摩尔分数；G。——输出电信号下限对应的甲烷浓度值，摩尔分数；Pm——输出电信号上限标称值，Hz;P——各点的输出信号的算术平均值，Hz;G——各点的输出信号的算术平均值P换算的甲烷浓度值，摩尔分数。再按式(7)计算传感器各点的信号传输误差。取最大的△,为其信号传输误差。△,——各点的信号传输误差；G——各点的输出信号的算术平均值P换算的甲烷浓度值，摩尔分数z——各点的显示值算术平均值，摩尔分数。5.3.10报警功能及报警动作值检查5.3.10.1向A、B类传感器缓慢通入大于其报警设定点浓度的甲烷气体标准物质，观察传感器声光报警是否正常，并记录传感器报警时的示值。重复测量3次，3次的算术7平均值为传感器的报警动作值。按规定流量向C类传感器通入大于其报警设定点浓度的甲烷气体标准物质，待其稳定显示后，缓慢降低通气流量使显示值逐渐降低至报警设定点，观察传感器声光报警是否正常，并记录传感器报警时的示值。重复测量3次，3次的算术平均值为传感器的报警动作值。5.3.10.2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5.3.11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。5.4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。传感器的检定周期一般不超过1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。8附录A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：b)仿真电路参数按R=12.8Ω/km单芯、L=0.8mH/km单芯、C=1/4,L为每千米电感量的1/4,C为每千米分布电容量；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;9共2页第1页送检单位制造厂测量范围型号名称出厂编号检定环境温度检定环境湿度检定使用的计量标准装置名称测量范围不确定度/准确度等级/最大允许误差证书编号有效期至检定使用的标准器名称测量范围不确定度/准确度等级/最大允许误差证书编号有效期至序号检定项目检定结果单项结论1外观与结构2标志与标识3通电检查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表(续)共2页第2页序号检定项目检定结果单项结论7漂移气体标准物质浓度值零点漂移量程漂移8信号传输误差气体标准物质浓度值测量值平均值输出信号平均值换算甲烷浓度值各点信号传输误差传感器信号传输误差———123显示值输出信号值显示值输出信号值显示值输出信号值显示值—输出信号值9报警功能及报警动作值检查报警动作值123平均值功能检查报警声级强度dB(A)123平均值报警光信号绝缘电阻MΩ正极-外壳负极-外壳信号输出端-外壳最小值附录CC.1检定证书/检定结果通知书第2页证书编号：××××××××—××××检定机构授权说明：检定环境条件及地点；温度℃地点相对湿度%其他检定使用的计量(基)标准装置名称测量范围不确定度/准确度等级/最大允许误差检定/校准证书编号有效期至检定使用的标准器名称测量范围不确定度/准确度等级/最大允许误差检定/校准证书编号有效期至第×页共×页证书编号：××××××××-××××检定结果检定项目技术要求检定结果结果判定外观与结构标志与标识通电检查示值误差气体标准物质浓度值平均值示值误差重复性响应时间