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煤矿用非色散红外甲烷传感器校准规范

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煤矿用非色散红外甲烷传感器校准规范
1.范围
本规范适用于煤矿用非色散红外甲烷传感器(以下简称仪器)计量性能的校准。
2.引用文献
AQ6211—2008«煤矿用非色散红外甲烷传感器»
MT210—1990«煤矿通讯、检测、控制用电工电子产品基本试验方法»
JJF1059—1999«测量不确定度平定与表示 »
JJF1071—2000«国家计量校准规范编写规则»
3.术语
3.1显示值
   仪器显示的测量数值
3.2零点
   仪器在清洁空气中正常工作时的显示值。
3.3标定点
   仪器为满足测量准确度所选择的标准值。
3.4报警点
   仪器依据使用要求所预先设置的报警启动值。
3.5基本误差
   在正常试验条件下确定的仪器测量误差值。
3.6响应时间
   甲烷浓度发生阶跃变化时,仪器显示值或输出信号值达到稳定值的90%的时间。
4仪器分类
4.1A类传感器:用于环境监测,测量范围(0~10)% CH4
4.2类传感器:用于环境监测,测量范围(0~100)% CH4
4.3类传感器:用于瓦斯抽放管道监测,测量范围(0~100)% CH4
5.计量特性
 

 

5.1外观与通电检查
   应符合AQ6211—2008中5.6的规定。
5.2显示值稳定性
在(0≤X<10)%CH4测量范围,甲烷浓度恒定时,传感器显示值或输出信号值(换算为甲烷浓度值)变化量不超过0.04%CH4
在(10≤X<100)%CH4测量范围,甲烷浓度恒定时,传感器显示值或输出信号值(换算为甲烷浓度值)变化量不超过0.4%CH4
5.3基本误差
仪器的基本误差应符合下列规定:
A、B类仪器测量基本误差应符合表1的规定:
表1
测量范围%CH4 基本误差%CH4
0.00~1.00 ±0.06
1.00~100 真值的±6%
C类仪器测量基本误差应符合表2的规定:
2
测量范围%CH4 基本误差%CH4
0.00~1.00 ±0.07
1.00~100 真值的±7%
5.4响应时间
A、B类仪器的响应时间应不大于25s;C类仪器的响应时间应不大于50s。
5.5报警功能
5.5.1仪器应具有报警功能,A、B类仪器为超上限报警,并在(0 ~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±0.05%CH4。C类仪器为超下限报警,并在(25~35)%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±0.5%CH4
5.5.2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);光信号应能在20m远处清晰可见。
5.6绝缘电阻
    仪器本安端与外壳之间,常态下其绝缘电阻应不小于50MΩ。
5.7负载特性
输出频率、电流信号的仪器,外接负载电阻在(0~500)Ω范围内变化时,其对应甲烷浓度值的变化应不超过相应基本误差的规定。

6.校准条件
6.1环境条件
6.1.1环境温度:(15~35)℃。
6.1.3相对湿度:(45~75)%:
6.1.2大气压力:(86~116)kPa。
6.1.4周围环境应无影响校准的干扰气体。
6.2校准用标准器及其它主要设备
6.2.1仪器使用氮气中甲烷标准气样(以下简称标准气样)应采用经国家计量部门考核认证的单位提供的气样,其不确定度不大于2%。A类仪器各项校准所用气样应符合表3要求,B、C类仪器各项校准所用气样应符合表4要求。
表3
校准项目 所需气样及取值范围%CH4
基本误差校准 0.50,1.50,2.00,3.50,6.50,9.00
响应时间校准 2.00
报警误差校准 1.20
负载特性校准  
漂移校准 零点漂移 清洁空气
量程漂移  
注:标准气样值与标准气样标称值的允许偏离应不超过±10%。
表4
校准项目 所需气样及取值范围%CH4
基本误差校准 0.50,8.50,20.0,35.0,60.0,85.0
响应时间校准 20.0
报警误差校准 1.20(适用B类);32.0(适用C类)
负载特性校准  
漂移校准 零点漂移 清洁空气
量程漂移  
注:标准气样值与标准气样标称值的允许偏离应不超过±10%。
6.2.2校准用主要仪器
1)零点气体
清洁空气



2)气体流量计
测量范围:(30~1000)mL/min;准确度:2.5级。
3)秒表
分度值不大于0.01s的电子秒表或机械秒表
4)频率计
(0~1000)kHz;稳定度:≤1×10-6
5)直流稳压电源
输出电压:(0~30)V,输出电流:2A。
6)电阻箱
(0~1000)Ω,准确度不低于0.5级。
7)声级计
准确度不大于II级。
8)直流电流表
(0~100)mA,准确度不低于0.5级。
9)兆欧表
     等级应符合MT210—1990中7.1.2的规定。
7.校准方法
7.1外观与通电检查
    用目测及通电手动法进行。
7.2显示值稳定性校准和基本误差校准
7.2.1仪器校准时气体流量
在以下需通标准气体的校准中,除报警误差校准外,其余校准的通气流量应按仪器使用说明书规定的流量进行(以下简称规定流量)。
7.2.2仪器示值校准。待传感器零点在清洁空气中稳定后,按规定流量对A类传感器通入2.00%CH4的标准气样,对B 类传感器通入20.0%CH4的标准气样,通气时间3min;对C类传感器通入20.0%CH4的标准气样,通气时间5min,然后将传感器显示值调至与标准气样值一致(上述步骤在以后简称为校准传感器)。继续通气,再观察1 min,记录1 min内传感
器的显示值的最大值与最小值的差值,重复三次,取最大值。
7.2. 3基本误差校准。
校准传感器3次,在以后的测定中不得再次校准。待仪器零点在清洁空气中稳定后,按规定流量向A、B类传感器分别依次通入表3、表4 中基本误差项规定的标准气样各3min,或向C类传感器依次通入表4 中基本误差项规定的标准气样各5min,                     
记录传感器的显示值或输出信号值(换算为甲烷浓度值)。重复测定4次,取后3次的算术平均值与标准气样的差值即为基本误差。


7.3响应时间
    将制造厂提供的扩散取样注气装置与仪器进气部位相接,校准传感器,记录显示值。然后再通入清洁空气,待仪器零点稳定后,把按规定流量通有标准气样的注气装置迅速换到取样头上,并记录传感器的显示值达到原显示显示值90%所需要的时间,测量3次,取其算术平均值。标准气样值应符合表3、表4的规定。
7.5报警功能校准
7.5.1报警误差
将传感器校准好,A、B类传感器报警点设置在1.00%CH4C类传感器报警点设置在30.0%CH4待仪器零点稳定后,对A、B类传感器缓慢通入1.20%CH4的标准气样,记录出现声、光信号瞬间传感器的显示值,计算设定报警点与显示值的差值。C类传感器通入32.0%CH4的标准气样,待传感器显示值稳定后,缓慢降低通气流量直到为零,记录出现声、光信号瞬间传感器的显示值,计算设定报警点与显示值的差值。    
7. 5.2报警声级强度测量
    报警声响强度用声级计测量,环境噪音应小于50dB(A)。将声级计置于仪器的报警声响器轴心正前方1m处,测量3次,取其平均值。
7. 5.3光报警信号
在黑暗环境中距仪器20m处进行观察,应清晰可见。
7.6仪器漂移
传感器在正常工作条件下,连续工作24h,前8h,每隔2h分别通入清洁空气和约为3.50%CH4(低浓度)/35.0%CH4(量程为0.00%CH4~40.0%CH4)/75.0%CH4(量程为0.00%CH4~100.0%CH4)气体标准物质,记录各次测量的零点及传感器通入标气时的的示值。24h后再测量传感器的零点及通入气体标准物质,记录仪器示值。零点测量值间的最大偏差为传感器的零点漂移。通入气体标准物质的测量值按式(2)计算。示值测量值之件的最大偏差为传感器的量程漂移。
Xi=Si-Zi                                                  (2)
式中:Xi—第i次通入的气体标准物质的测量值
Zi—第i次零值
Si—第i次通入的气体标准物质的显示值                                         
7.7绝缘电阻
   参照MT210—90中7规定的方法进行。
7.8负载特性
将传感器输出端串接500Ω电阻,按仪器基本误差测量方法的步骤操作和计算,读取传感器在外接负载电阻为500Ω时的输出电信号值,每点作三次,取其算术平均值为传感器各点输出电信号值。并按产品说明书的规定的方法换算成甲烷浓度值,换算的各测量点甲烷浓度值与传感器外接负载电阻为0Ω时的甲烷浓度值之差应不超过传感器的基本误差的规定。
8.校准结果的处理
经校准的传感器发给校准证书,出具校准证书时应同时给出校准结果和测量不确定度。校准记录见附录A,校准证书模式见附录B。
9.复校时间间隔
  建议传感器的复校时间间隔最长不超过1年。
 
 



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