标定罩使用对气体报警器检定结果的影响

张文帅

（济南市计量检定测试院，济南 250002）

标定罩使用对气体报警器检定结果的影响

张文帅

（济南市计量检定测试院，济南 250002）

为指导检定人员在气体报警器检定时对气体标定罩的正确使用，对标准罩、大罩、小罩、不带罩4种情况进行试验，并对气体报警器检定结果的绝对误差、响应时间、重复性等参数进行对比分析。结果表明，在满足绝对误差±5%FS之内、响应时间不大于60 s、重复性不大于2%的技术指标要求时，使用标准罩能够得到更准确、稳定、符合现场模拟真实数值的检定结果。该研究有利于提高气体报警器检定结果的准确性。

标定罩；气体；报警器

JJG 693-2011 《可燃气体检测报警器》检定规程对于气体报警器检定条件，如检定环境、气体标准物质、流量控制、秒表、气路和减压阀选用、标定罩选用等都提出了明确的要求［1］，检定人员对于标准气的选择、温湿度的设定、气体流量的控制、对讲机的应用、标定罩的设计、不确定度分析等对检定结果的影响进行了许多研究［2-10］，这对于提高气体报警器检定测量精度、减小误差具有重要意义。

对于扩散式气体报警器，检定规程往往要求必须配备专用标定罩，标定罩具有以下作用：防止气体扩散，使气体均匀流经传感器表面，提高检测的准确性；缩短报警器响应时间，节省气体流量，保护检定人员的身体健康。在实际工作中，由于生产厂家不同，报警器千差万别，如探头使用环境和位置不同，所选探头及其外形尺寸和进气方式（底部进气和侧面进气）也各不相同，如厨房、灶间、户外等水汽大，油烟粉尘多容易造成探头堵塞，导致传感器失效而使检定结果不合格，这就需要选用带风雨罩的探头。因此计量检定人员应根据实际情况设计和配备相应的标定罩以满足检定要求。

在实际工作中，由于多数气体报警器生产厂家没有提供配套的标定罩，这就需要检定单位自制合适的标定罩，但标定罩没有严格的规范要求，需要根据实际情况设计，如果标定罩过紧，没有溢流口则会产生正压，影响检定结果；如果标定罩过松，导致外界气体进入，使标准气体实际值偏小，同样影响检定结果。合适的标定罩应保证罩内气体与罩外气体的压力基本一致，并能迅速排空罩内空气。不同的标定罩在检测中对示值误差和响应时间会有不同的影响，为此笔者比较了不同尺寸标定罩对检定结果的影响，讨论使用合适标定罩的重要性。

1　实验室环境与仪器

实验地点为危险气体报警器检测实验室，温度为19℃，相对湿度为47%，采用氩气减压器，管路材料为聚四氟乙烯，标定罩为自制铝罩，符合检定规程条件要求，大罩直径为7 cm，专用标准罩直径为5.5 cm，小罩直径为4 cm，探头直径为4.6 cm，罩内均设置排气孔；

实验样气：异丁烷（国家二级标准气体），摩尔分数为1.08×10-2mol/mol，爆炸下限为1.8%（60%LEL）；

报警器探头：RB-TZS型（编号09100027），一级报警浓度值为20%LEL，济南市长清计算机应用公司；

控制器：ROBOT型，济南市长清计算机应用公司。

2　实验项目及结果计算

按实验要求分别测试采用大罩、标准罩、小罩、无罩4种情况下稳定数值及稳定时间、响应时间（达到90%稳定浓度时间）以及一级报警浓度值时间。为减小实验随机误差，每组实验均测量6次，两人完成操作，其中一人负责操作，一人负责计时，每一次实验前先置换管内空气，计时开始后进行通气，每次流量控制在0.5 mL/min左右，实验结束待示值归零后再进行下一组操作。根据实验结果计算4种实验情况下的绝对误差、稳定时间、响应时间和一级报警浓度时间，并参考JJG 693-2011［1］对实验结果进行分析，JJG 693-2011检定规程对报警器计量性能的要求列于表1。

表1　实验项目及规程要求

2.1绝对误差

调整仪器的零点和示值，通入约为满量程60%的气体标准物质，记录仪器稳定示值，重复测量6次，绝对误差ΔC按式（1）计算：

式中：△C——绝对误差，%LEL；

C0——通入仪器气体标准物质的浓度，%LEL；

R——仪器满量程。

2.2重复性

测量约为满量程60%的气体标准物质，记录仪器稳定示值C，撤去气体标准物质，在相同条件下重复测量6次，按式（2）计算测量结果的相对标准偏差，作为该测量点的重复性。

式中：si——单次测量结果的相对标准偏差；

Ci——第i次的示值，%LEL。

2.3响应时间

通入浓度约为满量程60%的气体标准物质，读取稳定示值，停止通气，让仪器回到零点。再通入上述气体标准物质，同时启动秒表，待示值升至上述稳定值的90%时，停止秒表，记录秒表显示的时间。按上述操作方法重复测量6次，6次测量结果的算术平均值为仪器的响应时间。

3　结果与分析

3.1示值误差和重复性

不带罩、标准罩、大罩、小罩4种实验情况下的试验结果列于表2。

表2　绝对误差和重复性试验结果（n=6）

分析表2数据发现，测量平均值由高到低依次为小罩、标准罩、不带罩、大罩，其中小罩和标准罩测量结果比标准值高，不带罩和大罩测量结果比标准值低，带大罩情况下甚至出现了不合格情况，且偏差较大。这是因为不带罩时气体向周围扩散，流经传感器表面的气体浓度变小，会出现低于标准气体浓度的情况，而且如果采用有毒有害气体长时间检定会对检定人员的身体健康造成危害，所以进行检定时必须按照检定规程配备标定罩。采用大罩检定时由于出气孔位置不固定造成检定结果变化大，且由于标定罩内大面积与空气接触，在通气时气体会经过内循环从四周排出，造成浓度偏低。小罩由于完全扣在传感器上，气体浓度快速聚集造成浓度偏高。总之，采用标准罩对检定结果的影响最小。

重复性Sri数值由大到小依次为大罩、不带罩、标准罩、小罩，且采用大罩时结果差异很大，从而导致重复性远远高于规程的要求，而小罩由于完全扣在传感器上，导致实验结果基本无波动，综上所述，标准罩检测结果最可靠。

3.2稳定时间

引入稳定时间，用以比较达到稳定值时4种实验条件下所需时间，稳定时间采用6次实验算数平均值，结果见表3。由表3可以看出，不带罩时耗时超过1 min，远远超过用标准罩和小罩时的时间，不用标定罩长时间的检定工作对检定人员的身体健康造成极大的危害，而使用大罩时有4次稳定时间结果达不到示值误差的要求，使用小罩时稳定时间最短。

表3　稳定时间分析结果

3.3响应时间

以规程达到稳定数值90%浓度时所用时间作为标准，即以标准摩尔分数1.08×10-2mol/mol的90%即54%LEL作为标准，响应时间采用6次试验结果的算数平均值，不带罩、标准罩、大罩、小罩的响应时间分别为52.97，14.55，60.00，7.90 s。用大罩时，响应时间达到了规程要求的上限（60 s）；不带罩时响应时间虽没有超出规程要求，但远远高于标准罩和小罩时的响应时间；用小罩时响应时间上升太快，呈现跳跃式攀升，达不到检测所需的线性要求。因此应使用标准罩。

3.4一级报警时间

由于二级报警浓度为50%LEL时与响应时间54%LEL数值较为接近，因此只对重要的一级报警时间进行比较试验。一级报警时间采用6次试验结果的算数平均值，不带罩、标准罩、大罩、小罩的一级报警时间分别为14.57，5.24，15.82，4.34 s。不带罩与用大罩时报警时间接近，用标准罩与小罩时报警时间接近，而前两者耗时接近后两者的3倍。报警器主要功能是在准确达到报警点时发出声光报警，所以采用标准罩与小罩检测能提供更为准确的数据。

4　结论

在检定气体报警器时，如果不带罩或带大罩会延长检测和响应时间，增加通气量，影响最后的检测结果且危害检定人员的身体健康；使用小罩时，由于标定罩内外压不平衡会缩短检定时间，同样影响检测结果；使用合适的标准罩，能最大程度减小标定罩使用因素对计量检定结果的影响，从而取得可靠的检测数据。因此气体报警器检定人员应正确使用标定罩，在扩散式报警器检定中使用专用的标准罩，提高检定工作的严谨性和准确性。

［1］ JJG 693-2011 可燃气体检测报警器检定规程［S］.

［2］ 肖哲，庄涛.对可燃气体报警器所用检定介质的探讨［J］.中国计量，2002（2）： 70-71.

［3］ 张维兰，禄彤，贺媛媛.可燃气体检测报警器检定用标准物质的选择［J］.化学分析计量，2007，16（4）： 72.

［4］ 董光礼.氢气代替异丁烷作为可燃气体检测报警器标准样气的讨论［J］.云南化工.2010，37（5）： 50-54.

［5］ 任志伟，王瑞，朱兰.催化燃烧式、半导体式可燃气体检测仪的检定［J］.上海计量测试，2015（3）： 53-54.

［6］ 夏海雷.气体流量对可燃气体报警器测量结果的影响［J］.中国科技纵横，2013（8）： 94.

［7］ 秦波，蔡强.对讲机在检定可燃气体检测报警器中的作用［J］.中国计量，2008（8）： 108-109.

［8］ 于霄鹏.自制现场检定用可燃气体报警器扩散罩［J］.中国计量，2012（10）： 111-112.

［9］ 李旦峰，王法光.可燃气体报警器检定中检定用扩散罩的设计［J］.中小企业管理与科技，2010（15）： 161.

［10］ 廖秉良.可燃气体检测报警器数测量数值的不确定度分析［J］.科技与创新，2015（10）： 83-84.

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Effect of Calibration Hood on Gas Alarm Calibration Results

Zhang Wenshuai
（Institute of Measurement and Calibration Testing， Jinan 250002， China）

In ordor to use gas calibration hood exactly in the verification of gas alarm， the passage experiments were carried out in four different conditions： using standard gas hood，large gas hood，small gas hood and without gas hood，respectively. The key datas of calibration results，such as absolute inaccuracy，response time，repeatability were analyzed and compared. The results showed that when absolute inaccuracy was within ±5%FS， response time was not more than 60 s， and repeatability was not more than 2%， more accurate，stable and conforming to the scene simulation real value calibration results could be gottent when using standard gas hood. The study is beneficial to improve the accuracy of gas alarm calibration results.

calibration hood； gas； alarm

O652

A

1008-6145（2016）02-0090-03

10.3969/j.issn.1008-6145.2016.02.0027

联系人：张文帅；E-mail： geniusfrank2006@163.com

2015-12-08