动态气体校准仪参与大气监测设备量值溯源过程可行性初探

2019-10-29王莉姜阳朱艳赵智慧

中国建材科技 2019年6期

关键词：量值甲烷仪器

王莉姜阳朱艳赵智慧

（上海市计量测试技术研究院，上海 201203）

0 引言

防治大气污染，首先要准确监测空气中气态污染物的浓度，大气监测设备的准确性则起着决定性的作用，而准确的监测数据源自设备的有效运行，因此动态气体校准仪应运而生。

1 动态气体校准仪介绍

动态气体校准仪是针对环保行业推出的高精度气体分析仪的仪器，主要应用于城市环境空气质量检测仪器和室内环境空气检测仪器的标定，亦可用于实验室和气体分析仪生产的质量控制。

该仪器基本单元主要部件为两个质量流量计（下文简称流量计），一个为稀释气体流量控制器，一个为标准气体（下文简称标气）流量控制器，通过设置两个流量计的流量、稀释配比将高浓度标气稀释到所需浓度，从而对大气监测设备的技术指标进行校准，以确认该类设备是否准确运行。

因此，动态气体校准仪参与了大气监测设备的量值溯源过程，影响了量值传递的结果。该仪器的运行状态也影响着空气质量监测结果的精确度，而有效控制动态气体校准仪的准确性和稳定性是确保高准确度监测大气污染的重要环节。

2 动态气体校准仪流量控制与稀释标气浓度的关系

EPA method 205中规定气体稀释系统必须每年进行一次校准，其输出的稀释气浓度误差必须控制在目标浓度的2%以内。然而，我国至今未出台任何相应的检定规程或技术规范对动态气体校准仪的性能进行质量控制，目前也未能找到任何有关验证动态气体校准仪输出标气浓度是否接近或达到目标值的文献资料。

2.1 稀释标气浓度换算公式

无论仪器生产方、使用方或部分第三方检测机构，都是根据下述换算公式来调节动态气体校准仪控制标气与稀释气流量的流量计，从而得到目标浓度的稀释标气。

Cf：被稀释标气最终浓度，mg/m3

Ci：标气浓度，mg/m3

G：标气流量，L/min

A：稀释气流量，L/min

然而这种浓度计算方式是存在质疑的，因为流量计只能确保标气与稀释气在校准仪气体入口以准确、稳定的流量被抽入混合腔，但最终气体出口输出的稀释标气浓度能否达标，是否受到通气管路的影响则是个未知数，并没有得到确认。

而确认实际输出气体的浓度至关重要，因为动态气体校准仪是否能够准确输出目标浓度的标气不仅决定了该仪器参与大气监测设备量值溯源过程的可行性，同时也决定了开发研制该类产品的意义。

2.2 稀释标气浓度确认实验

本研究选取1 台宣称流量控制准确度为±1%F.S.的动态气体校准仪，参照JJG 897-1995《质量流量计检定规程》，确认其流量计检定合格。再选择浓度为10ppm的甲烷标气与氮气进行混合稀释，调节控制甲烷的流量计流量为0.1L/min，其流量在量程（0～0.2）L/min范围内，氮气的流量计流量为1L/min，其流量在量程（0～5）L/min范围内。则甲烷的流量区间为[0.098L/min,0.102L/min]，氮气的流量区间为[0.95L/min,1.05L/min]，依据公式，被稀释甲烷的最终浓度区间应为[0.854ppm,0.970ppm]。

将气体校准仪的气体输出口与一台在校准有效期限内的气相色谱仪用不锈钢管连接，重复进行两次实验测定输出的甲烷气体浓度，得到的结果如下图所示。