JJG(冀) 209-2023 煤矿用激光甲烷传感器检定规程.pdf

河北省地方计量检定规程JJG(冀冀)2092023煤矿用激光甲烷传感器Laser Methane Sensors for Coal Mine2023-2-23 发布2023-5-1 实施河 北 省 市 场 监 督 管 理 局发 布JJG(冀)2092023I煤矿用激光甲烷传感器检定规程Verification Regulation of LaserMethane Sensors for Coal Mine归 口 单 位：河北省市场监督管理局起 草 单 位：河北冀南矿业安全检测检验有限公司本规程委托河北冀南矿业安全检测检验有限公司负责解释JJG（冀）2092023JJG(冀)2092023II本规程主要起草人：郝伟伟（河北冀南矿业安全检测检验有限公司）李荣强（河北冀南矿业安全检测检验有限公司）黄文争（河北冀南矿业安全检测检验有限公司）徐昌盛（河北冀南矿业安全检测检验有限公司）参加起草人：宋玉（河北冀南矿业安全检测检验有限公司）李宗伟（河北冀南矿业安全检测检验有限公司）王素刚（河北冀南矿业安全检测检验有限公司）宋海祥（河北冀南矿业安全检测检验有限公司）王志勇（河北冀南矿业安全检测检验有限公司）蔡学敏（河北冀南矿业安全检测检验有限公司）JJG(冀)2092023III目录引言1 范围12 引用文献13 概述13.1 传感器原理13.2 传感器分类：14 计量性能要求14.1 示值误差14.2 重复性24.3 响应时间24.4 漂移25 通用技术要求25.1 外观与结构25.2 标志与标识25.3 通电检查25.4 报警功能及报警动作值检查25.5 绝缘电阻36 计量器具控制36.1 检定条件36.2 检定项目46.3 检定方法47 检定结果的处理78 检定周期7附录 A8附录 B10附录 C11JJG(冀)2092023IV引言本规程是以JJF 1002-2010国家计量检定规程编写规则、JJF 1059.1-2012测量不确定度评定与表示和JJF 1001-2011通用计量术语及定义为基础和依据制定。本规程参考了JJG1138-2017煤矿用非色散红外甲烷传感器、JJG（皖）70-2019煤矿用激光甲烷传感器、AQ6211-2008煤矿用非色散红外甲烷传感器等规程、标准中内容。本规程为首次发布。JJG(冀)20920231煤矿用激光甲烷传感器检定规程1 范围本规程适用于煤矿使用的量程为(0100)%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。2 引用文献本规程引用下列文献：JJG1138-2017煤矿用非色散红外甲烷传感器JJG（皖）70-2019煤矿用激光甲烷传感器AQ6211-2008煤矿用非色散红外甲烷传感器使用本规程时，需注意使用上述引用文献的现行有效版本。3 概述3.1 传感器原理传感器是由激光光谱吸收原理来测量被测气体中的甲烷气体浓度。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，被测环境中的甲烷与激光探头接触，传感器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，从而实现甲烷气体浓度的检测与报警。当甲烷气体浓度达到报警设定点时，传感器发出声、光报警信号。3.2 传感器按用途及测量范围一般分为 A、B 两类：A 类传感器：用于环境监测，测量范围：摩尔分数 0100%；B 类传感器：用于瓦斯抽放管道监测，测量范围：摩尔分数 0100%。4 计量性能要求4.1 示值误差JJG(冀)20920232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最大允许误差A 类B 类0X1%绝对误差：0.06%0.10%0.10%0.06%C绝对误差：0.07%1%X100%相对误差：6%相对误差：7%注：X 为甲烷的摩尔分数4.2 重复性不大于 1%。4.3 响应时间A类传感器不大于25s，B类传感器不大于50s。4.4 漂移零点漂移：摩尔分数0.04%，量程漂移：相对值2%5 通用技术要求5.1 外观与结构5.1.1 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，各紧固件无松动。5.1.2 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。5.1.3 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。5.2 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。5.3 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。5.4 报警功能及报警动作值检查JJG(冀)209202335.4.1 传感器的声光报警应正常。5.4.2 传感器的报警声级强度应不小于 80dB(A)。5.4.3 传感器的报警光信号应能在黑暗环境 20m 处清晰可见。5.5 绝缘电阻传感器本安端与外壳之间其绝缘电阻应不小于50M。6 计量器具控制6.1 检定条件6.1.1 检定环境条件6.1.1.1 环境温度：（1535）。6.1.1.2 相对湿度：85%。6.1.1.3 大气压力：（86106）kPa。6.1.1.4 应无影响传感器正常工作的气体和电磁场干扰。6.1.2 检定用设备6.1.2.1 检定用气体标准物质应采用有气体标准物质证书的氮中或空气中甲烷气体标准物质，其相对扩展不确定度不大于 2%，k=2。传感器检定所用甲烷气体标准物质应符合表 2 要求。表 2 检定项目及所用相应甲烷气体标准物质检定项目甲烷气体标准物质浓度值（%）A 类B 类示值误差0.5；3.5；9；35；850.5；3.5；9；35；85重复性8585响应时间2020报警误差报警点 1.2 倍浓度报警点 1.2 倍浓度漂移85856.1.2.2 零点气体清洁空气。6.1.2.3 流量计流量范围为(60600)mL/min，准确度等级不低于 4.0 级。6.1.2.4 声级计JJG(冀)20920234测量范围为（30130）dB(A)，分辨力：不低于 0.1dB(A)。6.1.2.5 钢直尺测量范围为(01)m，分辨力：不低于 1mm。6.1.2.6 秒表分辨力不低于 0.1s。6.1.2.7 绝缘电阻表输出电压 500V，准确度不低于 10.0 级，量程不低于（0500）M。6.1.2.8 直流稳压电源输出电压(030)V，输出电流不小于 2A。6.2 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+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报警功能及报警光信号检查+9绝缘电阻+-注：1.“+”表示需检定项目，“-”表示不需要检定项目。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。6.3 检定方法6.3.1 外观与结构用目察、手感方式按 5.1 要求逐条检查。6.3.2 标志与标识用目察方式按 5.2 要求逐条检查。6.3.3 通电检查用目察、手感方式按 5.3 要求逐条检查。6.3.4 传感器校准接通电源，传感器预热时间不少于 15 分钟（仪器说明书有要求的，按说明书要JJG(冀)20920235求进行预热）。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摩尔分数约 20.0%的甲烷气体标准物质，稳定后将传感器显示值调至与甲烷气体标准物质浓度值一致（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。6.3.5 示值误差按规定流量，向传感器分别依次通入表 3 中示值误差项规定的甲烷气体标准物质，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 的要求。0 xxx（1）00100%xxx（2）式中：x示值的绝对误差，摩尔分数；示值的相对误差，%；x三次示值的算术平均值，摩尔分数；0 x通入的气体标准物质浓度值，摩尔分数。6.3.6 重复性按规定流量对传感器通入摩尔分数约为 85%的甲烷气体标准物质，待读数稳定后，记录传感器显示值 xi，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sr表示，按照式（3）进行计算。ir62i=11s100n1xxx（3）式中：sr单次测量的相对标准偏差；x6 次示值的算术平均值，摩尔分数；xi传感器第 i 次的示值，摩尔分数；n测量次数。JJG(冀)209202366.3.7 响应时间按规定流量，向传感器通入摩尔分数约为 20%的甲烷气体标准物质，读取传感器稳定示值。用零点气体清洗传感器气路后，再通入同一甲烷气体标准物质，并同时启动秒表，待传感器示值升至第一次示值的 90%时，停止秒表，此起止时间为响应时间。重复测量 3 次，取其算术平均值作为传感器的响应时间。6.3.8 漂移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 Az0，然后通入摩尔分数约 85%的甲烷气体标准物质，记录稳定示值 Azi。连续工作 4h，每间隔 1h 重复上述步骤一次，同时记录稳定示值 Az0和 Azi（i=1，2，3，4）。按照式（4）计算零点漂移，取绝对值最大的zi为传感器的零点漂移z。0zzzAAii（4）式中：zi各次的零点漂移值，摩尔分数；Az0初始时的零点稳定示值，摩尔分数；Azi各次的零点稳定示值，摩尔分数。按照式（5）计算量程漂移，取绝对值最大的si 为传感器的量程漂移s。si=（0 0）（5）式中：si各次的量程漂移值，摩尔分数；As0初始时的量程稳定示值，摩尔分数；Asi各次的量程稳定示值，摩尔分数。Az0初始时的零点稳定示值，摩尔分数；Azi各次的零点稳定示值，摩尔分数。6.3.9 报警功能及报警动作值检查6.3.9.1 报警动作值检查将 A 类传感器警报点设置在 1.00%上，按规定流量向 A 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JJG(冀)20920237感器报警时的示值。重复测量 3 次，取其算术平均值为传感器的报警动作值。B 类传感器设 30.0%为报警点进行检定。按规定流量向 B 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，取 3 次的算术平均值为传感器的报警动作值。6.3.9.2 报警声级强度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。6.3.9.3 报警光信号在黑暗环境中距传感器 20m 处观察传感器的报警光信号。6.3.10 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，取其最小值作为传感器的绝缘电阻值。7 检定结果的处理检定结果合格的传感器，出具检定证书；检定结果不合格的传感器，出具检定结果通知书，并注明不合格项。8 检定周期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或传感器更换了影响计量性能或安全性能的主要部件及维修后，应及时送检。JJG(冀)20920238附录 A煤煤矿矿用用激光甲烷传感器检激光甲烷传感器检定定原始原始记记录录共 2 页第 1 页送检单位型号名称测量范围制造厂出厂编号环境温度环境湿度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123JJG(冀)20920239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0 h1 h2 h3 h4 h零点漂移z=量程漂移s=8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9绝缘电阻M正极-外壳负极-外壳信号输出端-外壳最小值检定结论：合格 不合格检定日期：年月日审核：检 定 员：JJG(冀)209202310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报警动作值报警声强度报警光信号绝缘电阻注：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：JJG(冀)209202311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报警动作值报警声强度报警光信号绝缘电阻注：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：