JJG 1133-2017煤矿用高低浓度甲烷传感器-（高清版）.pdf

中华人民共和国国家计量检定规程J J G1 1 3 32 0 1 7煤矿用高低浓度甲烷传感器H i g h-L o wC o n c e n t r a t i o nM e t h a n eT r a n s m i t t e r s f o rC o a lM i n e 2 0 1 7-0 2-2 8发布2 0 1 7-0 5-2 8实施国 家 质 量 监 督 检 验 检 疫 总 局 发 布煤矿用高低浓度甲烷传感器检定规程V e r i f i c a t i o nR e g u l a t i o no fH i g h-L o wC o n c e n t r a t i o nM e t h a n eT r a n s m i t t e r s f o rC o a lM i n eJ J G1 1 3 32 0 1 7 归 口 单 位:全国环境化学计量技术委员会 主要起草单位:国家矿山安全计量站淮南市质量技术监督局 参加起草单位:国家煤矿防尘通风安全产品质量监督检验中心中煤科工集团重庆研究院有限公司淮南市计量测试研究所重庆科安电子有限公司 本规程委托全国环境化学计量技术委员会负责解释J J G1 1 3 32 0 1 7本规程主要起草人:曹利波(国家矿山安全计量站)夏德芬(淮南市质量技术监督局)参加起草人:孔令刚(国家煤矿防尘通风安全产品质量监督检验中心)朱正宪(中煤科工集团重庆研究院有限公司)贾永康(淮南市计量测试研究所)付建涛(国家煤矿防尘通风安全产品质量监督检验中心)杜建国(重庆科安电子有限公司)J J G1 1 3 32 0 1 7目 录引言()1 范围(1)2 术语(1)2.1 转换动作值(1)2.2 低浓度段(1)2.3 高浓度段(1)3 概述(1)4 计量性能要求(1)4.1 示值误差(1)4.2 重复性(2)4.3 响应时间(2)4.4 漂移(2)4.5 信号传输误差(2)5 通用技术要求(2)5.1 外观与结构(2)5.2 标志与标识(2)5.3 通电检查(2)5.4 报警功能及报警动作值检查(2)5.5 转换功能及转换动作值检查(2)5.6 绝缘电阻(2)6 计量器具控制(3)6.1 检定条件(3)6.2 检定项目(3)6.3 检定方法(4)6.4 检定结果的处理(8)6.5 检定周期(8)附录A 煤矿用高低浓度甲烷传感器计量检定原始记录表(9)附录B 检定证书/检定结果通知书内页格式(1 2)J J G1 1 3 32 0 1 7引 言本规程依据J J F1 0 0 22 0 1 0 国家计量检定规程编写规则的要求和格式编写。本规程的主要技术指标参考了J J G6 7 82 0 0 7 催化燃烧式甲烷测定器、AQ6 2 0 62 0 0 6 煤矿用高低浓度甲烷传感器、MT4 4 51 9 9 5 煤矿用热导式高浓度甲烷传感器技术条件。本规程为首次发布。J J G1 1 3 32 0 1 7煤矿用高低浓度甲烷传感器检定规程1 范围本规程适用于载体催化燃烧和热导组合原理的煤矿用高低浓度甲烷传感器(以下简称“传感器”)的首次检定、后续检定和使用中检查。本规程不适用于红外原理和激光原理的传感器。2 术语2.1 转换动作值 a c t i o nv a l u eo f c o n v e r s i o n采用载体催化燃烧-热导组合型原理的传感器,在载体催化元件和热导元件工作转换时的显示值。2.2 低浓度段 s e g m e n to f l o wc o n c e n t r a t i o n测量范围为04%的测量段,其传感器采用载体催化元件检测环境中甲烷气体的浓度。2.3 高浓度段 s e g m e n to fh i g hc o n c e n t r a t i o n测量范围为4%1 0 0%的测量段,其传感器采用热导元件检测环境中甲烷气体的浓度。3 概述传感器用于连续检测煤矿井下作业环境中甲烷气体的浓度。传感器主要由载体催化元件、热导元件、电子部件和显示部分等组成。由载体催化元件、热导元件将环境中甲烷气体浓度值转换成电信号,然后通过电子部件处理,并显示浓度值和输出对应于浓度值的电信号。传感器采样方式主要为扩散式。4 计量性能要求4.1 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0 x1%绝对误差:0.1 0%1%x2%绝对误差:0.2 0%2%x4%绝对误差:0.3 0%4%x4 0%相对误差:1 0%4 0%x1 0 0%引用误差:1 0%F S 注:x 甲烷的摩尔分数;F S 测量范围上限。1J J G1 1 3 32 0 1 74.2 重复性单次测量的相对标准偏差:不大于1.0%。4.3 响应时间不大于2 0s。4.4 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。表2 传感器的漂移限值漂移零点漂移量程漂移绝对漂移:0.1 0%0 x4%绝对漂移:0.2 0%4%x1 0 0%绝对漂移:2.0%4.5 信号传输误差相对误差:不大于1.0%。5 通用技术要求5.1 外观与结构5.1.1 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,漆色镀层均匀,无剥落锈蚀现象,各部件接合处应平整。5.1.2 传感器连接可靠,各机械调节部件应能正常工作,各紧固件应无松动。5.1.3 传感器的标定罩、遥控发送器等附件应齐全,并附有使用说明书。5.2 标志与标识5.2.1 传感器名称、型号、制造厂名称、编号、出厂日期、防爆标志及编号、煤矿安全标志及编号、国产传感器的制造计量器具许可证标志及编号等应齐全、清楚。5.2.2 传感器应在铭牌中注明其测量范围。5.3 通电检查5.3.1 传感器各按键应能正常操作和控制,显示清晰、完整。5.3.2 传感器应具有遥控调校功能且能正常调节。5.3.3 传感器在低浓度段工作时,分辨力应不低于0.0 1%;在高浓度段工作时,分辨力应不低于0.1%。5.4 报警功能及报警动作值检查5.4.1 传感器的声光报警应正常。5.4.2 传感器的报警声级强度8 0d B(A)。5.4.3 传感器的报警光信号应能在黑暗环境2 0m处清晰可见。5.5 转换功能及转换动作值检查传感器中的载体催化元件和热导元件工作转换应正常。5.6 绝缘电阻传感器电源正极、负极、信号输出端与外壳之间绝缘电阻应不小于5 0M。2J J G1 1 3 32 0 1 76 计量器具控制计量器具控制包括首次检定,后续检定和使用中检查。6.1 检定条件6.1.1 检定环境条件6.1.1.1 环境温度:(1 53 5)(检定期间温度波动不超过5);6.1.1.2 相对湿度:不大于8 5%;6.1.1.3 应无影响传感器正常工作的气体和电磁场干扰;6.1.1.4 应配备必要的防爆和通风设施。6.1.2 检定用设备6.1.2.1 气体标准物质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”的单位提供的空气中甲烷气体标准物质。对于高浓度段也可采用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)。6.1.2.2 零点气体清洁空气。6.1.2.3 流量计流量范围为(6 06 0 0)m L/m i n,准确度级别不低于4.0级。6.1.2.4 直流电流表电流范围不小于5 0 0mA,准确度级别不低于0.5级。6.1.2.5 频率计频率范围不小于30 0 0H z,准确度级别不低于2.5级。6.1.2.6 声级计测量范围为(3 01 3 0)d B(A),分辨力不低于0.1d B。6.1.2.7 钢直尺测量范围为(010 0 0)mm,分辨力不低于1mm。6.1.2.8 电子秒表分辨力不低于0.0 1s。6.1.2.9 绝缘电阻表输出电压5 0 0V,准确度级别不低于1 0.0级。6.1.2.1 0 直流稳压电源最高输出电压不低于3 0V;最大输出电流不低于3A。6.1.2.1 1 仿真电路(2k m)直流电阻:1 2.8/k m;分布电容:0.0 6F/k m;分布电感:0.8mH/k m。6.2 检定项目检定项目如表3所示。3J J G1 1 3 32 0 1 7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信号传输误差+-9报警功能及报警动作值检查功能检查+声级强度+-光信号+-1 0转换功能及转换动作值检查+-1 1绝缘电阻+-注:1“+”为需要检定项目;“-”为不需要检定项目。2 经安装及维修后对仪器计量性能有较大影响时,其后续检定应按首次检定要求进行。6.3 检定方法6.3.1 外观与结构用目察、手感方式,按5.1要求进行逐条检查。6.3.2 标志与标识用目察方式,按5.2要求进行逐条检查。6.3.3 通电检查用目察、手感方式,按5.3要求进行逐条检查。6.3.4 传感器的调整按照图1连接各检定用设备。首先,按照传感器的使用说明书要求的预热时间对传感器进行预热 如使用说明书无明确规定,一般不少于1 5m i n,然后按照传感器的使用说明书要求的通气流量 如使用说明书无明确规定,一般控制在(2 0 01 0)m L/m i n依次通入清洁空气、2%气体标准物质、2 0%的气体标准物质进行示值调整和对应的输出信号值调整。分别调整3次,在此后的检定过程中不得再次调整。4J J G1 1 3 32 0 1 7图1 传感器检定示意图6.3.5 示值误差待传感器零点在清洁空气中稳定后,按规定流量,分别通入约为低、高浓度段测量上限2 0%、5 0%、8 0%的气体标准物质(注:不可采用4%2 0%的气体标准物质)各3m i n,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)和式(3)分别计算传感器的示值误差。x=x-x0(1)=x-x0 x01 0 0%(2)C=x-x0R1 0 0%(3)式中:x 示值的绝对误差,%;示值的相对误差;C 示值的引用误差;x-3次示值的算术平均值,%;x0 通入的气体标准物质浓度值,%;R 传感器的测量范围上限,%。6.3.6 重复性待传感器零点在清洁空气中稳定后,按规定流量,通入约为低浓度段测量上限8 0%的气体标准物质,待读数稳定后,记录传感器显示值xi,撤去气体标准物质。在相同条件下,重复上述测量6次。传感器低浓度段的重复性检定后,再待传感器零点在清洁空气中稳定后,按规定流量,通入约为高浓度段测量上限8 0%的气体标准物质,待读数稳定后,记录传感器显示值xi,撤去气体标准物质。在相同条件下,重复上述测量6次。传感器高、低浓度段的重复性均以单次测量的相对标准偏差sr来表示,并按式(4)进行计算。5J J G1 1 3 32 0 1 7sr=1x-6i=1xi-x-()251 0 0%(4)式中:sr 单次测量的相对标准偏差;x-6次示值的算术平均值,%;xi 传感器第i次的示值,%。6.3.7 响应时间待传感器零点在清洁空气中稳定后,按规定流量,通入2%的气体标准物质,待读数稳定后,撤去气体标准物质;通入零点气体至示值稳定,再通入2%的气体标准物质,同时用秒表记录从通入气体标准物质瞬时起到传感器显示上述稳定示值9 0%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低浓度段响应时间。传感器的低浓度段响应时间检定后,待传感器零点在清洁空气中稳定后,按规定流量,通入2 0%的气体标准物质,按照低浓度段响应时间的检定方法进行高浓度段响应时间的检定。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,记录传感器稳定示值AZ 0,然后通入约为低浓度段测量上限8 0%的气体标准物质,记录稳定示值AL S 0,撤去气体标准物质,再通入零点气并稳定显示后通入约为高浓度段测量上限8 0%的气体标准物质,并记录稳定示值AH S 0,撤去气体标准物质。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AZi和AL Si、AH Si(i=1,2,3,4)。按照式(5)计算零点漂移,取绝对值最大的Zi为传感器的零点漂移Z。Zi=AZi-AZ 0(5)式中:Zi 各次的零点漂移值,%;AZ 0 初始时的零点稳定示值,%;AZi 各次的零点稳定示值,%。按照式(6)、式(7)计算量程漂移,取绝对值最大的H Si、L Si分别为传感器高、低浓度段的量程漂移H S、L S。H Si=(AH Si-AZi)-(AH S 0-AZ 0)(6)式中:H Si 各次的高浓度段量程漂移值,%;AZ 0 初始时的零点稳定示值,%;AH S 0 初始时的高浓度段测量上限8 0%的气体标准物质稳定示值,%;AZi 各次的零点稳定示值,%;AH Si 各次的高浓度段测量上限8 0%的气体标准物质稳定示值,%。L Si=(AL Si-AZi)-(AL S 0-AZ 0)(7)6J J G1 1 3 32 0 1 7 式中:L Si 各次的低浓度段量程漂移值,%;AZ 0 初始时的零点稳定示值,%;AL S 0 初始时的低浓度段测量上限8 0%的气体标准物质稳定示值,%;AZi 各次的零点稳定示值,%;AL Si 各次的低浓度段测量上限8 0%的气体标准物质稳定示值,%。6.3.9 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2k m长度的单芯截面积为1.5mm2的铜芯电缆(或其仿真电路),在电缆末端接上对应的信号测试设备,然后分别通入约为低、高浓度段测量上限2 0%、5 0%、8 0%的气体标准物质(注:不可采用4%2 0%的气体标准物质),待读数稳定后,记录传感器的示值xi。同时测量并读取对应浓度输出的电信号值Pi,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(8)将输出信号的算术平均值P换算为甲烷浓度值G。G=Gm-G0Pm-P0 (P-P0)(8)式中:Gm 输出电信号上限对应的甲烷浓度值,%;G0 输出电信号下限对应的甲烷浓度值,%;Pm 输出电信号上限标称值,H z;P0 输出电信号下限标称值,H z;P 各点的输出信号的算术平均值,H z;G 各点的输出信号的算术平均值P换算的甲烷浓度值,%。再按式(9)计算传感器各点的信号传输误差。取最大的x为传感器的信号传输误差。x=G-x-x-1 0 0%(9)式中:x 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,%;x-各点的显示值算术平均值,%。6.3.1 0 报警功能及报警动作值检查6.3.1 0.1 缓慢通入大于报警设定点浓度的气体标准物质,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次的算术平均值为传感器的报警动作值,同时报警功能应符合5.4.1的要求。6.3.1 0.2 报警声级强度用声级计测量,环境噪音应小于5 0d B(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,应符合5.4.2的要求。7J J G1 1 3 32 0 1 76.3.1 0.3 在黑暗环境中距传感器2 0m处观察,应符合5.4.3的要求。6.3.1 1 转换功能及转换动作值检查用约2 0%的气体标准物质缓慢通入传感器,记录传感器由低浓度段工作转换到高浓度段工作的瞬间显示值,然后缓慢通入约为1.5%的气体标准物质,再记录传感器由高浓度段工作转换到低浓度段工作的瞬间显示值,同时转换功能应符合5.5的要求。6.3.1 2 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。6.4 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。6.5 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、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。8J J G1 1 3 32 0 1 7附录A煤矿用高低浓度甲烷传感器计量检定原始记录表共3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123平均值误差值5重复性 气体标准物质浓度值低浓度段高浓度段显示值123456重复性9J J G1 1 3 32 0 1 7表(续)共3页 第2页序号检定项目检定结果单项结论6响应时间 气体标准物质浓度值低浓度段高浓度段测量值123平均值7漂移气体标准物质浓度值0h1h2h3h4h零点漂移Z=量程漂移H S=L S=8信号传输误差气体标准物质浓度值测量值 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显示值输出信号值显示值输出信号值显示值输出信号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01J J G1 1 3 32 0 1 7表(续)共3页 第3页序号检定项目检定结果单项结论9报警功能及报警动作值检查报警动作值功能检查报警声级强度d B(A)报警光信号123平均值123平均值1 0转换功能及转换动作值检查低浓度段工作转换到高浓度段工作时的瞬间显示值高浓度段工作转换到低浓度段工作时的瞬间显示值功能检查1 1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 日检 定 员:核 验 员:11J J G1 1 3 32 0 1 7附录B检定证书/检定结果通知书内页格式B.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/最大允许误差计量(基)标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/最大允许误差计量(基)标准证书编号有效期至第页 共页21J J G1 1 3 32 0 1 7B.2 检定证书检定结果页格式证书编号:-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1.0%低浓度段高浓度段响应时间2 0s低浓度段高浓度段漂移0.1 0%2.0%0.2 0%零点漂移量程漂移Z=H S=L S=信号传输误差1.0%报警功能及报警动作值检查 报警动作值功能检查8 0d B(A)报警声级强度报警光信号转换功能及转换动作值检查低浓度段工作转换到高浓度段工作时的瞬间显示值低浓度段工作转换到高浓度段工作时的瞬间显示值功能检查绝缘电阻5 0M 以下空白。第页 共页31J J G1 1 3 32 0 1 7B.3 检定结果通知书检定结果页格式证书编号:-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1.0%低浓度段高浓度段响应时间2 0s低浓度段高浓度段漂移0.1 0%2.0%0.2 0%零点漂移量程漂移Z=H S=L S=信号传输误差1.0%报警功能及报警动作值检查 报警动作值功能检查8 0d B(A)报警声级强度报警光信号转换功能及转换动作值检查低浓度段工作转换到高浓度段工作时的瞬间显示值低浓度段工作转换到高浓度段工作时的瞬间显示值功能检查绝缘电阻5 0M 注:检定结果不合格项为:以下空白。第页 共页41J J G1 1 3 32 0 1 7