動(dòng)態(tài)稀釋法配制標(biāo)準(zhǔn)氣體在氣體分析儀器及氣體檢測(cè) 報(bào)警器檢定中的應(yīng)用

徐鑫

摘 要：隨著冶金、化工、醫(yī)藥等工業(yè)的不斷發(fā)展，危險(xiǎn)環(huán)境有毒有害氣體及有機(jī)溶劑用量也越來(lái)越大。在生產(chǎn)制造過(guò)程中，如果有毒有害氣體及有機(jī)溶劑發(fā)生泄漏，并揮發(fā)到空氣中，會(huì)直接危害吸入或觸及到有毒有害氣體人員的生命安全。本文從日常檢測(cè)工作經(jīng)驗(yàn)以及實(shí)際工作需求出發(fā)，對(duì)有毒有害氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)生產(chǎn)周期長(zhǎng)、保存周期短、價(jià)格昂貴等特點(diǎn)，研究出相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)配制方法，便于檢測(cè)工作的開展。我們用氣體動(dòng)態(tài)稀釋配氣裝置對(duì)已知高濃度的氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)及高濃度的液體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行稀釋的方法，方便快捷準(zhǔn)確地得到所需各濃度，為實(shí)際檢定工作提供方便。

關(guān)鍵詞：動(dòng)態(tài)稀釋法；配制標(biāo)準(zhǔn)氣體；氣體分析儀器；氣體檢測(cè)報(bào)警器；檢定應(yīng)用

前言

目前，各種氣體分析儀檢定規(guī)程都規(guī)定使用至少3種氣體對(duì)儀器進(jìn)行檢定。但是，由于氣體檢測(cè)儀種類較多，測(cè)量范圍各異，如果要開展較多種類儀器的檢定工作，就需要多瓶氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，甚至許多腐蝕性的低濃度標(biāo)準(zhǔn)氣體，但其瓶裝不穩(wěn)不準(zhǔn)，工作極不方便。因此，采用動(dòng)態(tài)稀釋法配制標(biāo)準(zhǔn)氣體的方法是一種較為理想的方法。過(guò)去由于沒(méi)有進(jìn)行過(guò)詳細(xì)的分析，認(rèn)為會(huì)影響檢定結(jié)果的可靠性，但沒(méi)有量化，所以一直沒(méi)有被認(rèn)可而很少用于實(shí)際檢定工作中。本文就此問(wèn)題進(jìn)行分析，通過(guò)分析，會(huì)發(fā)現(xiàn)這種方法更具有適用性、準(zhǔn)確性和合理性。

1、series 4000 氣體配氣裝置

該裝置通常采用的配氣方法主要有靜態(tài)法和動(dòng)態(tài)法。靜態(tài)法包括重量法和容量法。動(dòng)態(tài)法則包括連續(xù)稀釋法，負(fù)壓噴射法和滲透管法。與靜態(tài)法相比，動(dòng)態(tài)法不但能夠連續(xù)穩(wěn)定的提供大量標(biāo)準(zhǔn)氣，而且通過(guò)改變稀釋比可方便的獲得所需濃度的標(biāo)準(zhǔn)氣。這尤其適用于配制低濃度的標(biāo)準(zhǔn)氣，本文主要應(yīng)用動(dòng)態(tài)法中的連續(xù)稀釋法，將已知較高濃度的標(biāo)準(zhǔn)氣通過(guò)動(dòng)態(tài)稀釋裝置稀釋，從而得到所需較低濃度點(diǎn)的氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。從試驗(yàn)結(jié)果看，該方法滿足所需氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)精度要求，且使用方便，操作簡(jiǎn)單，適用于硫化氫、氨氣、氯氣等有毒有害氣體報(bào)警器、探測(cè)儀的實(shí)驗(yàn)室及現(xiàn)場(chǎng)檢定使用。該裝置流量范圍：（1-10000）ml/min，流量重復(fù)性：±0.5%，配氣不確定度：≤2%，預(yù)熱時(shí)間：30min，流量線性誤差：≤±0.5%。動(dòng)態(tài)稀釋裝置配氣法是指將已知濃度的原料氣，以一定的流量（相對(duì)較?。?，恒定不變的送入氣體混合器中，凈化過(guò)的稀釋氣體以較大流量恒定不變的通過(guò)混合室，與原料氣混合，并將其稀釋，稀釋后的混合氣體連續(xù)不斷的流出，以供使用。調(diào)節(jié)氣體流速比可得到所需濃度的氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。

2、動(dòng)態(tài)氣體稀釋法及溯源性問(wèn)題

這里所提的動(dòng)態(tài)稀釋法，是指將被測(cè)高濃度組分標(biāo)準(zhǔn)氣體與高純稀釋氣體按照一定的流量比進(jìn)行稀釋的過(guò)程，稀釋后的氣體濃度按照下式計(jì)算：

式中：——稀釋后氣體的濃度；——被稀釋的已知高濃度的標(biāo)準(zhǔn)氣體；——稀釋時(shí)被稀釋的標(biāo)準(zhǔn)氣體的流速；——稀釋時(shí)高純稀釋氣體的流速。由此，關(guān)于量值溯源問(wèn)題，事實(shí)上已經(jīng)歸到稀釋氣體的標(biāo)準(zhǔn)氣體的溯源和流量的溯源。被稀釋的標(biāo)準(zhǔn)氣體的溯源才是最主要的。被稀釋的標(biāo)準(zhǔn)氣體只要流量的配比關(guān)系合理，流量準(zhǔn)確、穩(wěn)定，結(jié)果將是非常理想的。下面將作進(jìn)一步分析。

3、儀器測(cè)量點(diǎn)處由標(biāo)準(zhǔn)氣體帶來(lái)的不確定度比較

就氣體分析儀的檢定過(guò)程而言，多數(shù)儀器均在零點(diǎn)校準(zhǔn)和示值標(biāo)定后才進(jìn)行示值誤差檢定。校準(zhǔn)或標(biāo)定過(guò)程完成后，儀器與被測(cè)氣體的相應(yīng)關(guān)系就被確定，儀器在測(cè)量點(diǎn)處的理論響應(yīng)值關(guān)系也就相應(yīng)確定了，理論上儀器的響應(yīng)關(guān)系是線性的。因此，對(duì)于使用瓶裝標(biāo)氣和使用動(dòng)態(tài)稀釋法配氣時(shí)測(cè)量點(diǎn)的示值分別作如下表述：

用表示標(biāo)定用的標(biāo)氣濃度，此時(shí)表示標(biāo)定點(diǎn)的儀器示值，表示測(cè)量點(diǎn)標(biāo)氣濃度，此時(shí)表示測(cè)量點(diǎn)儀器示值。

如果選用準(zhǔn)確度較高的流量計(jì)，則結(jié)果將更理想。表1列舉了對(duì)500×10-6量程的儀器進(jìn)行示值誤差檢定時(shí)，在以上假設(shè)的不確定度條件下，因標(biāo)準(zhǔn)氣體給儀器帶來(lái)的不確定度等數(shù)據(jù)。通過(guò)以上比較可知，就檢定儀器而言，只要選擇適當(dāng)準(zhǔn)確度等級(jí)的流量計(jì)，采用稀釋法可以得到更理想的結(jié)果。圖1表示出不同標(biāo)氣檢定時(shí)示值誤差的不確定度（相對(duì)值表示時(shí)）分布情況。

4、問(wèn)題的延伸和相關(guān)注意事項(xiàng)

以上討論的問(wèn)題及不確定度分析的結(jié)果是建立在儀器標(biāo)定點(diǎn)的示值為標(biāo)準(zhǔn)值的基礎(chǔ)上的。根據(jù)上文的分析，作為檢定儀器的技術(shù)性能，此方法比使用多瓶獨(dú)立氣瓶氣體檢定時(shí)更有優(yōu)越性。但是如果使用上述動(dòng)態(tài)稀釋法標(biāo)定儀器，就需要考慮標(biāo)準(zhǔn)氣體的不確定度與流量系統(tǒng)不確定度的合成問(wèn)題，因?yàn)檫@時(shí)儀器的測(cè)量要建立于標(biāo)準(zhǔn)氣體真值的基礎(chǔ)上，其不確定度應(yīng)按下式計(jì)算：

此處的不確定度計(jì)算公式中多了用于稀釋的標(biāo)準(zhǔn)氣體的不確定度，因此，要確保儀器使用的準(zhǔn)確度，如果使用稀釋配氣法配制某一濃度氣體給儀器標(biāo)定，必須關(guān)注此時(shí)的不確定度是否滿足要求，如果不滿足要求就應(yīng)該提高被稀釋標(biāo)準(zhǔn)氣體的等級(jí)。

綜上分析可看出，從應(yīng)用出發(fā)，選取適當(dāng)濃度和等級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)氣體，使用動(dòng)態(tài)配氣法可以方便地獲得各種濃度（低于源標(biāo)氣）的使用標(biāo)準(zhǔn)氣體，用于各種不同量程的被檢儀器的檢定，而且能夠滿足規(guī)程中對(duì)儀器檢定點(diǎn)的要求，這樣將大大地減少實(shí)驗(yàn)室配備氣瓶量，減少不必要的浪費(fèi)和環(huán)境污染。另外，從重量法配氣的角度看，配制較高濃度的標(biāo)準(zhǔn)氣體，其結(jié)果的不確定度值會(huì)更小，所以這也是可靠使用的優(yōu)勢(shì)之一。

參考文獻(xiàn)

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