【行业标准】 煤矿用非色散红外甲烷传感器

中华人民共和国国家计量检定规程JJG1138—2017
煤矿用非色散红外甲烷传感器
Non-dispersive Infrared Methane Transmitters for Coal Mine2017-02-28发布
2017-05-28实施
国家质量监督检验检疫总局发布JJF1138—2017
煤矿用非色散红外
甲烷传感器检定规程
VerificationRegulation of Non-dispersiveInfrared MethaneTransmitters forCoalMine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
JJG1138—2017
中煤科工集团重庆研究院有限公司参加起草单位：国家煤矿防尘通风安全产品质量监督检验中心淮南市计量测试检定所
本规程委托全国环境化学计量技术委员会负责解释本规程主要起草人：
JJF1138-2017
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）朱正宪（中煤科工集团重庆研究院有限公司）参加起草人：
张安然（国家煤矿防尘通风安全产品质量监督检验中心）卫文慧（国家矿山安全计量站）孙世岭（中煤科工集团重庆研究院有限公司）贾永康（准南市计量测试检定所）TKAoNiKAca
范围·
概述·
3计量性能要求
3.1示值误差·
3.2重复性…
3.3响应时间…
漂移·
信号传输误差
通用技术要求
4.1外观与结构
标志与标识…
4.3、通电检查·
4.4报警功能及报警动作值检查：4.5绝缘电阻·
5计量器具控制
5.1检定条件.
5.2检定项目
检定方法
检定结果的处理
5.5检定周期·
附录A仿真电路技术要求
附录B
附录C
JJF1138—2017
煤矿用非色散红外甲烷传感器计量检定原始记录表检定证书/检定结果通知书内页格式()
（3）
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本规程是依据JJF1001—2011《通用计量术语及定义》、JJF1002—2010《国家计量检定规程编写规则》和JJF1059.1一2012《测量不确定度评定与表示》的规定而制定的。本规程的主要技术指标参考了AQ6211—2008《煤矿用非色散红外甲烷传感器》。本规程为首次发布。
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1范围
JJF1138—2017
煤矿用非色散红外甲烷传感器检定规程本规程适用于非色散红外光谱吸收原理的煤矿用甲烷传感器（以下简称传感器）的首次检定、后续检定和使用中检查。2概述
传感器用于连续检测煤矿井下作业环境或瓦斯抽放管道中甲烷气体的浓度。传感器主要由检测单元（气室、红外光源、红外敏感元件等）、信号处理单元和显示单元等组成，通过红外吸收原理将甲烷气体浓度转换为电信号，然后经信号处理单元处理，显示甲烷浓度值并进行远距离传输传感器采样方式主要为扩散式。传感器按用途及测量范围一般分为A、B、C三类：A类：用于环境监测，测量范围：摩尔分数010%；B类：用于环境监测，测量范围：摩尔分数0～100%；C类：用于瓦斯抽放管道监测，测量范围：摩尔分数0～100%。计量性能要求
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
0<≤1%
1%<≤10%
10%<100%
最大允许误差
绝对误差：土0.06%绝对误差：±0.06%相对误差：士6%
注：工为甲烷的摩尔分数。
3.2重复性
重复性不大于1%。
3.3响应时间
相对误差：土6%
相对误差：士6%
A、B类传感器的响应时间不大于25S；C类传感器的响应时间不大于50s。3.4漂移
绝对误差：士0.07%
相对误差：士7%
相对误差：士7%
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。1
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零点漂移
量程漂移
3.5信号传输误差
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表2传感器的漂移限值
摩尔分数：±0.04%摩尔分数：±0.04%±2%
信号传输误差不大于1%。
通用技术要求
4.1外观与结构
摩尔分数：±0.04%
4.1.1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。4.1.2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。4.1.3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。4.2标志与标识
传感器名称、型号、测量范围、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等应齐全、清楚。4.3通电检查
4.3.1传感器各按键应能正常操作和控制，显示清晰、完整。4.3.2传感器应具有遥控调校功能且能正常调节。4.4报警功能及报警动作值检查
4.4.1传感器的声光报警应正常。4.4.2传感器的报警声级强度应不小于80dB（A）。4.4.3传感器的报警光信号应能在黑暗环境20m处清晰可见。4.5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50Mα。5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。5.1检定条件
5.1.1检定环境条件
5.1.1.1环境温度：（1535）℃；5.1.1.2相对湿度：不大于85%；5.1.1.3大气压力：（86～106）kPa；5.1.1.4应无影响传感器正常工作的气体和电磁场干扰；5.1.1.5应配备必要的防爆和通风设施。5.1.2检定用设备
5.1.2.1气体标准物质
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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一2）。5.1.2.2零点气体
氮气（纯度≥99.99%）。
5.1.2.3流量计
流量范围为（60～600）mL/min，准确度级别不低于4.0级。5.1.2.4直流电流表
电流范围不小于500mA，准确度级别不低于0.5级。5.1.2.5频率计
频率范围不小于3000Hz，准确度级别不低于2.5级。5.1.2.6声级计
测量范围为（30～130）dB（A），分辨力不低于0.1dB。5.1.2.7钢直尺
测量范围为（0～1000）mm，分辨力不低于1mm。5.1.2.8电子秒表
分辨力不低于0.01s。
5.1.2.9绝缘电阻表
输出电压500V，准确度级别不低于10.0级。5.1.2.10直流稳压电源
最高输出电压不低于30V；最大输出电流不低于3A。5.1.2.11仿真电路（2km）
仿真电路技术要求见附录A。
5.2检定项目
检定项目如表3所示。
表3检定项目一览表
检定项目
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
信号传输误差
首次检定
后续检定
使用中检查
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报警功能
及报警动
作值检查
检定项目
绝缘电阻
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表3（续）
首次检定
功能检查
声级强度
光信号
1.“十”为需要检定项目；“一”为不需要检定项目。+
后续检定
使用中检查
2.经安装及维修后对传感器计量性能有较大影响的，其后续检定应按首次检定要求进行。5.3检定方法
5.3.1外观与结构
用目察、手感方式。
5.3.2标志与标识
用目察方式。
5.3.3通电检查
用目察、手感方式。
5.3.4传感器的调整
按照传感器使用说明书的要求对传感器进行预热以及零点和示值的调整。如使用说明书无明确规定的，一般按照以下方法进行传感器的调整。按照图1连接各检定用设备。首先，对传感器进行不少于15min的预热，然后按照（200士10）mL/min的通气流量，通人零点气体调整传感器零点，稳定后，A类传感器按照（200土10）mL/min的通气流量，通入摩尔分数约为2%的甲烷气体标准物质，B、C类传感器按照（200士10）mL/min的通气流量，依次通人摩尔分数约为2%、传感器量程85%的甲烷气体标准物质进行示值调整。分别调整3次，在此后的检定过程中不得再次调整。
流量调节阀/
气体标准物
流量计
传感器
2km仿真
图1传感器检定示意图
直流稳压电
频率计或直
流电流表
TKAoNiKAca
5.3.5示值误差
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传感器稳定后，按规定流量，A类传感器通人摩尔分数约为0.5%、3.5%、9.0%的甲烷气体标准物质各3min；B类传感器通入摩尔分数约为0.5%、3.5%、9.0%、35%、85%的甲烷气体标准物质各3min；C类传感器通人摩尔分数约为0.5%、3.5%、9.0%、35%、85%的气体标准物质各3min，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）计算传感器的示值误差。Ax=a-xo
8=**×100%
式中：
△r—一示值的绝对误差，摩尔分数；。—示值的相对误差；
工三次示值的算术平均值，摩尔分数；一通人的甲烷气体标准物质浓度值，摩尔分数。Xo
5.3.6重复性
传感器稳定后，按规定流量，A类传感器通人摩尔分数约为3.5%的甲烷气体标准物质；B类传感器通入摩尔分数约为35%的甲烷气体标准物质；C类传感器通入摩尔分数约为35%的甲烷气体标准物质，读数稳定后，记录传感器显示值，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S.来表示，并按式（3）进行计算。C(t—)2
式中：
单次测量的相对标准偏差；
——6次示值的算术平均值，摩尔分数；：-传感器第i次的示值，摩尔分数。5.3.7响应时间
×100%
A类传感器零点稳定后，按规定流量，通入摩尔分数约为2%的甲烷气体标准物质，读数稳定后，撤去甲烷气体标准物质；通人零点气体至示值稳定，再通人摩尔分数约为2%的甲烷气体标准物质，同时用秒表记录从通入甲烷气体标准物质瞬时起到传感器显示以上稳定示值90%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响应时间。B、C类传感器零点稳定后，按规定流量，通入摩尔分数约为20%的甲烷气体标准物质，按照A类传感器响应时间的检定方法进行响应时间的检定。5.3.8漂移
传感器的漂移包括零点漂移和量程漂移。通人零点气体，记录传感器稳定示值20，然后通人摩尔分数约为传感器量程85%5
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的甲烷气体标准物质，记录稳定示值so。连续运行4h，每间隔1h重复上述步骤-次，同时记录稳定示值z和s:（i=1，2，3，4）。按式（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。Az=az
按式（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。Asi
式中：
(s）-(so）
R——传感器的满量程，摩尔分数。5.3.9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人2km仿真电路（技术要求见附录A），在仿真电路末端接上对应的信号测试设备，按规定流量，A类传感器通人摩尔分数约为3.5%、9.0%的甲烷气体标准物质；B类传感器通入摩尔分数约为3.5%、9.0%、35%、85%的甲烷气体标准物质；C类传感器通人摩尔分数约为3.5%、9.0%、35%、85%的甲烷气体标准物质，待读数稳定后，记录传感器的示值i。同时测量并读取对应浓度输出的电信号值P，每点重复测量3次，计算出各点的显示值算术平均值和输出信号的算术平均值P，按式（6）将输出信号的算术平均值P换算为甲烷浓度值G。G
式中：
(Gm-G|×(P-P。)
G—输出电信号上限对应的甲烷浓度值，摩尔分数；G。
一输出电信号下限对应的甲烷浓度值，摩尔分数；P㎡--输出电信号上限标称值，Hz;P。
-输出电信号下限标称值，Hz；
P—各点的输出信号的算术平均值，Hz；G各点的输出信号的算术平均值P换算的甲烷浓度值，摩尔分数。(6)
再按式（7）计算传感器各点的信号传输误差。取最大的△，为其信号传输误差。D
式中：
△—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，摩尔分数；一一各点的显示值算术平均值，摩尔分数。5.3.10报警功能及报警动作值检查(7)
5.3.10.1向A、B类传感器缓慢通人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，并记录传感器报警时的示值。重复测量3次，3次的算术6
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平均值为传感器的报警动作值。按规定流量向C类传感器通人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，3次的算术平均值为传感器的报警动作值。5.3.10.2，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。
5.3.10.3在黑暗环境中距传感器20m处观察传感器的报警光信号。5.3.11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。5.4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。5.5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。
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