紅外甲烷檢測儀的校準

李宏偉 高 斐

1 概述

一直以來，我國都采用熱催化元件來對瓦斯濃度進行檢測。其檢測精度不高，易受到高濃度瓦斯和硫化物的侵蝕，使用一段時間后,零點產生漂移，靈敏度下降等缺點在應用過程中逐漸顯露出來。紅外甲烷檢測儀利用不同氣體對紅外輻射有著不同的吸收光譜，吸收強度與氣體濃度有關的原理來檢測甲烷濃度，具有測量范圍寬、靈敏度高、測量精度高、響應速度快、便于操作維護、使用壽命長等特點。目前，紅外甲烷檢測儀在山西省的瓦斯發電項目中得到了大量應用。

2 甲烷檢測儀的原理及特點

2.1 光干涉甲烷測定器

光干涉甲烷測定器是利用光波在空氣和瓦斯中的傳播速度不同，產生的光程差引起干涉條紋的移動來測量甲烷濃度的。其缺點是濃度指標不直觀，受氣壓、溫度、濕度影響較大。

2.2 催化燃燒式甲烷測定器

催化燃燒式甲烷測定器應用載體熱催化燃燒原理，由載體催化元件構成測量電橋，當儀器所處環境中存在甲烷氣體時，由于甲烷在催化元件表面產生無焰燃燒，使載體催化檢測元件的阻值發生變化，橋路失衡產生信號輸出，信號大小與甲烷含量成線性比例關系，從而實現甲烷含量的檢測和報警。其缺點是只能測量低濃度瓦斯，易受到高濃度瓦斯氣體的侵蝕。

2.3 紅外甲烷檢測儀

紅外甲烷檢測儀一般由紅外輻射源 (白熾燈或者紅外LED)，測量氣樣室，波長選擇裝置(濾光片)，紅外探測裝置(如熱電探測器，熱電池)組成。紅外輻射透過瓦斯氣體后，在相應譜線處就會發生能量的衰減，未被吸收的輻射被探頭測出，通過測量該譜線處能量的衰減量來得知被測甲烷濃度。其優點是測量范圍寬、當被測氣體濃度過高時，不會像載體催化元件那樣發生中毒現象。

3 紅外甲烷檢測儀的校準

隨著我國大力倡導節能減排，煤礦瓦斯發電項目也得到了積極的推廣應用。在利用瓦斯發電過程中，瓦斯濃度的檢測是其中一個重要環節，在這些環節中就大量運用了紅外甲烷檢測儀。

由于紅外甲烷檢測儀的顯示與工作環境的溫度和大氣壓力有關，其內部一般集成了溫度檢測裝置，可以補償溫度的變化帶來的誤差。同時，由于各個廠家在儀器生產時，都是以理想狀況下的大氣壓（101.325kPa）來進行標定的，所以，在現場進行校準時，應考慮當地大氣壓所帶來的誤差。下面以Guardian Plus Infra- Red Gas Monitor的校準為例：

3.1 檢測儀的校準

P0=101.325kPa

P校準為校準地點的大氣壓強（單位kPa）

修正濃度 =氣瓶濃度×校準參數

如校準時使用標氣濃度為90%，校準地大氣壓為84kPa，則

修正濃度 =90%×0.744=66.9

所以，應調整滿量程電位器直到儀器顯示66.9。

3.2 檢測儀的測量

P測量為測量地點的大氣壓強（單位kPa）

真實濃度值 =顯示濃度值×測量參數

（注：只有在標準大氣壓下，校準過的氣體分析儀顯示濃度才為真實濃度。）

比如通入待測氣體，儀器顯示濃度值為25%，測量地大氣壓90kPa，則

真實濃度值 =25%×1.20=30%

所以，待測氣體真實濃度為30%

4 總結

在日常校準中，我們常常會碰到原本在實驗室中校準好的儀器，用同樣的標準氣體在工作環境中卻得到明顯不同的數值。這主要是由于大氣壓力和溫度的差異造成的，所以我們在校準這類儀器時，應盡量在工作現場進行校準，并充分考慮大氣壓力所帶來的誤差，然后根據儀器生產廠家提供的一些校準參數等信息進行校準工作。

[1]JJG 678-2007催化燃燒式甲烷測定器[S].中國計量出版社.

[2]JJG 677-2006光干涉甲烷測定器[S].中國計量出版社.