红外甲烷检测仪的校准

李宏伟 高 斐

1 概述

一直以来，我国都采用热催化元件来对瓦斯浓度进行检测。其检测精度不高，易受到高浓度瓦斯和硫化物的侵蚀，使用一段时间后,零点产生漂移，灵敏度下降等缺点在应用过程中逐渐显露出来。红外甲烷检测仪利用不同气体对红外辐射有着不同的吸收光谱，吸收强度与气体浓度有关的原理来检测甲烷浓度，具有测量范围宽、灵敏度高、测量精度高、响应速度快、便于操作维护、使用寿命长等特点。目前，红外甲烷检测仪在山西省的瓦斯发电项目中得到了大量应用。

2 甲烷检测仪的原理及特点

2.1 光干涉甲烷测定器

光干涉甲烷测定器是利用光波在空气和瓦斯中的传播速度不同，产生的光程差引起干涉条纹的移动来测量甲烷浓度的。其缺点是浓度指标不直观，受气压、温度、湿度影响较大。

2.2 催化燃烧式甲烷测定器

催化燃烧式甲烷测定器应用载体热催化燃烧原理，由载体催化元件构成测量电桥，当仪器所处环境中存在甲烷气体时，由于甲烷在催化元件表面产生无焰燃烧，使载体催化检测元件的阻值发生变化，桥路失衡产生信号输出，信号大小与甲烷含量成线性比例关系，从而实现甲烷含量的检测和报警。其缺点是只能测量低浓度瓦斯，易受到高浓度瓦斯气体的侵蚀。

2.3 红外甲烷检测仪

红外甲烷检测仪一般由红外辐射源 (白炽灯或者红外LED)，测量气样室，波长选择装置(滤光片)，红外探测装置(如热电探测器，热电池)组成。红外辐射透过瓦斯气体后，在相应谱线处就会发生能量的衰减，未被吸收的辐射被探头测出，通过测量该谱线处能量的衰减量来得知被测甲烷浓度。其优点是测量范围宽、当被测气体浓度过高时，不会像载体催化元件那样发生中毒现象。

3 红外甲烷检测仪的校准

随着我国大力倡导节能减排，煤矿瓦斯发电项目也得到了积极的推广应用。在利用瓦斯发电过程中，瓦斯浓度的检测是其中一个重要环节，在这些环节中就大量运用了红外甲烷检测仪。

由于红外甲烷检测仪的显示与工作环境的温度和大气压力有关，其内部一般集成了温度检测装置，可以补偿温度的变化带来的误差。同时，由于各个厂家在仪器生产时，都是以理想状况下的大气压（101.325kPa）来进行标定的，所以，在现场进行校准时，应考虑当地大气压所带来的误差。下面以Guardian Plus Infra- Red Gas Monitor的校准为例：

3.1 检测仪的校准

P0=101.325kPa

P校准为校准地点的大气压强（单位kPa）

修正浓度 =气瓶浓度×校准参数

如校准时使用标气浓度为90%，校准地大气压为84kPa，则

修正浓度 =90%×0.744=66.9

所以，应调整满量程电位器直到仪器显示66.9。

3.2 检测仪的测量

P测量为测量地点的大气压强（单位kPa）

真实浓度值 =显示浓度值×测量参数

（注：只有在标准大气压下，校准过的气体分析仪显示浓度才为真实浓度。）

比如通入待测气体，仪器显示浓度值为25%，测量地大气压90kPa，则

真实浓度值 =25%×1.20=30%

所以，待测气体真实浓度为30%

4 总结

在日常校准中，我们常常会碰到原本在实验室中校准好的仪器，用同样的标准气体在工作环境中却得到明显不同的数值。这主要是由于大气压力和温度的差异造成的，所以我们在校准这类仪器时，应尽量在工作现场进行校准，并充分考虑大气压力所带来的误差，然后根据仪器生产厂家提供的一些校准参数等信息进行校准工作。

[1]JJG 678-2007催化燃烧式甲烷测定器[S].中国计量出版社.

[2]JJG 677-2006光干涉甲烷测定器[S].中国计量出版社.