柴油車氮氧化物(NOx)檢測儀校準規(guī)范

JJF1873—20201柴油車氮氧化物(NOx)檢測儀校準規(guī)范1范圍本規(guī)范適用于柴油車氮氧化物(NOx)檢測儀的校準。2引用文件本規(guī)范引用了下列文件:JJF1071—2010國家計量校準規(guī)范編寫規(guī)則GB3847—2018柴油車污染物排放限值及測量方法(自由加速法及加載減速法)GB18285—2018汽油車污染物排放限值及測量方法(雙怠速法及簡易工況法)凡是注日期的引用文件,僅注日期的版本適用于本規(guī)范;凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改單)適用于本規(guī)范。3術語和計量單位GB3847—2018界定的及以下術語和定義適用于本規(guī)范。3.1術語和定義3.1.1氮氧化物nitrogenoxideNOx自排氣管排放的氮氧化物,包括一氧化氮(NO)與二氧化氮(NO2)。3.1.2NO2-NO轉(zhuǎn)化率convertrateofNO2-NO當NO2氣體通過NO2-NO轉(zhuǎn)化器時,經(jīng)過反應后轉(zhuǎn)化成NO的摩爾分數(shù)與反應前NO2總的摩爾分數(shù)之比,以百分數(shù)(%)表示。3.2計量單位柴油車氮氧化物(NOx)檢測儀采用法定計量單位,其中:CO2的摩爾分數(shù)以“%”或“10-2”表示;NO、NO2的摩爾分數(shù)以“10-6”表示。4概述檢測儀(以下簡稱檢測儀)是用來測量柴油車排氣污染物中氮氧化物(NOx)濃度并具有CO2濃度監(jiān)控功能的檢測儀器。按測量方式分為直接測量NO、NO2的檢測儀和使用NO2-NO轉(zhuǎn)化器將NO2轉(zhuǎn)化成NO后再進行測量的檢測儀。按測量原理可分為采用化學發(fā)光進行測量的檢測儀、采用紫外傳感器進行測量的檢測儀和采用紅外傳感器進行測量的檢測儀。檢測儀應具備NOx濃度的顯示功能。主要由采樣系統(tǒng)、預處理裝置、分析單元、顯示裝置及主控系統(tǒng)等組成。JJF1873—202025計量特性5.1示值誤差示值誤差一般符合表1給出的要求。表1示值誤差要求校準項目測量范圍絕對最大允許誤差相對最大允許誤差NO的摩爾分數(shù)(0~4000)×10-6±25×10-6±4%NO2的摩爾分數(shù)(0~1000)×10-6±25×10-6±4%CO2的摩爾分數(shù)(0.0~18.0)×10-2±5%注:表中所列的絕對最大允許誤差和相對最大允許誤差,滿足其中一項要求即可。5.2示值重復性示值重復性一般不超過表2給出的要求。表2示值重復性要求校準項目示值相對重復性示值絕對重復性NO的摩爾分數(shù)3%20×10-6NO2的摩爾分數(shù)3%20×10-6CO2的摩爾分數(shù)2%0.1×10-2注:表中所列的示值相對重復性和示值絕對重復性,滿足其中一項要求即可。5.3NO2-NO轉(zhuǎn)化率一般不低于90%。5.4傳感器響應時間傳感器響應時間一般不超過表3給出的要求。表3傳感器響應時間τ904.5sτ104.7s注:本規(guī)范中的計量特性不作合格判定,僅供參考。6校準條件6.1環(huán)境條件6.1.1溫度:(0~40)℃。6.1.2相對濕度:不大于85%。6.1.3電源:額定電壓(220±22)V;頻率(50±1)Hz。6.1.4周圍的污染、振動、電磁干擾應對校準結(jié)果無影響。JJF1873—202036.2測量標準及其他設備6.2.1標準氣體見附錄A。6.2.2電子秒表日差:±0.5s/d。6.2.3浮子流量計測量范圍:(1~10)L/min;準確度等級:4.0級。7校準項目和校準方法7.1示值誤差7.1.1接通電源,按檢測儀規(guī)定的時間預熱。7.1.2按檢測儀說明書規(guī)定進行調(diào)零。7.1.3不同測量方式的檢測儀按其測量功能分別選擇相對應符合表A.1規(guī)定的氣體組分,按檢測儀規(guī)定的流量要求向檢測儀標氣口通入附錄A中1號標準氣體,待示值穩(wěn)定后,記錄檢測儀示值。啟動氣泵,排出標準氣體使檢測儀恢復零位,關閉氣泵。重復測量3次,并計算其平均值。7.1.4分別向檢測儀標氣口通入附錄A中2號、3號和4號標準氣體,按照7.1.3進行測量。7.1.5按公式(1)和公式(2)計算示值誤差:Δi=Cdi-Cs(1)δi=×100%(2)式中: Δi—第i校準點摩爾分數(shù)示值絕對誤差,10-6;Cdi—第i校準點3次儀器摩爾分數(shù)示值平均值,10-6;Cs—第i校準點標準氣體摩爾分數(shù)標稱值,10-6;δi—第i校準點示值相對誤差,%。7.2示值重復性7.2.1按檢測儀說明書規(guī)定進行調(diào)零。7.2.2不同測量方式的檢測儀按其測量功能分別選擇相對應符合表A.1規(guī)定的氣體組分,向檢測儀標氣口通入附錄A中3號標準氣體,待示值穩(wěn)定后,記錄檢測儀示值。啟動氣泵,排出標準氣體使檢測儀回復零位,關閉氣泵。7.2.3重復7.2.2操作,共記錄3組數(shù)據(jù)。按公式(3)和公式(4)計算重復性:s=Cdmax-Cdmin(3)sr=d×100%(4)4s——示值絕對重復性，10-6;Camax——3次檢測儀摩爾分數(shù)示值最高值，10-6;Camin——3次檢測儀摩爾分數(shù)示值最低值，10-6;C?——3次檢測儀摩爾分數(shù)示值平均值，10-6;sr——示值相對重復性，%。7.3NO?-NO轉(zhuǎn)化率7.3.1標準氣體法7.3.1.1檢測儀示值誤差滿足5.1的要求后，進行轉(zhuǎn)化率測量。7.3.1.2調(diào)整檢測儀零位。7.3.1.3按檢測儀說明書規(guī)定的方法進行檢漏。7.3.1.4檢漏通過后，按圖1進行連接。7.3.1.5開啟標準氣體鋼瓶的閥門，通入附錄A中1號一氧化氮標準氣體，二位三通電磁閥通電(P、A通),再啟動檢測儀氣泵。調(diào)節(jié)節(jié)流閥，使通入檢測儀的標準氣體的流量維持圖1中的氣囊5不處于真空，也不充盈。待檢測儀示值穩(wěn)定后，記錄氮氧化物的示值e;:7.3.1.6斷開二位三通電磁閥電源(O、A通),通入清潔空氣或零氣，排出檢測儀中標準氣體至檢測儀恢復零位。7.3.1.7重復7.3.1.5～7.3.1.6操作3次，計算3次測量平均值e。7.3.1.5～7.3.1.6操作3次，計算3次測量平均值Cr。7.3.1.9校準后的NO?氣體轉(zhuǎn)化后測量值按照公式(5)計算：C?——校準后的二氧化氮標準氣體轉(zhuǎn)化后摩爾分數(shù)測量值，10-6e?———氧化氮標準氣體摩爾分數(shù)的標稱值，10-6;e——一氧化氮標準氣體3次摩爾分數(shù)測量值e;的平均值，10-6;JJF1873—20205 Cf—二氧化氮標準氣體轉(zhuǎn)化后3次摩爾分數(shù)測量值Cfi的平均值,10-6。7.3.1.10按照公式(6)計算轉(zhuǎn)換率:C0CC0Cf0式中:α—轉(zhuǎn)換率;×100%(6)Cf0—二氧化氮標準氣體摩爾分數(shù)標稱值,10-6。7.3.2也可按GB18285—2018的方法對轉(zhuǎn)化率進行校準,詳見附錄B。7.4傳感器響應時間7.4.1分別將與傳感器相對應的表A.1中的3號標準氣體通入傳感器樣氣室口,當對應的傳感器輸出指示對輸入氣體開始有響應起,至輸出指示值達到示值誤差測量時所記錄儀器示值平均濃度的90%,用秒表記錄所需要的時間,記為τ90。7.4.2保持3號標準氣體持續(xù)通入,至儀器示值達到最終穩(wěn)定濃度,此時將標準氣體的通路切斷,通入清潔空氣或零氣,排出檢測儀中標準氣體。從傳感器的輸出指示開始下降的時刻起,至輸出指示值達到示值誤差測量時所記錄的儀器示值平均濃度的10%,用秒表記錄所需要的時間,記為τ10。7.4.3通入清潔空氣或零氣,排出檢測儀中標準氣體至檢測儀恢復零位。7.4.4重復7.4.1~7.4.3操作3次,分別計算3次測量值τ90和τ10的平均值。8校準結(jié)果表達檢測儀經(jīng)校準后出具校準證書,校準證書信息應符合JJF1071—2010中5.12的要求,校準證書內(nèi)頁格式參見附錄C。檢測儀示值誤差測量不確定度評定的示例參見附錄D。9復校時間間隔檢測儀復校時間間隔建議一般不超過1年。由于復校時間間隔的長短是由儀器的使用情況、使用者、儀器本身質(zhì)量等諸因素所決定的,因此送校單位可根據(jù)實際使用情況自主決定復校時間間隔。JJF1873—20206附錄A標準氣體及其要求標準氣體應是有證標準物質(zhì),并在有效期內(nèi)使用。氣體標準物質(zhì)配制的標稱值與表A.1所規(guī)定標準值的差應不超過±15%。一氧化氮標準氣體的標稱值的相對擴展不確定度不應大于1%,二氧化氮標準氣體的標稱值的相對擴展不確定度不應大于2%,二氧化碳標準氣體的標稱值的相對擴展不確定度不應大于1%,氧標準氣體的標稱值的相對擴展不確定度不應大于2%,用于測量轉(zhuǎn)化率的二氧化氮和一氧化氮標準氣體的摩爾分數(shù)標稱值相差不應超過±10×10-6。表A.1試驗用氣體標準物質(zhì)的摩爾分數(shù)標準氣體摩爾分數(shù)1號氣體2號氣體3號氣體4號氣體NO300×10-6900×10-61800×10-63000×10-6NO250×10-6160×10-6300×10-6600×10-6CO22.0×10-26.0×10-28.0×10-212.0×10-2O220.8×10-27采用臭氧發(fā)生器進行轉(zhuǎn)化率校準的方法B.1接通電源，按照檢測儀使用說明書要求預熱調(diào)零。B.2按檢測儀說明書規(guī)定的方法進行檢漏。B.3檢漏合格后，按照圖B.1要求連接各試驗設備，將附錄A中1號氧氣標準氣體和附錄A中3號一氧化氮標準氣體連接到圖1中對應入口，并將裝置出口連接到檢測儀B.4打開一氧化氮氣體入口，通入附錄A中3號一氧化氮標準氣體，控制兩位三通電磁閥，使一氧化氮氣體進入檢測儀器，記錄檢測儀NO摩爾分數(shù)示值。B.5打開氧氣入口，通入附錄A中1號氧氣標準氣體，調(diào)節(jié)流量控制器，通過三通連接器稀釋管路中的一氧化氮，使檢測儀測得的NO摩爾分數(shù)示值約為B.4測得摩爾分數(shù)示值的50%,記錄此時檢測儀NO摩爾分數(shù)示值c。在該過程中，臭氧發(fā)生器不起B(yǎng).6保持B.5的氣路狀態(tài)，打開臭氧發(fā)生器，以產(chǎn)生足夠的臭氧，將檢測儀測得的NO摩爾分數(shù)示值降低到B.4測得摩爾分數(shù)示值的10%(最低為5%),記錄此時檢測儀NO摩爾分數(shù)示值d。B.7保持B.6的氣路狀態(tài)，切換兩位三通電磁閥，使混合氣體進入NO?-NO轉(zhuǎn)化器，記錄此時檢測儀NO摩爾分數(shù)示值a。B.8保持B.7的氣路狀態(tài)，關閉臭氧發(fā)生器，混合氣體保持經(jīng)過NO?-NO轉(zhuǎn)化器的狀態(tài)，記錄此時檢測儀NO摩爾分數(shù)示值b。B.9重復B.4～B.8,總共測量3次。B.10按照公式(B.1)計算轉(zhuǎn)化率：JJF1873—20208式中:α—一氧化氮標準氣體測得的NO2-NO轉(zhuǎn)化率,%;a—一氧化氮標準氣體在B.7中檢測儀測得的摩爾分數(shù)示值,10-6;b—一氧化氮標準氣體在B.8中檢測儀測得的摩爾分數(shù)示值,10-6;c—一氧化氮標準氣體在B.5中檢測儀測得的摩爾分數(shù)示值,10-6;d—一氧化氮標準氣體在B.6中檢測儀測得的摩爾分數(shù)示值,10-6。JJF1873—20209附錄C校準證書(內(nèi)頁)格式校準項目校準結(jié)果NO2-NO轉(zhuǎn)化率NO通道示值誤差標準氣校準點摩爾分數(shù)絕對誤差相對誤差相對擴展不確定度(k=2)1號氣NO:10-610-6%2號氣NO:10-610-6%3號氣NO:10-610-6%4號氣NO:10-610-6%NO2通道示值誤差標準氣校準點摩爾分數(shù)絕對誤差相對誤差相對擴展不確定度(k=2)1號氣NO2:10-610-6%2號氣NO2:10-610-6%3號氣NO2:10-610-6%4號氣NO2:10-610-6%CO2通道示值誤差標準氣校準點摩爾分數(shù)絕對誤差相對誤差相對擴展不確定度(k=2)1號氣CO2:10-610-6%2號氣CO2:10-610-6%3號氣CO2:10-610-6%4號氣CO2:10-610-6%示值重復性NO通道NO2通道CO2通道傳感器響應時間NO通道τ90τ10NO2通道CO2通道注:不同測量原理的檢測儀,選擇相對應的通道進行校準。JJF1873—202010附錄D檢測儀NO、NO2、CO2示值誤差測量不確定度評定的示例D.1建立測量模型D.1.1測量模型用國家標準物質(zhì)研究中心定值的標準氣體對一臺柴油車氮氧化物(NOx)檢測儀示值誤差進行校準。按檢測儀規(guī)定的流量要求向檢測儀通入符合規(guī)定的標準氣體,待示值穩(wěn)定后,讀取儀器的示值,重復測量3次,并計算其平均值,與標準氣體的標稱值做比較,兩者差值即為示值誤差。按示值誤差公式(D.1)建立測量模型。(D.1)Δi=Cdi-Cs(D.1)式中:Δi—第i校準點的摩爾分數(shù)示值絕對誤差; Cdi—第i校準點3次測量摩爾分數(shù)的平均值;Cs—標準氣體的摩爾分數(shù)標稱值。D.1.2合成標準不確定度對于輸出量Δi而言,由于輸入量Cdi為第i校準點3次測量摩爾分數(shù)的平均值,Cs式(D.1)依據(jù)不確定度傳播律得到合成標準不確定度公式:u(Δi)=c2(Cdi)u2(Cdi)+c2(Cs)u2(Cs)(D.2) 式中: u(Cdi)—被校測試儀引入的標準不確定度分量;u(Cs)—標準氣體引入的標準不確定度分量。D.1.3靈敏系數(shù)式(D.2)中靈敏系數(shù)為:c(Cdi)=?Δi/?Cdi=1(D.3)c(Cs)=?Δi/?Cs=-1(D.4)根據(jù)公式(D.3)、公式(D.4)得到合成標準不確定度:u(Δi)=u2(Cdi)+u2(Cs)(D.5) D.2輸入量的不確定度來源 D.2.1被校測試儀引入的標準不確定度分量u(Cdi),包括: a)由測量重復性引入的標準不確定度分量u1(Cdi);b)由測試儀分辨力引入的標準不確定度分量u2(Cdi)。測量重復性引入的標準不確定度分量和測試儀分辨力引入的標準不確定度分量合成作為被校測試儀引入的標準不確定度分量。D.2.2由標準氣體引入的標準不確定度分量u(Cs)。JJF1873—202011D.3不確定度分量評定D.3.1被校測試儀引入的標準不確定度分量u(Cdi) D.3.1.1由測量重復性引入的標準不確定度分量u1(Cdi)測量重復性可以通過連續(xù)測量得到的測量列,采用A類方法進行評定。在重復測量條件下,用檢測儀測量標準氣體中各組分氣體的摩爾分數(shù),測量10次,測得數(shù)據(jù)見表D.1。表D.1重復性測量數(shù)據(jù)各組分氣體摩爾分數(shù)標稱值測量值單次實驗標準差12345678910CNO/10-69009079119139129129119119079069109102.5CNO/10-621601681721651671681701721741661681692.9CCO/10-226.06.026.086.116.126.26.196.066.026.126.196.110.067由統(tǒng)計得各組分氣體的單次實驗標準差:s(NO)=2.5×10-6s(NO2)=2.9×10-6s(CO2)=6.7×10-4實際測量時,在每個測量點重復測量3次,取其平均值。故測量重復性引入的標準不確定度為:u1(NO)(Cdi)=s(NO)/=1.5×10-6u1(NO2)(Cdi)=s(NO2)/=1.7×10-6 u1(CO2)(Cdi)=s(CO1)/=3.9×10-4 D.3.1.2由測試儀顯示分辨力引入的標準不確定度分量u2(Cdi)測試儀的顯示分辨力為:NO的摩爾分數(shù)(1×10-6);NO2的摩爾分數(shù)(1×10-6);CO2的摩爾分數(shù)(0.01×10-2),按均勻分布計,則其引入的標準不確定度為:u2(NO)(Cdi)=0.29×1×10-6=2.9×10-7u2(NO2)(Cdi)=0.29×1×10-6=2.9×10-7u2(CO2)(Cdi)=0.29×0.01×10-2=2.9×10-5D.3.1.3被校測試儀引入的標準不確定度分量u(Cdi)按照JJF1033—2016《計量標準考核規(guī)范》的要求,根據(jù)實際測量的結(jié)果,發(fā)現(xiàn)測量重復性引入的不確定度分量遠遠大于數(shù)顯量化誤差引入的不確定度分量,故由輸入量Cdi引入的標準不確定度為:u(NO)(Cdi)=1.5×10-6u(NO2)(Cdi)=1.7×10-612u(CO2)(Cdi)=3.9×10-4D.3.2由標準氣體濃度定值引入的標準不確定度分量u(Cs)標準氣體是由國家標準物質(zhì)研究中心定值,其中氮中NO標準氣體、氮中CO2標準氣體相對擴展不確定度為1%,空氣中NO2標準氣體相對擴展不確定度為2%。正態(tài)分布,k=2,則由標準氣體濃度定值引入的標準不確定度分量為:u(NO)(Cs)=900×10-6×1%/2=4.5×10-6u(NO2)(Cs)=160×10-6×2%/2=1.6×10-6u(CO2)(Cs)=6.0×10-2×1%/2=3.0×10-4D.4標準不確定度分量一覽表各標準不確定度分量匯總見表D.2。表D.2標準不確定度分量一覽表輸入量不確定度來源符號數(shù)值靈敏系數(shù)輸出量標準不確定度分量被校測試儀測量NO被校測試儀測量NO引入的不確定度 u(NO)(Cdi)1.5×10-61