《室內(nèi)有害氣體監(jiān)測用微型陣列金屬氧化物氣體傳感器校準(zhǔn)規(guī)范-編制說明》

室內(nèi)有害氣體監(jiān)測用微型陣列金屬氧化物

氣體傳感器校準(zhǔn)規(guī)范

CalibrationSpecificationforMicroarrayMetalOxideGas

SensorsforIndoorHarmfulGasMonitoring

編制說明

《室內(nèi)有害氣體監(jiān)測用微型陣列金屬氧化物氣體傳感器校準(zhǔn)規(guī)范》標(biāo)準(zhǔn)編制組

二〇二二年十月

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一、工作簡況（任務(wù)來源、項(xiàng)目的必要性和解決的主要問題、主要工作過程、

主要參加單位和工作組成員及其所做的工作等）

1.1任務(wù)來源

項(xiàng)目名稱：室內(nèi)有害氣體監(jiān)測用微型陣列金屬氧化物氣體傳感器校準(zhǔn)規(guī)范

項(xiàng)目統(tǒng)一編號：JJFZ（建材）004-2021

根據(jù)《工業(yè)和信息化部辦公廳關(guān)于印發(fā)2021年行業(yè)計(jì)量技術(shù)規(guī)范制修訂計(jì)

劃的通知》工信廳科函【2021】181號文要求，由中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究

院牽頭，北京市科學(xué)技術(shù)研究院、山東魯南瑞虹化工儀器有限公司、建筑材料工

業(yè)技術(shù)監(jiān)督研究中心、西安交通大學(xué)等單位組成的室內(nèi)有害氣體監(jiān)測用微型陣列

金屬氧化物氣體傳感器校準(zhǔn)規(guī)范編寫小組，對規(guī)范進(jìn)行制定。

1.2規(guī)范制定的目的和意義

隨著工業(yè)及城市的發(fā)展，智能家居、燃?xì)庑孤┍O(jiān)測、化工、新能源汽車等領(lǐng)

域的毒害氣體嚴(yán)重威脅到人們的生命與財(cái)產(chǎn)安全。而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的推廣應(yīng)用，對

于氣體傳感器的體積、功耗和一致性提出了更為嚴(yán)苛的要求。為保障安全生產(chǎn)與

防控公共安全事件，進(jìn)行毒害氣體的快速高靈敏現(xiàn)場監(jiān)測已成為國家中長期科技

發(fā)展規(guī)劃的重點(diǎn)領(lǐng)域。光學(xué)、電化學(xué)、催化燃燒式等氣體傳感器普遍存在著體積

大、成本高、功耗大等局限性，經(jīng)常無法滿足物聯(lián)網(wǎng)、便攜式檢測儀等應(yīng)用要求。

基于納米敏感材料的微型陣列金屬氧化物傳感器是一種靈敏度高、體積小、

成本低、響應(yīng)快、功耗低及多組分高精度檢測等優(yōu)點(diǎn)，可高靈敏、高精度檢測

CO、CH4、甲醛、VOCs等有害氣體。在家居燃?xì)庑孤?、建筑材料與家具有害氣

體釋放、室內(nèi)環(huán)境空氣質(zhì)量、工業(yè)鍋爐廢氣監(jiān)測等領(lǐng)域應(yīng)用具有廣闊的應(yīng)用前景。

由于低成本的微型陣列金屬氧化物傳感器在室內(nèi)有害氣體監(jiān)測中的應(yīng)用，已

成為不可逆轉(zhuǎn)的趨勢。為了更好的引導(dǎo)和推廣其應(yīng)用，制定針對該傳感器的校準(zhǔn)

規(guī)范，顯得十分重要。此外，制定該規(guī)范對于填補(bǔ)當(dāng)前針對復(fù)雜環(huán)境氣體的適用

范圍廣、分析種類多、分析速度快及檢測靈敏度高的現(xiàn)場檢測技術(shù)空白，提升我

國室內(nèi)環(huán)境、家居建材行業(yè)領(lǐng)域科學(xué)化控制水平，為企業(yè)提供可靠的實(shí)施依據(jù)及

為管理者提供可靠的監(jiān)管手段具有重要的意義。因此，牽頭單位提出了“室內(nèi)有

害氣體監(jiān)測用微型陣列金屬氧化物氣體傳感器校準(zhǔn)規(guī)范”的編制計(jì)劃。

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1.3主要工作過程

2021年10月，依照“工業(yè)和信息化部辦公廳關(guān)于印發(fā)2021年行業(yè)計(jì)量技術(shù)

規(guī)范制修訂計(jì)劃的通知”工信廳科函【2021】181號文要求，由中國科學(xué)院空天

信息創(chuàng)新研究院，北京市科學(xué)技術(shù)研究院、山東魯南瑞虹化工儀器有限公司、建

筑材料工業(yè)技術(shù)監(jiān)督研究中心、西安交通大學(xué)等單位的專業(yè)技術(shù)人員組成編制小

組，展開“室內(nèi)有害氣體監(jiān)測用微型陣列金屬氧化物氣體傳感器校準(zhǔn)規(guī)范”的編制

工作。

1.成立標(biāo)準(zhǔn)編制小組

2021年10-12月，收集整理國內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和其它相關(guān)資料文件，全面了解

各地區(qū)微型陣列金屬氧化物氣體傳感器的使用、檢定和校準(zhǔn)情況，同時開展

參編單位征集工作；

2022年01-03月，遴選參編單位，在北京組織召開技術(shù)研討會議，對編制工

作進(jìn)行分工，開始技術(shù)規(guī)范的編寫。

2.完成送審稿編寫

2022年04-05月，進(jìn)行必要的試驗(yàn)驗(yàn)證和比對，編寫征求意見稿草案；

2022年06-09月，完善校準(zhǔn)規(guī)范征求意見稿草案，形成校準(zhǔn)規(guī)范征求意見稿；

2022年10-12月，將校準(zhǔn)規(guī)范征求意見稿發(fā)往有關(guān)單位征求意見，收集、整

理回函意見，提出征求意見匯總處理表，完成校準(zhǔn)規(guī)范送審稿。

3.完成報(bào)批稿

2023年01-03月，校準(zhǔn)規(guī)范送審稿第一次會議審查；

2023年04月，對審查意見進(jìn)行匯總處理，修改、完善校準(zhǔn)規(guī)范送審稿（預(yù)

計(jì)）；

2023年05月，校準(zhǔn)規(guī)范送審稿第二次會議審查，修改、完善送審稿，形成

校準(zhǔn)規(guī)范報(bào)批稿；

2023年06月，對校準(zhǔn)規(guī)范報(bào)批稿及報(bào)批材料召開了審查會，來自標(biāo)委會以

及行業(yè)生產(chǎn)、使用、科研、質(zhì)檢、高校等單位代表出席會議，完成了本標(biāo)準(zhǔn)

的審查，提出修改意見。編制組按照審查會提出的修改意見對送審稿、送審

稿編制說明進(jìn)行了修改，形成了報(bào)批稿、報(bào)批稿編制說明，進(jìn)行報(bào)批。

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1.4主要參加單位和工作組成員及其所做的工作

本校準(zhǔn)規(guī)范的主要起草單位為中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院，參加起草單

位為北京市科學(xué)技術(shù)研究院、山東魯南瑞虹化工儀器有限公司、建筑材料工業(yè)技

術(shù)監(jiān)督研究中心、西安交通大學(xué)。工作組主要成員對校準(zhǔn)規(guī)范的內(nèi)容進(jìn)行了分任

務(wù)撰寫，對校準(zhǔn)規(guī)范中的計(jì)量特性參數(shù)和校準(zhǔn)方法進(jìn)行了討論確定，對校準(zhǔn)方法

的合理性進(jìn)行數(shù)據(jù)測量及評定。

二、編寫的目的、依據(jù)、原則、主要計(jì)量特性等內(nèi)容

國家標(biāo)準(zhǔn)編制原則和確定國家標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容（技術(shù)指標(biāo)、參數(shù)、公式、性能

要求、試驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則等）的論據(jù)（包括試驗(yàn)、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)）

2.1編寫的目的

本標(biāo)準(zhǔn)的撰寫目的主要為了建立室內(nèi)有害氣體監(jiān)測用微型陣列金屬氧化物

氣體傳感器校準(zhǔn)過程的統(tǒng)一規(guī)范，使得室內(nèi)有害氣體監(jiān)測用微型陣列金屬氧化物

氣體傳感器通過統(tǒng)一條件的校準(zhǔn)過程，可以達(dá)到檢測水平的一致。

2.2技術(shù)依據(jù)

本規(guī)范是以JJF1071-2010《國家計(jì)量校準(zhǔn)規(guī)范編寫規(guī)則》、JJF1001-2011《通

用計(jì)量術(shù)語及定義》、GB/T15652-1995《金屬氧化物半導(dǎo)體氣敏元件總規(guī)范》、

GB/T15653-1995《金屬氧化物半導(dǎo)體氣敏元件測試方法》和T/CECA35—2019

《金屬氧化物半導(dǎo)體氣體傳感器》為基礎(chǔ)和依據(jù)編寫的。

2.3原則

在本標(biāo)準(zhǔn)的編寫過程中注意貫徹協(xié)調(diào)一致的原則，與已發(fā)布的相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)、

行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范相協(xié)調(diào)。既考慮相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，更注重檢測儀器實(shí)際檢測應(yīng)用情

況和檢測水平。在充分考慮我國室內(nèi)有害氣體監(jiān)測用微型陣列金屬氧化物氣體傳

感器實(shí)際檢測水平的基礎(chǔ)上，既要突出標(biāo)準(zhǔn)的“科學(xué)性”、“前瞻性”和“適用性”，

也要考慮到各類檢測儀器測試的“可行性”和“便捷性”。

2.4主要計(jì)量特性

本規(guī)范的主要計(jì)量特性為：在0-5000μmol/mol濃度范圍內(nèi)，CO氣體的檢測

限≤0.1μmol/mol，H2氣體的檢測限≤0.5μmol/mol，CH4氣體的檢測限≤0.5

μmol/mol；檢測精度±15%；定量重復(fù)性≤1%。

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三、對產(chǎn)業(yè)發(fā)展的支撐作用

本規(guī)范的編制，能夠引導(dǎo)更廣泛的室內(nèi)有害氣體監(jiān)測用微型陣列金屬氧化物

氣體傳感器生產(chǎn)企業(yè)和使用企業(yè)應(yīng)用此標(biāo)準(zhǔn)，從而規(guī)范檢測儀器的校準(zhǔn)過程，統(tǒng)

一檢測儀器的檢測水平。本標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施能科學(xué)合理的給出室內(nèi)有害氣體監(jiān)測用微

型陣列金屬氧化物氣體傳感器校準(zhǔn)結(jié)果，給檢測儀器檢測水平的判定提供量化依

據(jù)，為氣體濃度檢測提供有力檢測保障。

四、對所規(guī)定的關(guān)鍵技術(shù)條款、檢定/校準(zhǔn)條件、檢定/校準(zhǔn)方法的有關(guān)說明

4.1關(guān)鍵技術(shù)條款的說明

目前，室內(nèi)有害氣體監(jiān)測用微型陣列金屬氧化物氣體傳感器主要用于氣體濃

度測量的檢測范圍、檢測限、檢測精度、定量重復(fù)性等參數(shù)的測量。所以對儀器

的校準(zhǔn)主要直接采用均具有上述參數(shù)為特征值的標(biāo)準(zhǔn)樣品來進(jìn)行。儀器對上述參

數(shù)測量具有較好的性能就能滿足行業(yè)的需求。

另外，適宜采用具有室內(nèi)有害氣體典型代表性的氣體標(biāo)準(zhǔn)樣品來進(jìn)行校準(zhǔn)，

故選用了氮中甲烷、氫氣、一氧化碳、乙烷、乙烯、乙炔、二氧化碳二元及多元

混合氣體標(biāo)準(zhǔn)樣品作為校準(zhǔn)用標(biāo)準(zhǔn)樣品。

為了直觀的反映儀器的運(yùn)行狀況，以便更好的校準(zhǔn)儀器，將在

0-5000μmol/mol濃度范圍內(nèi)，CO氣體的檢測限≤0.1μmol/mol，H2氣體的檢測

限≤0.5μmol/mol，CH4氣體的檢測限≤0.5μmol/mol；檢測精度±15%；定量

重復(fù)性≤1%作為計(jì)量特性。

4.2校準(zhǔn)條件的說明

4.2.1環(huán)境條件

環(huán)境溫度：（5～45）℃，相對濕度：≤85%RH，并且室內(nèi)不得有易燃、易爆

和強(qiáng)腐蝕性氣體，應(yīng)有良好的接地及防靜電措施以及無影響校準(zhǔn)工作的氣流、雜

光、機(jī)械振動和電磁等干擾。

4.2.2校準(zhǔn)用計(jì)量器具

校準(zhǔn)使用的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)應(yīng)為國家計(jì)量行政部門批準(zhǔn)頒布的有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，具體

參數(shù)見表1。

表1標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)參數(shù)

使用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)名稱濃度（μmol/mol）不確定度參數(shù)

4

一氧化碳1000U=3%，k=2

氫氣1000U=3%，k=2

氮中甲烷500U=3%，k=2

4.3校準(zhǔn)方法的說明

4.3.1檢測范圍校準(zhǔn)方法說明

根據(jù)校準(zhǔn)條件，分別通入一系列濃度的氮中甲烷氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，測量不同試

樣濃度下的輸出信號。若多次通入某濃度的標(biāo)準(zhǔn)氣體后，儀器沒有顯示值，即可

獲得其測量范圍。

4.3.2檢測限校準(zhǔn)方法說明

檢測限為檢測器產(chǎn)生的響應(yīng)信號為噪聲值三倍時的量，是檢測器靈敏度體現(xiàn)

的重要指標(biāo)之一。將被校準(zhǔn)的儀器通入載氣，待基線穩(wěn)定后，通入摩爾分?jǐn)?shù)為

（5~100）μmol/mol的氮中甲烷標(biāo)準(zhǔn)氣體，記錄色譜峰的峰峰值，并與基線噪聲

比較。據(jù)此，可得被檢儀器的檢測限值。

4.3.3檢測精度校準(zhǔn)方法說明

通入一定濃度的標(biāo)準(zhǔn)氣體（如濃度為5.0μmol/mol的氮中一氧化碳），記

錄標(biāo)準(zhǔn)氣體通入儀器后的穩(wěn)定顯示值，重復(fù)測量3次。據(jù)此，可計(jì)算得到被檢儀

器的檢測精度。

4.3.4儀器測量濃度的相對示值偏差校準(zhǔn)方法說明

相對示值偏差定義為儀器重復(fù)測量濃度7次的算術(shù)平均值與標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)濃度值

的相對偏差。通入一定濃度的標(biāo)準(zhǔn)氣體（80μmol/mol的氮中甲烷），記錄標(biāo)準(zhǔn)氣

體通入儀器后的穩(wěn)定顯示值，重復(fù)測量7次，可得測量濃度的算數(shù)平均值。進(jìn)而，

可計(jì)算儀器的相對示值偏差。

4.3.5儀器測量濃度的定量重復(fù)性校準(zhǔn)方法說明

通入一定濃度的標(biāo)準(zhǔn)氣體（80μmol/mol的氮中甲烷），記錄儀器顯示值，重

復(fù)上