JJF(浙) 1227-2025 被动傅里叶红外气体遥测仪校准规范

　　浙江省地方计量技术规范

　　JJF(浙)1227—2025

　　被动傅里叶红外气体遥测仪校准规范

　　Calibration Specification for Gas Remote Sensing System basedonPassive

　　Fourier-transform Infrared Spectroscopys

　　2025–09–18发布2025–12–18实施

　　浙江省市场监督管理局 发 布

　　被动傅里叶红外气体遥测仪校准规范

　　Calibration Specification for Gas

　　Remote Sensing System based on Passive

　　Fourier-transform Infrared

　　Spectroscopys

　　归口 单 位：浙江省市场监督管理局

　　主要起草单位：浙江省质量科学研究院

　　参加起草单位：浙江省环境科技股份有限公司

　　本规范委托浙江省质量科学研究院负责解释

　　本规程主要起草人：

　　潘孙强(浙江省质量科学研究院)

　　戚海洋(浙江省质量科学研究院)

　　沈嘉宁(浙江省环境科技股份有限公司)参加起草人：

　　刘素梅(浙江省质量科学研究院)

　　徐远远(浙江省质量科学研究院)赵 雷(浙江省质量科学研究院)

　　目录

　　引言 (Ⅱ)

　　1范围 (1)

　　2引用文件 (1)

　　3术语和定义 (1)

　　3.1积分浓度 (1)

　　4概述 (1)

　　5计量特性 (2)

　　5.1检出限 (2)

　　5.2示值误差 (2)

　　5.3重复性 (2)

　　6校准条件 (2)

　　6.1环境条件 (2)

　　6.2测量标准和其他设备 (2)

　　7校准项目和校准方法 (3)

　　7.1检出限 (3)

　　7.2示值误差 (4)

　　7.3重复性 (5)

　　8校准结果表达 (5)

　　9复校时间间隔 (6)

　　附录 A 被动傅里叶红外气体遥测仪原始记录参考格式 (7)

　　附录 B 被动傅里叶红外气体遥测仪校准证书内页参考格式(供参

　　考) (9)

　　附录 C 示值误差的测量不确定度评定示例 (11)

　　引言

　　JJF1071-2010《国家计量校准规范编写规则》，JJF1001-2011《通用计量术语及定义》和JJF1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》共同构成支撑本规范制定工作的基础性系列规范。

　　本规范为首次发布。

　　被动傅里叶红外气体遥测仪校准规范

　　1范围

　　本规范适用于测试谱线范围为(700~1500)cm-1的被动傅里叶红外气体遥测仪的校准。

　　2引用文件

　　GB/T 20936.4-2017爆炸性环境用气体探测器第4部分：开放路径可燃气体探测器性能要求

　　凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本规范;凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本规范。

　　3术语和定义

　　3.1积分浓度integral concentration

　　沿光路的气体浓度积分值，单位为µmol·mol-1·m。

　　[来源：GB/T 20936.4-2017，3.4.5]

　　4概述

　　被动傅里叶红外气体遥测仪(以下简称仪器)能同时监测多种有红外吸收的气体，广泛应用于污染源排放监测、应急监测等领域。其测量原理是利用待测气体与遥测背景之间的等效辐射亮温差产生的红外光谱指纹特征信息进行探测。具体来说，当红外光穿过气体样品时，特定波长的光会被气体吸收，每种类型的气体都会吸收与其分子振动和旋转跃迁相对应的特定波长的红外光。被动傅里叶红外气体遥测仪通过干涉仪把接收的红外光转变成红外干涉图，经傅里叶变换得到红外吸收光谱图。根据吸收峰的强度对目标气体进行定量分析。仪器仪器结构主要包括干涉仪、红外探测器、收光系统、成像系统、数据采集和处理单元等。仪器的结构示意图如图1 所示。

　　图1被动傅里叶红外气体遥测仪结构示意图

　　5计量特性

　　5.1检出限

　　≤10µmol·mol-1·m。

　　5.2示值误差

　　不超过±30%。

　　5.3重复性

　　≤5%。

　　注：以上计量特性要求仅做性能参考，不作合格性判定指标。

　　6校准条件

　　6.1环境条件

　　6.1.1 环境温度：(-10～40)℃。

　　6.1.2 相对湿度：≤85%。

　　6.1.3 大气压：(86~106)kPa。

　　6.2测量标准和其他设备

　　6.2.1 气体标准物质

　　氮气中乙烯、氮气中乙炔、氮气中1,3-丁二烯、氮气中甲烷等有证气体标准

　　物质，相对扩展不确定度应不大于3%(k=2)。

　　当采用气体动态稀释仪时，流量误差不大于±1%，重复性应不大于0.5%。

　　稀释后的标准气体的相对扩展不确定度应满足上述要求。气体标准物质的种类可根据实际测量需要进行调整，其不确定度须满足上述要求。

　　6.2.2 零点气体(以下简称零气)

　　采用高纯氮气。

　　6.2.3气室

　　气室应满足以下要求：

　　(1)气室窗口片在相应波数处透射率不小于90%;

　　(2)气室有效轴向长度500mm，扩展不确定度不大于0.1mm(k=2);

　　(3)窗口片直径200mm;

　　(4)气室应密封良好，无泄漏。

　　6.2.4黑体辐射源

　　黑体辐射源应满足以下要求：

　　(1)黑体辐射源的辐射孔径大于200mm;

　　(2)温度范围：(80~150)℃

　　(3)亮度温度扩展不确定度：1℃(k=2)。

　　7校准项目和校准方法

　　按仪器使用说明书的要求对仪器进行预热，使仪器处于稳定的工作状态。仪

　　器稳定后，将仪器、气室、黑体辐射源按照以下顺序放置：将仪器的测试区域(接收视场范围)对准至气室窗口片处，应使得遥测仪和气室共线共轴且窗口片区域包含仪器的测试区域即仪器的接收视场范围，将黑体辐射源稳定固定至气室远离仪器一端的窗口片处，并与气室相连。校准测试示意图如图2 所示。

　　图2校准测试示意图

　　7.1检出限

　　首先将黑体辐射源的温度调至80℃,将零点气体充入到气室中，通气量应

　　不小于三倍气室体积，待读数稳定后连续测量11 次，记录仪器各组分积分浓度值Xi，按公式(1)计算每种气体的标准偏差S0，以3S0计算仪器各组分的检出限RDL。按照同样的方法，测量黑体辐射源为150℃时的气体检出限。

　　式中：

　　Xi—被测组分第i 次示值，µmol·mol-1·m;

　　X—被测组分11次示值的算术平均值，µmol·mol-1·m;

　　n—测量次数，n=11。

　　按公式(2)计算每种气体的检出限RDL。

　　RDL= 3S0(2)

　　式中：

　　RDL—检出限。

　　7.2示值误差

　　首先将黑体辐射源的温度调至 80℃ ,分别通入每种气体浓度约为5000µmol·mol-1，10000 µmol·mol-1，20000µmol·mol-1 的标准气体(通入气体浓度应在该种气体爆炸限以下)，或者是气体爆炸限的20%，50%和80%浓度的标准气体分别记录仪器稳定示值，通气量应不小于三倍气室体积，再通入零气(通气量应不小于三倍气室体积)使仪器回零。重复上述步骤3次，按公式(3)或公式(5)计算每种气体的示值误差ΔC 或ΔCr。按照同样的方法，测量黑体辐射源的温度为150℃时的示值误差，并分别记录。

　　ΔC = C-Cs (3)

　　Cs= Csg ×L (4)

　　式中：

　　Cs—标准积分浓度值，µmol·mol-1·m; Csg—标准气体浓度值，µmol·mol-1;

　　L—气室有效轴向长度，m;

　　C —3次示值的算术平均值，µmol·mol-1·m;

　　ΔC —示值误差，µmol·mol-1·m;

　　ΔCr—相对示值误差，%。

　　7.3重复性

　　首先将黑体辐射源的温度调至 80℃ ,分别通入每种气体满量程约20000µmol·mol-1的标准气体(通入气体浓度应在该种气体爆炸限以下，或者是爆炸下限80%浓度的气体)，通气量应不小于三倍气室体积，记录仪器稳定示值Ci ，再通入零气使仪器回零。重复上述操作6次，按公式(6)计算每种气体的重复性Sr。按照同样的方法，测量黑体辐射源的温度为150℃时的重复性，并分别记录。

　　式中：

　　Sr—重复性;

　　C —6次示值的算术平均值，µmol·mol-1·m;

　　Ci—第i次示值，µmol·mol-1·m;

　　n—测量次数，n=6。

　　8校准结果表达

　　校准结果应在校准证书上反映，校准证书应至少包括以下信息：

　　a) 标题，如“校准证书”;

　　b)实验室名称和地址;

　　c) 进行校准的地点(如果与实验室的地址不同);

　　d)证书的唯一性标识(如编号)，每页及页码数的标识;

　　e) 客户的名称和地址;

　　f)被校对象的描述和明确标识;

　　g) 进行校准的日期，如果与校准结果的有效性和应用有关时，应说明被校 对象的接收日期;

　　h)如果与校准结果的有效性应用有关时，应对被校样品抽样程序进行说明;

　　i) 校准所依据的技术方法的标识，包括名称及代号;

　　j) 本次校准所用测量标准的溯源性及有效性说明;

　　k)校准环境的描述;

　　l)校准结果及其测量不确定度的说明;

　　m)对校准规范偏离的说明;

　　n)校准证书或报告签发人的签名、职务或等效标识;

　　o)校准结果仅对被校对象有效的声明;

　　p)未经实验室书面批准，不得部分复制校准证书的声明。

　　9复校时间间隔

　　仪器的复校时间间隔建议为1 年。由于复校时间间隔的长短是由仪器的使用情况、使用者、仪器本身质量等诸因素所决定的，因此送校单位可根据实际使用情况自主决定复校时间间隔。如果对仪器的检测数据有怀疑或仪器更换主要部件及修理后应对仪器重新校准。

　　附录A

　　被动傅里叶红外气体遥测仪原始记录参考格式

　　委托方:制造单位:校准地点:

　　器具名称：型号/规格:器具编号:

　　校准日期：证书编号：

　　环境条件：温度：℃ 相对湿度：%大气压:kPa

　　校准依据：

　　1、本次校准使用的测量设备(含标准物质)

　　标准器名称 测量范围 证书号 有效期 准确度等级/最大允许误差/不确定度

　　2、校准项目

　　2.1检出限(单位：)

　　被测气体种类 黑体辐射源温度 仪器示值 标准

　　偏差

　　S0 检出

　　限

　　RDL 1(7) 2(8) 3(9) 4(10) 5(11) 6

　　乙烯 / /

　　乙炔 / / 1,3—丁二烯 / /

　　甲烷 / /

　　2.2示值误差

　　被测气体种类 黑体辐射源温度 标准气体浓度 仪器示值

　　平均值

　　示值误差 扩展不确定度(k=2) 示值(1) 示值(2) 示值(3)

　　乙烯

　　乙炔

　　1,3—丁二烯

　　甲烷

　　2.3重复性

　　被测

　　气体

　　种类 标准

　　气体

　　浓度 黑体辐

　　射源温度

　　示值1

　　示值2

　　示值3

　　示值4

　　示值5

　　示值6

　　Sr 乙烯 乙炔 1,3—

　　丁二

　　烯 甲烷

　　校准员：核验员：校准日期：年月日

　　附录B

　　被动傅里叶红外气体遥测仪校准证书内页参考格式(供参考)

　　证书编号：

　　校准的环境条件：

　　温度:℃; 相对湿度:%;大气压力：kPa

　　校准结果：

　　校准项目 校准结果

　　检出限 气体种类 黑体辐射源温度 结果

　　示值误差 气体种类 黑体辐射源温度 标准值 仪器示值 示值误差 扩展不确定度(k=2)

　　校准结果：(续)

　　校准项目 校准结果

　　重复性 气体种类 黑体辐射源温度 结果

　　附录C

　　示值误差的测量不确定度评定示例

　　C.1概述

　　首先将黑体辐射源的温度调至80℃,通入20000µmol·mol-1的标准气体，由于气室的长度为500mm，因此测试气体的积分浓度标准值为10000µmol·mol-1·m，再通入零气使仪器回零。重复上述步骤3次，按公式C.1 计算每种气体的示值误差。

　　C.2测量模型

　　依据本规范进行示值误差校准时，其测量模型见公式C.1

　　L×Cs (C.1)

　　式中：

　　ΔC —示值误差;

　　C —3次积分浓度示值的算术平均值;

　　Cs—标准气体的浓度值。

　　C.3标准不确定度评定

　　C.3.1 标准气体的定值引入的不确定度u(Cs)

　　标准气体相对扩展不确定度Urel=3%(k=2)，则标准气体定值引入的标准不确定度为:

　　u(Cs) = (Cs×Urel)/2 (C.2)

　　对于20000µmol·mol-1的标准气体，引入的标准不确定度为：

　　u(Cs)=300µmol·mol-1

　　C.3.2 测量重复性引入的标准不确定度u(C)

　　表C.1重复性测量结果

　　被测气体种类

　　标准气体浓度

　　黑体

　　辐射

　　源温

　　度

　　1

　　2

　　3

　　4

　　5

　　6 乙烯 10000µmol·mol-1·m 80℃ 10027.34 9860.13 10116.01 9995.29 9949.14 9919.70

　　则实验标准偏差s 为：

　　本规范规定，每个校准点重复测量3次，取三次示值的算术平均值作为仪器的示值，因此重复性引入的标准不确定度为：

　　C.3.3 气室长度引入的标准不确定度u(L)

　　气室有效轴向长度的扩展不确定度为0.1mm(k=2)，则气室长度引入的标准不确定度为0.00005m。

　　C.5合成标准不确定度

　　合成标准不确定的计算公式：

　　灵敏系数：

　　则该设备在80℃条件下测量20000μmol∙mol-1的标准乙烯的不确定度为：

　　相对合成标准不确定度为：

　　ur(ΔC) = 1.59%

　　C.6扩展不确定度 取包含因子k=2，则相对扩展不确定度为：

　　Urel(ΔC) = 2×1.59% = 3.2%(k = 2)

　　JJF(浙)1227-2025