ICS 71.040.10 N 53
GB
中华人民共和国国家标准
GB/T 18403.6—2013/IEC 61207-6:1994
气体分析器性能表示第6部分：光度分析器
Expression of performance of gas analyzersPart 6:Photometric analyzers
(IEC 61207-6:1994,IDT)
2013-07-19发布
2013-12-15实施
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会
发布 GB/T 18403.6—2013/IEC 61207-6:1994
前言
GB/T18403《气体分析器性能表示》已经或计划发布以下部分：
第1部分：总则；第2部分：气体中氧（采用高温电化学传感器）；第3部分：顺磁氧分析器；一第6部分：光度分析器。
本部分为GB/T18403的第6部分。 本部分按照GB/T1.1—2009和GB/T20000.2—2009给出的规则起草。 本部分使用翻译法等同采用IEC61207-6：1994《气体分析器性能表示第6部分：光度分析器》。 与本部分中规范性引用的国际文件有一致性对应关系的我国文件如下：
-GB/T17214（所有部分工业过程测量和控制装置工作条件[IEC60654（所有部分）］ -GB/T18403.1—2001气体分析器性能表示第1部分：总则（eqvIEC61207-11994） GB/T19001-2008质量管理体系要求（ISO9001:2008，IDT)
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。 本部分由中国机械工业联合会提出。 本部分由全国工业过程测量和控制标准化技术委员会(SAC/TC124)归口。 本部分起草单位：中国仪器仪表行业协会、佛山分析仪有限公司、重庆川仪分析仪器有限公司、北京市
计量检测科学研究院、上海市计量测试技术研究院、聚光科技(杭州)股份有限公司、北京分析仪器研究所。
本部分主要起草人：马雅娟、叶千均、朱仲文、赵海波、蔡建华、俞大海、娄兴军。
1 GB/T 18403.6—2013/IEC 61207-6:1994
引言
光度分析器是利用检测器对不同电磁波谱波长（180nm～20μm）的紫外光、可见光和红外光响应进行检测的仪器。在这些波长范围内许多气体都具有吸收/发射光谱。利用这些光谱设计的分析器应用多种技术，包括吸收光谱和受激发射光谱，以及辐射的强度/波长转化的响应。被测气体的体积可以由样品池控制，该样气处理与否均可，亦可在样气中直接测量其浓度。
Ⅱ GB/T18403.6—2013/IEC61207-6:1994
气体分析器性能表示第6部分：光度分析器
1范围
GB/T18403的本部分适用于利用光度技术测量混合气体或蒸气中一种或多种组分浓度的各种类型的分析器。本部分与GB/T18403.1一2001结合使用。
本部分适用于使用非色散和色散波长选择的分析器和使用吸收光谱、发射光谱或波长转化技术的分析器。
本部分适用于测量气体试样的各类分析器，无论样气处理与否，还是样气处于真空、常压和正压条件下均可。
本部分适用于直接在试样气体中测量气体浓度的各类分析器。 本部分的目的是：
规定利用光度技术连续测量气源中气体或蒸气浓度的气体分析器功能特性的术语和定义；一统一该类分析器功能特性及其验证方法； —规定了功能特性测定时应进行的试验内容和试验方法； ——为ISO9001、ISO9002和ISO9003质量管理标准的应用提供基础文件。
2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
IEC61207-1：1994气体分析器性能表示第1部分：总则（Expressionofperformanceofgasan- alyzers—Part1:General)
IEC60654（所有部分）工业过程测量和控制装置工作条件（Industrial-processmeasurementand control equipment—Operating conditions)
ISO9001质量管理体系要求（Qualitymanagementsystems一Requirements） ISO9002质量体系生产、安装和服务的质量保证模式（Qualitysystems一Modelforqualityas
surance in production,installation and servicing)
ISO9003质量体系最终检验和试验的质量保证模式（Qualitysystems一Modelforqualityas- surance in final inspection and test)
3术语和定义
图A.1和图A.2给出了各类分析器之间的相互关系。
3. 1
红外分析器 infraredanalyzer 一种光电仪器。它包括单红外光源或双红外光源和一种或多种红外检测器。此检测器能通过测量
光程测定被测定的特定组分的特征吸收光谱。
注1：本部分适用于制造商调整分析器仅选择光谱区域中被测组分有特征吸收的光谱，测量通道的长度应适用于分
1 GB/T18403.6—2013/IEC61207-6:1994
析器检测浓度和应用的额定范围。 注2：可选部件决定特性光谐的灵敏度。包括：光源、检测器、滤光片、气室和分光元件，以及这些部件的任意组合。
3.2
紫外（可见）分析器ultraviolet（visible）analyzer 如3.1定义，但这里待测定组分的光谱吸收带在180nm1000nm之间，因此，光源、检测器和其
他光学部件在电磁波谱的可见光和紫外光区域工作。
注：为了便于参考，在此定义中包含了光谐的可见光部分。 3. 3
双光束分析器dual-beamanalyzer 光束分别穿过被测气体和参比气体物理通道的分析器。
3. 4
单光束分析器single-beamanalyzer 光束经单通道穿过被测气体的分析器，测量信号和参比信号由波长选择产生（见3.5），或者说单光
束单波长分析器没有参比信号。 3. 5
双波长滤波相关分析器dual-wavelengthfilter-correlationanalyzer 光学滤波器在吸收光谱内外分别进行波长选择而产生测量信号和参比信号的分析器。这两个信号
经处理得到浓度值。 3. 6
气体相关分析器 gascorrelationanalyzer 利用填充有被测气体的气室选择性吸收光谱，使之与该气体的吸收光谱的精细结构一致，而产生测
量信号和参比信号的分析器。这两个信号经处理转化为浓度值。
注：充气部件可以是检测器的一部分。
3.7
波长导数分析器 wavelengthderivativeanalyzer 利用对测量光束进行波长调制来测量气体组分浓度的分析器，而耳通过光强一阶导数或二阶导数
与波长之比测量吸收光谱的形状。 3. 8
荧光分析器fluorescenceanalyzer 通过测量分子从激发状态退激到基态所产生的光束辐射强度来测量气体组分浓度的分析器。 产生激发态的部件是本仪器的一部分。 注1：分子吸收短波长光谱时电子被激发到高能态，然后释放出射线，从而产生荧光。 注2：化学发光分析器是利用化学反应产生激发态的分子。
3. 9
抽取分析器 extractiveanalyzer 通过样品处理系统连续抽取过程气体进行分析的分析器。
3. 10
样品处理系统sample-handlingsystem 把一台或多台过程分析器与源流体和其取样点连接起来的系统。 注：本系统的技术性能不涉及稀释取样系统。
3. 11
稀释取样系统dilutionsamplingsystem 在测量前从过程流中取样并加入稀释剂的系统，注：本系统通常用于稀释点前的校准气体，故本部分将该稀释系统作为原位式分析器的一部分。 2 GB/T18403.6-2013/IEC 61207-6:1994
3. 12
原位式分析器insituanalyzer 一种置于源流体测量通道中，测量气体体积的光度分析器。 注：原位式分析器在通道内有一个固定长度的测量通道，因此它的校准不受通道尺寸的影响。
3. 13
横穿通道式分析器 across-duct analyzer 测量光程由过程通道的总宽度构成的分析器。 注：光源和检测器可安装在通道两侧，或者两者安装在同一边，但需用一个反光镜，反光镜安装在通道内，属于原位
式分析器，
3. 14
样品处理 conditionedsample 在使用取样分析器前，从气源中抽取连续的气流，在规定条件下过滤、冷却和于燥。
3. 15
样品加热 heatedsample 从气源中抽取连续的气流，过滤与否均可，气路和分析测试部分的温度均需维持在露点以上。
3. 16
不透光性opacity 在测量波长范围内，样气中除被测组分外其他组分对光谱辐射的吸收。
3. 17
基本辅助单元 essential ancillary units 基本辅助单元是指对于分析器必不可少的设备。即处理传感器信号产生读数的辅助电子部件、稀
释取样系统、吹扫或其他光学清洁系统、自动校准系统、温度或压力补偿系统。
4说明程序
IEC61207-1:1994中已详细描述了说明程序，它包括：
工作和贮存要求；测量和输出信号的范围的说明；误差极限；推荐的参比值和影响量的额定范围（见IEC60654-1）。
本部分中，给出了辅助设备的范围、性能的附加说明和与光度分析器相关性能的详细说明。 4.1基本辅助单元和设备的性能 4.1.1辅助供给设备（即压缩空气、参比气）。 4.1.2原位校准或电子和光学整体检查设备。 4.1.3气体温度或压力变化自动补偿设备。 4.1.4基本维护方法和周期（即光学部件的清洁或横穿通道和原位式分析器内部整体过滤器元件的更换）。 4.2与性能相关的附加说明
在使用光度分析器时，被测气体应在规定条件下提供给分析系统。依据系统的类型，系统这些规定的具体条件会发生变化。本部分针对此类分析器以及其后所有的具体应用，它们可能是：
-横穿通道式分析器；在光源与检测器部件间的气体，或者光源/检测器部件和反光镜之间的气体；
3 GB/T18403.6—2013/IEC61207-6:1994
一原位式分析器；测量通道内的气体环境；稀释取样系统；稀释元件中的气体环境，通常指探头的端部；抽取系统；这个位置是指气体从取样系统（不包括此部件）流经到含有光学暗室的分析器部件。
根据具体使用条件确定分析器的性能指标，需要补充下列说明。 4.2.1气体温度的额定范围。 4.2.2气体压力的额定范围。 4.2.3通道宽度的额定范围（适用于横穿通道分析器）。 4.2.4通道不透光度的额定范围（仅用于横穿通道分析）。 4.2.5干扰组分的额定范围。
注：通常包括水蒸气、二氧化碳、一氧化氮、氧气、氯化氢和一氧化碳。 4.2.6流量或气体流速的额定范围。
5影响量的推荐值及其范围
环境条件、机械条件和供电条件等影响量的额定范围和使用应符合IEC60654（所有部分）中的规定。
6合格试验程序
6.1规定性能值的验证见IEC61207-1：1994及6.1～6.4。 6.2原位式分析器和横穿通道式分析器的测试设备应包含有在适当的温度和压力条件下向测量通道提供试验气体所需的机械部件。对于原位式分析器来说，此部件可能配有气体连接器的探头密封端帽，然后，把整套部件放入炉内。
对于横穿通道分析器来说，需要一个大的光学池，在光学池上有一些能使分析器的波长穿透的视窗，此光学池应具有能容纳分析器的光束宽度的足够直径，和模拟试验气体最大浓度需要的足够长度（例如影响量），此光学池应放置在炉内，并且在光学池内测量试验气体的温度。
气室的最短长度见式（1)：
Lmin = paL
.(1)
p1
式中： Lmin 气室的最小长度，单位为米（m）；
试验部件在通道内的分压（参考最高浓度的组分），单位为千帕（kPa)； -模拟通道宽度，单位为米（m）；
P2 L pi通道内压力，单位为千帕(kPa)。 注：能够提供试验气体到原位式分析器和横穿通道式分析器的装置见图A.4a)和A.4b)。
6.3对于横穿通道式分析器来说，根据选择的浓度，利用一个长度（L。）的试验池模拟宽度（L)的通道而得到相应的浓度与长度的乘积。如式(2)所示：
L=L p, p
(2)
式中： Ps 试验组分的分压，单位为千帕(kPa)； L." 试验池长度，单位为米（m）。 此处： 4 GB/T18403.6-2013/IEC61207-6:1994
p:/p：等同于光学池内试验气体的浓度。 注：只有在分压足够低，模拟部件可使用不同波长测量光谱。光谱共振线的放大作用可忽略不计时，这个近似值才
是有效的。Pi是大气压，模拟百万分之一级的CO、NO.CO：、SO；浓度时，这个近似值有效，而当pi是大气压，模拟的水蒸气浓度在百分数范围内时，这个近似值是不准确的。
6.4试验方法
下列有关试验方法的详细说明见IEC61207-1：1994。
固有误差；线性误差；重复性；输出波动；漂移；滞后时间、上升时间和下降时间；预热时间；偏差（影响误差）；干扰误差；
6.4.1～6.4.3给出光度分析器需要的补充试验说明。 6.4.1线性误差
许多化合物的光学特性很少是浓度的线性函数，而大多数分析器为提供与浓度呈线性关系的输出信号而进行线性化处理。对于所提供的输出信号与浓度呈非线性的情况，不进行线性回归分析。 6.4.2干扰误差
应为每项应用规定具体的干扰组分和物理参数。制造商和使用者应在试验前就试验值和干扰误差达成一致意见，制造商所承担的义务是指明他认为的干扰组分和物理参数，并提供不小于最小检测浓度的干扰误差，在多数情况下还应包括水蒸气和试样压力。 6.4.2.1首先向分析器输人校准气，接着输人含有干扰组分两种浓度的气体测定干扰误差。其余组分与校准气相同。
如果预计干扰误差在测量范围内没有较大变化，可以使用零点气。 每项试验重复3次，记录并确定平均误差，换算成被测组分的相应浓度。
6.4.2.2试样按允许量稀释后，按6.4.2.1所述相同方法测定水蒸气的干扰。然而，需要关注已知水蒸气浓度的气体的制备方法，在水蒸气不是主要测量组分时可采用下述方法
输送水蒸气和其他冷凝水蒸气的添加剂到达光学池的所有管路，包括光学池在内都必须保持在露点温度以上。
参比条件针对于燥试验气体。 对于需要使用可控试样的分析器来说，正常试验需要的露点范围在0℃～20℃之内，也可用水的
鼓泡器近似生成露点，见图A.3。
使用pH小于2的硫酸稀释液的鼓泡器降低酸性气体的溶解度。 需要在高露点下试验的分析器，鼓泡器、试样管路和光学池可以在升温条件下使用。按附录B中
的式(B.1)计算0℃～100℃范围内水蒸气的分压。
对于原位式分析器和横穿通道式分析器来说，当光学暗室在100℃以上温度条件下操作时，如果混合点在炉内，可将液态水和试验气体直接加到气体进样管，见图A.4。当气/液混合系统中压力一致时，可采用附录B中的式(B.2)和式(B.3)确定气体的浓度。
5