ICS 71.040.10 N 53
C 一
中华人民共和国国家标准
GB/T18403.3-2014/IEC61207-3:2002
气体分析器性能表示第3部分：顺磁氧分析器
Expression of performance of gas analyzers
-
Part 3: Paramagnetic oxygen analyzers
（IEC61207-3.2002,IDT)
2015-02-01实施
2014-09-03发布
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 C/T 1040.32014/DEC 61297-3.2005
同 次
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12 17 18 GB/T18403.3-2014/IEC61207-3:2002
前言
GBT1器40气体分析器性能表示已经或计划发布以下部分：第1部分总测一第2部分：气体中氧（采用商温电化学传感器）第器部分顺磁氧分薪器：
第6部分光度分析器本部分为GB/T18403的第3部分。 本部分按照GB/T1.1--2009和GB/T20000.2-2009给出的规则起章。 本部分使用翻译法等同来用IEC参1207-3：2002气体分析器性能表示第部分：顺磁氧分析
器多
本部分中规范性引用的国际文有一致性对应关系的我国文件如下 —GB/T19001-2008质量管理体系要求（1I5O900120081DT) 为了方便使用本部分做了下到编辑性修改！补充IEC61207-号勘模表1和膜表2的内容，请注意本文件的某些内容可能涉及专利，本文种的发布机构不承担识制建些专利的责在、 本部分由中国机城工业教合会提出：本部分由全国工业过程量和控制标准化技术委员会（SACITC124）归口，本部分越草单位：中国仪器仪表行业协会·南京分析仪器厂有限公司、聚光科技（杭州）股份有限公
司重庆门仪分析权器有限公司北京北分麦哈克分析仪器有限公司，北京市计量检测科学研究院·上海市计量测试技术研究院，华东理工大学北京分新仪器研究所，
本部分生要起章人：马雅娟，徐准明王森，张钟文，曲长虹，陈岚，沈正生，张维球类英军。
I GB/T18403.3—2014/IEC61207-3:2002
引 言
顺磁氧分析器只对分压有感应，而不对体积浓度有反应，被广泛用于工业、实验室和其他领域。在参比压力下，分析器的额定测量范围在0%~1%和0%~100%之间。
仅少数气体具有顺磁性（例如：氧、一氧化氮和二氧化氮等）。氧具有很强的顺磁磁化率（见附录 A)，基于氧的这一特性，在大多数工业应用中，可设计成具有高特异性的分析器，例如测量高本底碳氢化合物中的氧含量。
关于氧顺磁性测量技术有许多不同的描述，但目前市售分析器主要采用以下三种方法：
自动零平衡（磁力机械式）； —热磁或磁风； --压差(或Quincke)法。 这些方法都要求样气清洁和干燥，通过升温等改进措施，使在低温情况下容易冷凝的样气能进行
-
分析。
基于上述原因，在测量前应对样气进行适当处理。
II GB/T18403.3—2014/IEC61207-3:2002
气体分析器性能表示第3部分：顺磁氧分析器
1范围
GB/T18403的本部分适用于三种主要方法，这三种方法已在引言中介绍。本部分涉及基本辅助单元及用于室内外安装的分析器
注：关键的安全要求需要系统补充说明，本部分分析器技术性能不包含这部分内容。 本部分的目的是：
-规定了测量样气中氧的顺磁性气体分析器功能特性的术语和定义；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；
-
一为ISO9001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。
GB/T17214（所有部分）工业过程测量和控制装置工作条件 GB/T18403.1一2001气体分析器性能表示第1部分：总则（IEC61207-1：1994，IDT） GB/T19768一2005过程分析器试样处理系统性能表示（IEC61115：1992，IDT） ISO9001质量管理体系要求（QualitymanagementsystemsRequirements）
3术语和定义
GB/T18403.1一2001界定的以及下列术语和定义适用于本文件
3.1
磁化率 magnetic susceptibility 试验物质的磁场强度与真空条件下磁场强度的变化量的测量，见公式（1）。
H'-H
X =
...(1 )
H
式中： X—磁化率，无量纲； H ——真空状态下的磁场强度，单位为安培每米（A·m-1）； H1 试验物质中的磁场强度，单位为安培每米（A·m-1）。
3.1.1
顺磁性物质 paramagnetism 能增加磁场强度的物质（X>0）。
3.1.2
反（逆）磁性物质 diamagnetism 能衰减磁场强度的物质（因H' 1 GB/T18403.3—2014/IEC61207-3:2002
的氧分子被吸人继续进人连接管。含氧样气在第一个线圈（它位于磁场区域）的横向连接管中产生流动，而第二线圈的温度并不受横向流量的影响。这两个线圈是由热敏导线（例如：铂线）绕制的，并且构成惠斯通桥路（Wheatstone），电桥产生的不平衡电流与样气中氧的分压近似成正比例关系。
现在有更多的分析器使用更准确的测量元件，如采用环型电阻代替两个线圈的流量传感器，并增加温度控制以减小环境温度的影响。
由于这种方法依赖于热传导，背景气的热导率将影响氧的读数，因此背景气的组成必须已知。一些分析器利用进一步的补偿设备能够给出一级校正。
热磁分析器不能产生严格的线性输出，需要辅助信号处理过程才能变成线性输出。
3.4
压差分析器differentialpressure(Quincke)analyzers 这类分析器是利用参比气体（例如：氮气）建立的气动平衡系统。参比气体的气流在测量池的人口
被分成两路，这些气流在参比气体出口处汇合，并在此导入样气。压差传感器（或微流传感器）安装在两路参比气流之间能够检测到任何不平衡状态。磁场被安装在接近参比气体出口处的支路上，使样气中的氧被吸人到支路内形成压差，并被压力传感器检测（见图3）。
压差分析器不依赖背景气的热传导率，传感器只和参比气接触，故样气对传感器的腐蚀性极小。一些仪器使用脉冲磁场来提高灵敏度，或用某种设计以补偿振动带来的影响。 3.5
危险区域hazardousarea 有可能放出可燃气体、蒸气或粉尘的区域，在此区域电子设备的使用受到限制。
3.6
必要辅助单元 essential ancillaryunits 必要的辅助单元是缺少它分析器无法工作的单元（例如：校准系统、标准气系统和取样系统）。
3.6.1
取样系统samplesystems 图4和图6为典型取样系统。取样系统的详细要求见GB/T19768一2005。 取样系统是系统的组成部分，安装在面板或分析室内。以这种方式将样气从取样点输送到分析器
的目的是使样气获得可靠的测量，取样系统组件包括：
—压力调节器；流量计；一过滤装置； —泵; 一阀(手动和/或电动控制)；
一捕获器或分离器；
-
冷却器；加热器：干燥装置；
一净化装置。 为使分析器满足技术规范中规定的额定工作范围要求，取样系统一般由制造商或用户设计。根据
-
过程中样气条件设计系统，样气压力、温度、含尘量和其他气体及蒸气的压力变化将影响最终的取样系统的设计。 3.7
样气露点sampledewpoint 样气的露点用K表示，温度在露点或其以下会发生冷凝。
3 GB/T18403.3—2014/IEC61207-3:2002
分析器应在样气露点以上至少5K的条件下运行，以防止冷凝发生。 注：分析器人口处出现冷凝通常会引起故障，水蒸气或其他蒸气冷凝的形成取决于样气的性质。
3.8
参比气referencegas 压差（或Quincke)法分析器需要已知恒定组分的参比气，通常采用纯氮气。参比气中可能含有氧，
对抑零产生一定的影响，但是当测量高浓度氧气时是有益的，可以减少大气压的影响。
4程序说明
GB/T18403.1一2001中详细描述了程序说明，包括：
工作和贮存要求； ——测量和输出信号的范围的说明；一误差极限； --推荐的参比值和影响量的额定范围（见GB/T17214.1—1998）。 本部分规定了主要辅助单元和装置的要求。详细叙述了性能附加特性的说明和有关顺磁分析器性
能的重要方面。
4.1基本辅助单元和设备的性能 4.1.1取样系统
规定取样系统提供的样气应在分析器影响量的额定范围内。 注1：取样系统的简单组件可包含在分析器内。样气流量计、样气流量调节器、旁路流量计、旁路流量调节器和样气
过滤器通常是分析器的一部分。 注2：如果某一系统组件包含在分析器内，其影响量的额定范围要小于取样系统在外的分析器。
除分析器响应时间外，取样系统也会增加延迟，因此应规定取样系统的响应时间。 在系统说明书中应考虑到样气流的化学成分，特别需要采取措施的是易燃样气、有毒或腐蚀性样气。
一些材料具有渗透氧的特性（例如：硅酮)应避免使用。取样系统的部件应清洁，以防止氧气与杂质产生有害反应。 4.1.2维护设备
顺磁氧分析器要求有安装后校准的设备，一般要求有瓶装校准气和压力调节设备。另外，对于压差（或Quincke)法分析器来说，要求提供参比气的设备。
注：零点校准通常使用氮气。量程气是已知浓度的氮中氧，一般约为测量范围的80%，由于相对湿度变化空气中氧
气含量在20.64%～20.95%之间。因此，含氧量20.95%干燥空气或仪表空气可用于量程校准。如果样气的含氧量太高，通常用100%的氧气作为量程气。
4.1.2.1校准气和参比气压力的额定范围
对分析器来说校准气和参比气的压力应在样气压力的额定范围内，以防止顺磁传感器可能出现损坏。 4.1.2.2 校准气和参比气流量的额定范围
对分析器来说校准气和参比气流量应在样气流量的额定范围内，为了使误差最小，参比气体流量应设置成与样气流量相同。较高的校准气和参比气流量可能损坏顺磁传感器。
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