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光干涉式甲烷測定器使用說明書
一 概述
1、產(chǎn)品特點(diǎn)及用途
光干涉式甲烷測定器（以下簡稱儀器）是一種應(yīng)用光干涉原理，測量甲烷、二氧化碳等氣體濃度的便攜式儀器，儀器具有測量精度高、操作簡單快捷、使用方便等特點(diǎn)。主要用于存在易燃、易爆可燃性氣體混合物的工作環(huán)境中測量甲烷濃度。
2、型號組成及其代表意義
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C |
J |
G |
XX |
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最大測量范圍 |
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光學(xué)原理 |
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甲烷 |
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測定器 |
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3、產(chǎn)品執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)
MT 28-2005《光干涉式甲烷測定器》
二、結(jié)構(gòu)特征與工作原理
1、儀器的結(jié)構(gòu)特征如圖1所示：
1）儀器構(gòu)成
儀器由裝配在機(jī)殼內(nèi)的光學(xué)系統(tǒng)和配置在機(jī)殼上的瓦斯抽出嘴12、瓦斯進(jìn)入嘴11、測微手輪16、刻度盤窗口15、目鏡13、目鏡護(hù)罩14、調(diào)零手輪19、護(hù)蓋18、照明開關(guān)組17、電池蓋20等構(gòu)成；吸收管組由裝配好的長吸收管6、短吸收管9、帶上下連接氣嘴接頭7和兩端的帶氣嘴螺蓋5和10構(gòu)成；吸氣球組由氣球2、排氣閥1、吸氣閥3、連接膠管4構(gòu)成。
2）功能和連接
（1）瓦斯抽出嘴12同吸氣球連接膠管4連接，起吸氣泵的作用。
（2）瓦斯進(jìn)入嘴11同吸收管組短吸收管端的氣嘴10通過配套膠管連接，對吸入氣體過濾濕氣和吸收二氧化碳。
（3）目鏡：觀測干涉條紋整數(shù)移動量，調(diào)節(jié)目鏡筒可調(diào)整視場焦距。
（4）測微手輪：微測干涉條紋小數(shù)移動量。
（5）刻度盤窗口：指示干涉條紋小數(shù)移動值。
（6）調(diào)零手輪：調(diào)整干涉條紋零位。
1、排氣閥；2、氣球； 3、吸氣閥；4、連接膠管； 5、帶氣嘴螺蓋； 6、長吸收管； 7、接頭；8、上連接氣嘴；
9、短吸收管；10、帶氣嘴螺蓋； 11、瓦斯進(jìn)入嘴；12、瓦斯抽出嘴； 13、目鏡；14、目鏡護(hù)蓋；15、刻度盤窗口；
16、測微手輪；17、開關(guān)組； 18、護(hù)蓋；19、調(diào)零手輪； 20、電池蓋； 21、電池座；
圖1
2、工作原理
儀器的工作原理見光學(xué)系統(tǒng)圖如圖2所示。由光源發(fā)出的散射光經(jīng)聚光鏡聚焦的光束到達(dá)平面鏡，其中一部分光束通過平面鏡反射，經(jīng)氣室的空氣到達(dá)折光棱鏡，折光棱鏡將其折射回另一側(cè)的空氣室后回到平面鏡并折射到后表面的反射膜上，通過反射膜反射到反射棱鏡后經(jīng)偏折進(jìn)入望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)。另一部分光束折射入平面鏡后，在其后表面反射膜反射，穿過氣室的甲烷經(jīng)折光棱鏡反射又回經(jīng)甲烷室到平面鏡，經(jīng)平面鏡的反射后與上述部分光束一同進(jìn)入反射棱鏡，經(jīng)偏折進(jìn)入望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)。由于光程差的結(jié)果，在物鏡的焦平面上產(chǎn)生干涉條紋，通過目鏡即能觀察到干涉條紋。當(dāng)甲烷室與空氣室都充滿相同的氣體（例如空氣）時，干涉條紋位置不移動，但當(dāng)甲烷抽進(jìn)甲烷室，由于光束通過的介質(zhì)發(fā)生改變，干涉條紋相對原位置移動一段距離。測量這個位移量，便可知甲烷在空氣中的含量。
1、光源；2、聚光鏡；3、平面鏡；4、平行玻璃；5、氣室；6、甲烷室；7、空氣室；8、折光棱鏡；
9、望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)（目鏡）； 10、測微玻璃；11、物鏡；12、反射棱鏡；
圖2
三 主要技術(shù)參數(shù)
表1
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型 號 |
CJG10 |
CJG100 |
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測量范圍（%CH4） |
0～10 |
0～100 |
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目鏡分劃板最小分劃值（%CH4） |
0.5 |
5 |
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測微刻度盤分劃范圍（%CH4） |
0～1 |
0～10 |
|
測微刻度盤最小分劃值（%CH4） |
0.02 |
0.2 |
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防爆標(biāo)志 |
CJG10 ExibⅠ CJG100 ExibⅠMb |
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光源 |
2.5V/0.3A燈泡（電珠） |
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電源 |
2節(jié)1.5V/R20鋅錳電池串聯(lián)，額定電壓Ue：3.0V，最高輸出電壓Uo：3.14V，最大輸出電流Io：4.5A。 |
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外形尺寸 |
218mm×123mm×65mm |
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重量 |
1.8Kg |
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使用環(huán)境 |
工作溫度：(0～40)℃；相對濕度：≤90%；大氣壓力：（86～110）kPa； |
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表2
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CJG10 |
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量程（%CH4） |
0～1 |
＞1～4 |
＞4～7 |
＞7～10 |
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允許誤差（% CH4） |
±0.05 |
±0.1 |
±0.2 |
±0.3 |
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CJG100 |
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量程(%CH4) |
0～10 |
＞10～40 |
＞40～70 |
＞70～100 |
|
允許誤差（% CH4） |
±0.5 |
±1.0 |
±2.0 |
±3.0 |
四、使用、操作
1、使用前的準(zhǔn)備工作
1）裝藥：首先將顆粒大小為（2～3）mm的氯化鈣或硅膠，（4～5）mm鈉石灰等藥品裝入吸收管內(nèi)，其中氯化鈣或硅膠按海綿墊→花墊片→藥品（裝至一半處）→圓墊片→藥品→花墊片→海綿墊的順序依次裝配（在短吸收管內(nèi)裝氯化鈣或硅膠，用來吸收濕氣，在長吸收管內(nèi)裝鈉石灰，用來吸收二氧化碳。如果主要作甲烷測量，且濕氣較大時，最好在長管內(nèi)裝氯化鈣或硅膠，在短管內(nèi)裝鈉石灰）。
在檢查儀器性能時，必須將吸收管串入氣路中，方可對儀器進(jìn)行性能檢查。
2）檢查吸氣球是否漏氣。檢查的方法：將吸氣球上的橡皮管打彎捏緊后壓扁吸氣球，當(dāng)松開被壓扁的氣球時，氣球膨脹還原時間不少于3分鐘，說明不漏氣。
3）檢查甲烷氣路系統(tǒng)的通暢情況。檢查方法：用不漏氣的氣球接入甲烷氣路系統(tǒng)中，壓扁氣球后立即放開，氣球很快鼓起來，說明該氣路暢通。
4）檢查甲烷氣路的漏氣情況。檢查方法：將氣路接入700毫米水柱高度的壓力計(jì)中，歷時1分鐘，如水柱不下降，說明該氣路不漏氣。
5）用新鮮空氣清洗氣室。使用以前必須在和使用地區(qū)溫度相接近（相差不超過5℃）的新鮮空氣中清洗甲烷室。這樣可以減少由于溫度的變化引起對調(diào)好零位的條紋移動。
6）干涉條紋的零位調(diào)整（見圖3）：
旋開套在調(diào)零手輪3上的護(hù)蓋2，按開關(guān)5，轉(zhuǎn)動測微手輪1，使刻度盤的零位與指示線重合。按下開關(guān)6，轉(zhuǎn)動調(diào)零手輪3，取下目鏡護(hù)套4從目鏡中觀察，把干涉條紋中第一條或第二條黑條紋中的任一條紋與分劃板上的零位線對準(zhǔn)，并記住所對應(yīng)的黑條紋，旋上護(hù)蓋2。
（注：護(hù)蓋不宜旋的太緊，以防止壓迫殼體造成干涉條紋位移）
圖3
2、實(shí)測（以CJG10為例）：
1）甲烷含量的測定：測定時把連接甲烷入口的橡膠管伸入測定地點(diǎn)，然后握壓吸氣球五、六次，使待測氣體進(jìn)入甲烷室。由目鏡中觀察干涉條紋移動量。先讀出干涉條紋在分劃板上移動的整數(shù)，例如條紋移動2～3%之間，可讀為2%，然后轉(zhuǎn)動測微手輪，把對零位時所選用的那根黑條紋移動到2%的刻線上，然后按下測微照明電路的開關(guān)，讀出刻度盤上的讀數(shù)。如果在0.24～0.26%之間，可讀為0.25%。這時所測定的結(jié)果是
2%＋0.25%=2.25%
測定完后應(yīng)把刻度盤轉(zhuǎn)到零位位置。
2）二氧化碳含量的測定：測定二氧化碳，或者是在測定甲烷的同時又測定二氧化碳，就必須先測定甲烷和二氧化碳的混合含量，然后再測定甲烷的含量，把兩次測得的結(jié)果相減所得的數(shù)乘以Q值（Q=0.95）即是二氧化碳的實(shí)際含量。操作方法如下：
a.在短吸收管裝氯化鈣或硅膠，長吸收管內(nèi)裝鈉石灰的情況下，將吸收管帶上下連接氣嘴接頭上的連接氣嘴膠管取下，直接與取樣膠管連接并抽取樣氣，由于裝吸收二氧化碳藥品鈉石灰的長吸收管此時脫離取樣氣路，所測的氣樣為混合氣體。
b.恢復(fù)吸收管接頭上下連接氣嘴的膠管連接，取樣膠管與長吸收管帶氣嘴螺蓋連接并抽取氣樣，由于氣樣通過了裝吸收二氧化碳藥品鈉石灰的長吸收管，所測的氣樣為甲烷。把兩次測得的結(jié)果相減所得的差數(shù)乘以Q值即是二氧化碳的實(shí)際含量。例如，測得混合含量為4%，甲烷的含量為2%，則二氧化碳的含量為
（4%－2%）×0.95=1.9%
3、儀器的保養(yǎng)
1）光干涉式甲烷測定器是精密光學(xué)儀器，使用時必須注意防震、防潮、防塵，避免因振動、沖擊、潮氣、灰塵等影響儀器性能和精度。
2）經(jīng)常對吸收管內(nèi)的藥品進(jìn)行檢查、更換，以防藥品受潮失效。
3）儀器長時間不使用時，應(yīng)將電池取出，以防電池漏液損壞儀器。
4、儀器的校正方法
儀器在使用一段時間或經(jīng)過修理之后，都必須進(jìn)行精度校正。CJG10型儀器的精度校正，采用水柱壓力法或壓力法。CJG100型儀器的精度校正，采用壓力法，其精度和基本誤差應(yīng)符合表1和表2的要求。
在環(huán)境溫度20℃條件下，將氣樣室和空氣室內(nèi)充滿新鮮空氣，根據(jù)不同的儀器，按表3、表4的規(guī)定在氣樣室內(nèi)施加壓力。檢定點(diǎn)選擇每一分段的最大值，每點(diǎn)檢定3次，取其最大值。
表3
|
甲烷濃度，% |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
壓力，kPa |
0 |
0.518 |
1.035 |
1.553 |
2.070 |
2.588 |
3.106 |
3.623 |
4.141 |
4.658 |
5.176 |
|
水柱高，mm |
0 |
52.9 |
105.7 |
158.6 |
211.5 |
264.4 |
317.2 |
370.1 |
423.0 |
475.8 |
528.7 |
表4
|
甲烷濃度 （%） |
0 |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
70 |
80 |
90 |
100 |
|
壓力 （kPa） |
0 |
5.176 |
10.35 |
15.53 |
20.70 |
25.88 |
31.06 |
36.23 |
41.41 |
46.58 |
51.76 |
儀器經(jīng)檢修后除進(jìn)行精度校正外，還應(yīng)按照MT 28-2005標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)條款進(jìn)行以下試驗(yàn)：
1） 跌落試驗(yàn)：調(diào)節(jié)儀器零位至5%CH4并讀數(shù)，在混凝土臺上放置厚度為50mm的杉木板或紅松板，將不帶護(hù)套的儀器除目鏡側(cè)外的其他各面從100mm高處自由落下各1次，每次跌落后讀取干涉條紋的移動量CJG10型儀器應(yīng)不超過±0.2%，CJG100型儀器應(yīng)不超過±3.0%。
2）氣密性試驗(yàn)：將儀器的氣路系統(tǒng)、空氣室和盤形管等分別與壓力計(jì)連接，施加6.86kPa（700mm水柱）的壓力，保持1分鐘，壓力不得下降。
3）穩(wěn)定性試驗(yàn)：在20℃±2℃條件下，對不帶護(hù)套的儀器經(jīng)24小時穩(wěn)定后，CJG10型儀器應(yīng)不超過±0.2%，CJG100型儀器應(yīng)不超過±3.0%。
