矿用瓦斯抽采管道甲烷传感器校准规程

ICS31-070

CCSL15

团体标准

T/QGCMLXXXX—2022

矿用瓦斯抽采管道甲烷传感器校准规程

Calibrationspecificationformethanesensorinminegasextractionpipeline

（征求意见稿）

2022-XX-XX发布2022-XX-XX实施

全国城市工业品贸易中心联合会发布

T/QGCMLXXXX—2022

前言

本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定

起草。

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专利的责任。

本文件由全国城市工业品贸易中心联合会提出并归口。

本文件主要起草单位：

本文件参与起草单位：

本文件主要起草人：

II

T/QGCMLXXXX—2022

矿用瓦斯抽采管道甲烷传感器校准规程

1范围

本文件规定了矿用瓦斯抽采管道甲烷传感器校准规程的术语和定义、工作原理、计量特征、校准环

境、校准项目、校准方法、校准注意事项、校准结果记录、复校时间间隔。

本文件适用于矿用瓦斯抽采管道高低浓度甲烷传感器的校准。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，

仅该日期对应的版本适用于本文件；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。

JJF1001-2011通用计量术语及定义

JJF1133-2017煤矿用高低浓度甲烷传感器检定规则

3术语和定义

JJF1133-2017、JJF1001-2011界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

3.1

矿用瓦斯抽采管道高低浓度甲烷传感器Highandlowconcentrationmethanesensorforminegas

extractionpipeline

是一种连续检测煤矿井下作业环境中甲烷气体浓度的仪器设备。

4工作原理

矿用瓦斯抽采管道甲烷传感器主要是由载体催化元件、导热元件、电子部件和显示部分等组成，由

载体催化元件、导热元件将环境中甲烷气体浓度值转换成电信号，通过电子部件处理显示浓度值，用于

瓦斯抽放管道检测。

5计量特性

5.1示值误差

示值误差以绝对误差表示。在规定工作条件下，示值与标准值之差最大一般不应超过表1规定。

表1示值误差参考

测量范围最大允许误差

0﹤x≤1%绝对误差：±0.10%

1%﹤x≤2%绝对误差：±0.20%

2%﹤x≤4%绝对误差：±0.30%

4%﹤x≤40%相对误差：±10%

40%﹤x≤100%引用误差：±10%FS

注：x-甲烷的摩尔分数；FS-测量范围上限。

5.2重复性

1

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单次测量的相对偏差：不大于1.0%。

5.3响应时间

不大于20s。

5.4传输误差

相对误差：不大于1.0%。

6校准环境

6.1环境条件

——环境温度：（15～35）℃；

——相对湿度：≤85%；

——大气压力：（86～106）kPa；

——应无影响传感器正常工作的气体和电磁场干扰；

——应配备必要的防爆和通风设备。

6.2测量标准及设备

测量标准及配套设备应符合表2所示。

表2测量标准及配套设备

设备要求

流量计测量范围（60～600）ml/min，准确度级别不低于4.0级。

直流电流表测量范围不小于500mA，准确度级别不低于0.5级。

频率计频率范围不小于3000Hz，准确度级别不低于2.5级。

声级计测量范围（30～130）dB（A），分辨力不低于0.1dB。

钢直尺测量范围（0～1000）mm，分辨力不低于1mm。

电子秒表分辨力不低于0.01s。

绝缘电阻表输出电压500V，准确度级别不低于10.0级。

直流稳定电源最高输出电压不低于30V；最大输出电流不低于3A。

直流电阻：12.8Ω/km；分布电容：0.06μF/km;

仿真电路

分布电感：0.8mH/km.

零点气体清洁空气。

7校准项目

——示值误差；

——重复性；

——响应时间；

——信号传输误差。

8校准方法

8.1校准前准备

——按图1所示的方式连接各设备；

——对传感器进行预热一般不少于15min；

——按照（200±10）ml/min的通气流量，通入零点气体调整传感器零点；

——稳定后，传感器按照（200±10）ml/min的通气流量，通入摩尔分数约为85%的甲烷气体进行示

值调整。

注：分别调整3次，在之后的校准过程中不得再次调整。

2

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图1传感器校准示意图

8.2示值误差

传感器稳定后，按规定流量，通入低、高浓度段测量上限20%、50%、80%的气体标准物质各3min，

读取传感器的稳定显示值，重复3次，取其算术平均值为其示值。计算方式符合JJG1133-20176.3.5

的内容。

8.3重复性

校准方法符合JJG1133-20176.3.6的内容。

8.4响应时间

校准方法符合JJG1133-20176.3.7的内容。

8.5信号传输误差

校准方法符合JJG1133-20176.3.9的内容。

9校准注意事项

a)校准前需用专用清洁剂对被校准传感器进行清洁擦拭；

b)对被校准传感器进行外观检查，检查传感器外观有无破损，传感器名称、型号、制造厂商、防

爆标志等标识是否齐全；

c)校准需符合JJG1133-2017要求，根据测试数据，计算出不确定度后，出具证书及原始记录，

然后黏贴标签。

10校准结果记录

10.1校准数据处理

小数点后保留的位数应以舍入误差小于传感器最大允许误差的1/10倍为限，校准结果为舍入后的

数据。传感器校准结果记录于传感器校准记录，记录（式样）见附录A。

10.2校准证书

传感器校准后出具校准证书，校准证书应包括的信息及推荐的校准证书内页格式见附录C经校准的

传感器发给校准证书，出具校准证书时应同时给出校准结果和测量结果的不确定度。（提供校准证书）

10.3测量结果测量不确定度评定

传感器示值误差测量结果的不确定度评定示例见附录D。当用户有要求时，可以对示值误差等计量

特性进行符合性判定，并将判定结论列于校准证书上。进行符合性判定时,应考虑测量结果的扩展不确

定度。

3

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11复校时间间隔

复校时间间隔的长短与使用环境条件、使用者、本身质量等诸多因素有关，可根据实际情况自主决

定复校时间间隔。

4

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A

A

附录A

（资料性）

记录（式样）

矿用瓦斯抽采管道甲烷传感器校准原始记录

证书编号：

客户型号规格

器具名称出厂编号唯一性编号

不确定度/最大允许误差

制造单位测量范围/准确度等级

温度：℃

校准依据环境条件

湿度：%RH

校准用计量标准

计量标准名计量标准不确定度/准确度等级

测量范围有效期

称考核证书号/最大允许误差

校准用计量标准器及配套设备

不确定度/

测量溯源证书

名称编号准确度等级溯源机构名称

范围编号/有效期

最大允许误差

接收日期:年月日校准日期年月日

校准地点

5

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校准项目校准结果

外观与结构符合□不符合

标志与标识符合□不符合

通电检查正常□不正常

标准物质浓度显示值平均值误差值相对扩展不确定度

值（%CH4)123（%CH4)（%CH4）Urel（k=2）

%

示值误差%

（%CH4）%

%

%

%

标准物质

—显示值（%CH4)重复性（%)

浓度值

重复性

（%CH4)

（%CH4)低浓度段

高浓度段

标准物质测量值

—平均值（s）

浓度值

响应时间123

（%CH4/%）

（s）低浓度段

高浓度段

标准物质浓度0h1h2h3h4h

（%CH4）

漂移∆Z

∆LSi

∆HSi•一■-=

2

零点漂移∆Z＝%CH4

△

量程漂移∆LS＝%CH4∆HS＝%CH4

6

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标准物质测量值平均值换算信号传输信号传输

平均值

浓度甲烷浓度值误差值误差

（%CH4/Hz）

—123

（%CH4）（%CH4）∆S(%)(%)

显示值—

输出

信号值

显示值—

输出

信号值

信号传显示值—

输误差输出

信号值

显示值—

输出

信号值

显示值—

输出

值号值

显示值—

输出

信号值

123平均值(%CH4)

报警动作值

报警功能及

功能检査传感器的声光报警正常□符合□不符合

报警动作值

123平均值(dB(A))

检査报警声级强度

报警光信号在黑暗环境20m处清晰可见□符合□不符合

低浓度段工作转换到高浓度段

转换功能及工作时的瞬间显示值

转换动作值高浓度段工作转换到低浓度段

检査工作时的瞬间显示值

功能检査

绝缘电阻符合(≥50MΩ）□不符合(＜50MΩ）

校准员：审核员：

7

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B

B

附录B

（资料性）

校准证书样式

校准证书

证书编号：

客户

地址

器具名称

型号规格

出厂编号

制造单位

批准人__

审核员___

（校准专用章）

校准员

接收日期XXXX年XX月XX日

校准日期XXXX年XX月XX日

发布期至XXXX年XX月XX日

8

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校准说明

1.使用的计量标准：

计量标准不确定度/准确度等级

计量标准名称测量范围有效期

考核证书号/最大允许误差

2.依据/参照的技术文件（代号、名称）：

3.使用的计量标准器具及主要配套设备：

不确定度/准确

溯源机构溯源证书

名称编号测量范围度等级/最大允

名称编号/有效期

许误差

4.校准地点、环境条件：

地点：

温度：℃湿度：%RH

9

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校准结果

一、外观与结构：

二、标识与标识：

三、通电检查：

四、示值：

标准值示值平均值相对扩展不确定度

（%CH4）（%CH4）Urel（k=2）

五、重复性：低浓度段：%高浓度段：%

六、响应时间：低浓度段：s高浓度段：s

七、仪器漂移：

零点漂移：%CH4

量程漂移：低浓度段：%CH4高浓度段：%CH4

八、信号传输误差：%

九、报警功能及报警动作值：

1.报警动作值：%CH4

2.报警功能检查：

3.报警声级强度：dB(A)

十、转换功能及转换动作值检查

低浓度段工作转换到高浓度段工作时的瞬间显示值：%CH4

高浓度段工作转换到低浓度段工作时的瞬间显示值：%CH4

十一、功能检査：

十二、绝缘电阻：

注：

1.本证书的检定结果仅对被检定器具有效。

2.未经本公司批准不得部分复制证书。

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C

C

附录C

（规范性）

不确定度评定

煤矿用高低浓度甲烷传感器校准结果不确定度评定

C.1概述

C.1.1测量依据：JJG1133-2017《煤矿用高低浓度甲烷传感器》检定规程。

C.1.2环境条件：温度22℃；相对湿度56％。

C.1.3被测对象：煤矿用高低浓度甲烷传感器。

C.1.4测量方法及标准物质（器）:

采用直接测量法校准煤矿用高低浓度甲烷传感器（以下简称仪器），对仪器通入一定浓度的标准气

体，读数稳定后读取仪器的示值，重复测量3次，其读数的算术平均值与气体标准物质浓度值之差，为

仪器的示值误差。

按规定的流量分别通入空气中甲烷气体标准物质浓度为0.80%、2.00%、3.23%，其相对扩展不确定

度为Urel=2%（k=2）；氮气中甲烷气体标准物质79.98%，其相对扩展不确定度为Urel=1%（k=2）。

C.2测量模型及不确定度来源分析

C.2.1测量模型

测量模型以示值误差的形式给出，如式（1）所示：

Δx=xi-xo(1)

式中：Δx--仪器示值误差；

xi--仪器的示值；

xo--标准气体的浓度；

由于各标准不确定度分量彼此独立，依据不确定度传播率由式（2）计算:

x

c11

xi

x

c21(2)

xo

C.2.2不确定度来源

仪器校准结果的不确定度来源主要包括：

（1）被校仪器测量重复性引入的标准不确定度ux1；

（2）被校仪器显示分辨率引入的标准不确定度x；

（3）气体标准物质引入的不确定度u(xoi)。

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C.3计算分量的不确定度评定

x1

C.3.1测量重复性引入的标准不确定度u

该仪器测量范围为（0～100）%CH4，重复性引入的标准不确定度是由被测量仪器在相同条件下，重

复多次测量的重复性决定的，用A类方法进行评定，依据规程要求，依次通入浓度为0.80%、2.00%、

3.23%的空气中甲烷气体标准物质；浓度为20.00%、50.01%、79.98%的氮气中甲烷气体标准物质，各重

复测量10次，进行重复性引入的标准不确定度uxi计算：

表C.1重复测量示值及平均值

测量点

0.802.003.2320.0050.0179.98

（%CH4）

10.791.973.2720.250.379.92

20.781.963.2819.949.879.88

30.801.973.2519.750.379.91

40.781.993.2719.849.680.02

50.791.953.2919.549.779.92

60.801.983.3119.649.679.85

70.801.983.2820.149.880.03

80.791.943.292050.179.94

90.781.963.2719.850.379.95

100.791.963.2619.949.880.03

平均值

0.791.9663.27719.8549.9379.945

（%CH4）

s(xi)0.0082%0.0151%0.0171%0.2174%0.2908%0.0632%

n

2

(xix)

i1

单次测量的实验标准偏差s(x1)

n1

在平时的实际测量中，在重复条件下连续测量3组，即n=3,以其算术平均值作为测量结果，则其

s(xi)

重复性引入的标准不确定度为：=,

3

同上得：

12

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测量点

0.802.003.2320.0050.0179.98

（%CH4）

ux1（%CH4）0.00480.00870.00990.12550.16790.1551

C.3.2测定器显示分辨率引入的标准不确定度x

被校测定器测量范围为（0～4.00）%的分辨率为0.01%CH4，以均匀分布，所以：

u()0.290.29×0.01=0.0029%CH4

被校测定器测量范围为（4.00～100）%的分辨率为0.1%CH4，以均匀分布，所以：

0.29×0.1=0.029%CH4

比较测量重复性和仪器分辨率引入的标准不确定度分量，选取标准不确定度大的分量作为输入量

的标准不确定度，忽略另一个分量，经比较重复性引入分量大于仪器分辨率引入的分量，因此我们取

重复性引入的分量作为测定器显示值的标准不确定度分量。

C.3.3气体标准物质引入不确定度u(xoi)

根据气体标准物质证书可知，空气中甲烷气体标准物质相对扩展不确定度为Urel=2%（k=2），所以空

xi2%

气中甲烷气体标准物质引入标准不确定度为u(x0i)；氮气中甲烷气体标准物质相对扩展不确

2

xi1%

定度为Urel=1%,k=2,所以氮气中甲烷气体标准物质引入标准不确定度为u(x0i)，各校准点的气

2

体标准物质引入标准不确定度如表C.2所示：

表C.2气体标准物质引入标准不确定度

测量点

0.802.003.2320.0050.0179.98

（%CH4）

u(x0i)

0.0080.020.0330.10.2510.400

（%CH4）

C.3.4标准不确定度一览表

表C.3标准不确定度一览表

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标准不确定度分不确定度ciux测量点

不确定度（%CH4）ci

量来源(%CH4)（%CH4）

0.00480.00480.80

0.00870.00872.00

0.00990.00993.23

ux1测量重复性1

0.12550.125520.00

0.16790.167950.01

0.15510.155179.98

0.0080.0080.80

0.020.022.00

0.0330.0333.23

u(x0i)气体标准物质-1

0.10.120.00

0.2510.25150.01

0.4000.40079.98

C.4合成标准标准不确定度及扩展不确定度

C.4.1合成标准不确定度

合成标准不确定度计算公式为:

22

ucic1u(xi)c2u(x0i)

各校准点的合成标准不确定度如表4所示：

表C.4合成标准不确定度

测量点

0.802.003.2320.0050.0179.98

（%CH4）

uci（%CH4）0.0100.0220.0350.1610.3020.430

C.4.2扩展不确定度

14

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取包含因子k=2,扩展不确定度计算公式为:

U=uci2

各校准点的扩展不确定度如表C.5所示：

表C.5扩展不确定度

测量点

0.802.003.2320.0050.0179.98

（%CH4）

U=

0.0200.0440.0700.3220.6040.860

（%CH4）

C.5测量不确定度的报告和表示

测定器各校准点误差的测量结果的扩展不确定度如表C.6所示：

表C.6测量不确定度的报告和表示

测量点（%CH4）扩展不确定度

0.80U=0.02%CH4，k=2