0 引言

　　零气发生器是用于产生校正大气自动监测系统中各监测仪器零点的纯净气体和标准气的稀释气一种智能化仪器，其对256种气体和固体具有净化、过滤、干馏作用，常应用于机动车尾气检测。目前零气发生器的计量校准整体处于研究发展阶段，暂未出台相关校准规范，致使国内大部分省市暂未开展相关计量校准工作，严重制约设备的应用和发展。本文对机动车排放检验用零气发生器校准方法进行了研究。

 

　　1 计量方法研究

　　1.1 校准项目

       经理论研究和试验测试，采用高浓度、低浓度、环境空气3种气体作为待净化气体输入零气发生器，使用傅里叶变换红外气体分析仪对输出的气体进行检测，观察各组分气体浓度是否满足零气的使用要求。另外，因零气对各组分气体的要求较低，可使用气体分割器对高浓度标准气体稀释配比得到低浓度的标准气体。零气发生器的校准过程如图1所示。

　　根据HJ1237—2021《机动车排放定期检验规范》对零气发生器净化后输出气体的技术要求，确定零气发生器校准项目应包括CO、CO2、HC、NO、NO2、H2O、O2等6组分气体的示值误差。

 

　　1.2 校准装置

　　零气发生器的校准装置主要包括3部分：标准气体、傅里叶变换红外气体分析仪、气体分割器。其中，高浓度标准气体要求不低于二级，Urel≤2%（k=2），低浓度标准气体需对高浓度气体经气体分割器稀释后得到；气体分割器可溯源至中国计量科学研究院等计量机构，对两个气体流量计校准，MPE：±0.5%；傅里叶变换红外气体分析仪可溯源至中国计量科学研究院等计量机构，依据JJG968—2002《烟气分析仪检定规程》出具各组分气体的校准证书，MPE：±2%FS。目前，市场上已有部分企业研制出零气发生器校准装置。其中，傅里叶变换红外气体分析仪主要以欧美品牌为主，设备分析能力和准确度较高，但体积较大，售价高且不方便携带至现场校准。国内少数企业现已研发出校准装置，技术指标可满足使用需求，且携带方便，性价比较高。

 

　　1.3 校准方法

　　分别使用高浓度、低浓度、环境空气通入零气发生器，按照零气发生器的使用要求调节阀体流量，经净化后输出至傅里叶变换红外气体分析仪，重复测量3次，取平均值按式（1）计算示值误差。经校准，CO、CO2、HC、NO、NO2、H2O、O2等6组分气体的示值误差应满足表1要求。

　　1.4 校准关键问题探讨

　　在校准过程中，测量值的确认是校准过程的关键。经市场调研，零气发生器直接输出净化后的气体，不具备显示输出气体各组分浓度的功能。由此，傅里叶变换红外气体分析仪测得的示值为标准值，但零气发生器输出气体的测量值未知，各组分气体示值误差理论值难以计算。

 

　　为解决该问题，本校准方法将零气标称值视为零，将零气发生器输出气体的测量值按零气的标称值计算。由此，示值误差的值即为傅里叶变换红外气体分析仪测得的示值，经与各组分气体的更大允许误差比较，确认零气发生器的校准结果是否满足要求。依据HJ1237—2021，零气发生器净化后输出的气体经测量满足如表2所示的零气各组分要求，即可判断零气发生器满足标准使用要求。

　　2 校准试验

　　采用本校准方法，分别使用高浓度、低浓度、环境空气通入某型号零气发生器，进行校准方法试验，校准结果如表3所示。

　　由表3可知，CO2等气体的示值误差满足计量性能要求，从而验证了本校准方法的可操作性；HC等气体的示值误差超差，可能是由被校零气发生器性能较差引起的，也间接说明本校准方法的合理性。另外，对各组分气体测量结果的示值误差进行不确定度评定，扩展不确定度表征了本校准方法的校准能力，为校准结果的分析和采信度评价提供了技术支撑。

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