JJF(石化) 065-2023 可挥发性有机物检测仪(傅里叶变换红外法)校准规范

中华人民共和国工业和信息化部石油和化工计量技术规范

JJF (石化)065—2023

可挥发性有机物检测仪(傅里叶变换红外法)校准规范

Calibration Specification for Volatile Organic Matter Testers

(Fourier Transform Infrared Spectrometer Method)

2023-07-28发布 2023-09-01实施

中华 人民 共和 国工 业和 信息 化部 发布

JJF (石化)065 — 2023

Calibration Specification for Volatile

Organic Matter Testers(Fourier

Transform Infrared Spectrometer Method)

JJF(石化)065—2023

归口 单位：中国石油和化学工业联合会

主要起草单位： 山东省计量科学研究院

山东大学

中国计量科学研究院

参加起草单位： 济宁市质量计量检验检测研究院

中国石油天然气股份有限公司吉林石化分公司青岛明华电子仪器有限公司

本规范委托全国石油和化工行业计量技术委员会负责解释

本规范主要起草人：

高捷(山东省计量科学研究院)

李学庆(山东大学)

郭波(山东省计量科学研究院)

刘沂玲(中国计量科学研究院)

参加起草人：

杜娟(济宁市质量计量检验检测研究院)

刘盾(中国石油天然气股份有限公司吉林石化分公司) 吕磊(青岛明华电子仪器有限公司)

马嫣(山东省计量科学研究院)

JJF(石化)065— 2023

目录

引言 (Ⅱ)

1 范围 (1)

2 引用 文件 (1)

3 概述 (1)

4 计量特性 (1)

5 校准条件 (2)

5.1 环境条件 (2)

5.2 测量标准及其他设备 (2)

6 校准项目和校准方法 (2)

6.1 校准 项目 (2)

6.2 校准方法 (2)

7 校准结果 (4)

7.1 校准记录 (4)

7.2 校准证书 (4)

7.3 不确定度 (4)

8 复校时间间隔 (4)

附录A 可挥发性有机物检测仪(傅里叶变换红外法)校准记录格式 (5)

附录B 可挥发性有机物检测仪(傅里叶变换红外法)校准证书内页格式 (6)

附录C 可挥发性有机物检测仪(傅里叶变换红外法)测量结果不确定度评定

示例 (7)

工

引言

本规范依据 JJF 1071—2010《国家计量校准规范编写规则》、 JJF 1001—2011《通用计量术语及定义》、JJF 1059.1—2012《测量不确定度评定与表示》等基础性系列规范进行编制。

本规范主要参考HJ 1011—2018《环境空气和废气挥发性有机物组分便携式傅里叶红外监测仪技术要求及检测方法》、 HJ 919—2017《环境空气挥发性有机物的测定 便携式傅里叶红外仪法》、 ASTM D6348-12《用萃取直接界面傅里叶变换红外光谱法测定气态化合物的标准试验方法》 [ Standard Test Method for Determination of Gas- eous Compounds by Extractive Direct Interface Fourier Transform Infrared(FTIR) Spectroscopy] 制定。

本规范为首次发布。

Ⅱ

1 范围

本规范适用于测量范围为(1～100)μmol/mol 的傅里叶变换红外吸收光谱原理的可挥发性有机物气体检测仪的校准。

2 引用文件

本规范引用了下列文件：

JJF 1071—2010 国家计量校准规范编写规则

凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本规范;凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本规范。

3 概述

可挥发性有机物检测仪(傅里叶变换红外法)(以下简称检测仪)是把红外光源发出的光经迈克尔逊干涉仪转变为干涉光，再用干涉光照射气体样品，得到红外干涉图， 由计算机系统经傅里叶变换处理后得到红外吸收光谱图。通过比对气体样品的红外吸收光谱与标准谱图库中标准物质的红外吸收光谱，可对样品进行定性分析。红外吸收光谱中目标化合物的特征吸收峰强度与其浓度遵循朗伯-比尔 ( Lambert-Beer) 定律，根据吸收峰强度可对目标化合物进行定量分析。检测仪一般由干涉仪、红外光源、光路、红外探测器、流量控制单元和显示单元组成的组成。其结构示意图如图1所示。

显示

数据处理

检测器

反射镜

光源

定镜

动镜

光圈

分束器

干涉仪

样品

样品池

图 1 检测仪结构示意图

4 计量特性

具体计量特性见表1。

JJF (石化)065 — 2023

表 1 检测仪计量特性一览表

序号

项目

技术要求

1

示值误差

±1μmol/mol或±10%,满足其中一项即可

2

重复性

≤2%

3

量程漂移

士 2 % F S

注：以上指标不是用于合格性判别，仅供参考。

5 校准条件

5.1 环境条件

5.1.1 温度条件

环境温度：(10～35)℃。

5.1.2 湿度条件

相对湿度：不大于85%。

5.1.3 其他条件

校准现场应保持通风，并将检测仪置于通风橱内进行校准。

5.2 测量标准及其他设备

测量标准及其他设备见表2。

表 2 校准项目和测量标准

校准项目

测量标准名称及技术要求

1)标准气体：空气中或氮气中苯气体有证标准物质或特定挥发性有机物气体有证标准物质，其相对扩展不确定度应不大于

3%,k=2。

当采用气体稀释装置时，稀释后标准气体的相对扩展不确定度应满足上述要求。

2)零点气体：纯度≥99.999%的氮气。

3)流量控制器：测量范围：(0～4)L/min,准确度级别不低于1.0级

6 校准项目和校准方法

6.1 校准项目

检测仪的校准项目见表2。

6.2 校准方法

6.2.1 检测仪的调整

检测仪开机预热稳定后，按照图2连接各校准用设备。

流量控制器

流量控制器入口 ·

流量计被校仪器

标准气体

旁通流量计

排空

图 2 标准气源通入被检仪器的流量旁路系统

校准吸入式检测仪时，应保证旁通流量计有气体排出。校准正压输送式检测仪时， 应按照使用说明书的要求调节流量;若说明书中没有明确要求，则流量一般控制在 (500±50)mL/min。

对检测仪进行调整时，按照使用说明书的要求进行背景检测。在此后的校准过程中不得再次调整。

6.2.2 示值误差

按6.2. 1设置流量，依次通入浓度约为满量程20%、50%、80%的气体标准物质， 待示值稳定后，记录检测仪示值，通入零点气体待示值回零后，再通入上述气体标准物质。每点重复测量3次，取3次示值的算术平均值作为各点示值，按式(1)或式(2) 计算检测仪各浓度点的示值误差△C′ 或相对示值误差△C,△C′ 保留到0.1 μmol/mol,

△C 保留到0 . 1%。

△C′=C-C₅ (1)

(2)

式中：

△C′—— 示值误差，μmol/mol;

C—3 次示值的算术平均值，μmol/mol;

Cs—— 气体标准物质浓度值，μmol/mol;

△C—— 相对示值误差。

6.2.3 重复性

按6.2. 1设置流量，通入约为满量程50%的气体标准物质，待示值稳定后，记录检测仪示值C;, 通入零点气体待示值回零后，再通入上述气体标准物质。按照上述步骤重复测量6次，记录各次测量数据。按式(3)计算检测仪重复性 sx, 重复性以单个测得值的相对标准偏差表示，保留到0.1%。

(3)

s,——单个测得值的相对标准偏差;

C;———检测仪第i 次的示值，μmol/mol;

C—6 次示值的算术平均值，μmol/mol;

n——测量次数。

6.2.4 量程漂移

按6.2. 1设置流量，通入零点气体待示值回零后，然后通入浓度约为满量程80% 的气体标准物质，待示值稳定后，记录稳定示值C₃, 撤去气体标准物质。检测仪连续运 行 4h, 每间 隔 1h 重复上述步骤一次，同时记录稳定示值C;(i=1,2,3,4)。

按式(4)计算量程漂移，取绝对值最大的△Si 作为检测仪的量程漂移，保留到

0.1%FS。

(4)

R—— 检测仪满量程值，μmol/mol。

7 校准结果

7.1 校准记录

校准记录应详尽记录测量数据和计算结果，推荐的校准记录格式见附录A。

7.2 校准证书

经校准的检测仪应出具校准证书，校准结果应在校准证书上反映。校准证书包括的信息应符合JJF 1071—2010中5.12的要求，推荐的校准结果格式见附录B。

7.3 不确定度

校准证书应给出各校准项目测量结果的扩展不确定度，评定示例见附录C。

8 复校时间间隔

由于复校时间间隔的长短是由检测仪使用情况、使用者、检测仪本身质量等因素所决定的，因此送校单位可根据实际使用情况自主决定复校时间间隔，建议一般不超过1 年。如果对检测仪的检测数据有怀疑或更换主要部件及修理后，应对检测仪重新校准。

4

JJF (石化)065— 2023

附录 A

可挥发性有机物检测仪(傅里叶变换红外法)校准记录格式

送校单位

证书编号

检测仪名称

检测仪型号

出厂编号

制造厂商

测量范围

校准地点

环境温度

相对湿度

校准用气体标准物质及主要设备

名称

编号

不确定度/准确度等级/ 最大允许误差

有效期至

校准结果

气体标准物质 μmol/mol

检测仪示值 μmol/mol

平均值 μmol/mol

不确定度

5

6

检测仪示值

0 h

1h

2 h

3 h

4 h

校准员： 核验员： 校准日期： 年月 日

附录B

可挥发性有机物检测仪(傅里叶变换红外法)校准证书内页格式

证书编号××××××-××××

校准机构授权说明

校准的技术依据

JJF(石化)065—2023《可挥发性有机物检测仪(傅里叶变换红外法)校准规范》

校准环境及地点

地点

校准使用的计量(基)标准装置

计量(基)标准证书编号

示值误差的扩展不确定度

重复性/%

量程漂移/%FS

备注

附录C

可挥发性有机物检测仪(傅里叶变换红外法)测量结果不确定度评定示例

C.1 校准方法

校准方法见6.2.2。

C.2 测量模型

检测仪示值误差△C′ 和相对示值误差△C 的测量模型见式 ( C.1) 和式 (C.2):

△C′=C-C, (C.1)

(C.2) 式中：

C——3 次示值的算术平均值，μmol/mol;

C₅——气体标准物质浓度值，μmol/mol。

C.3 方差和灵敏系数

测量模型式 (C.1) 的灵敏系数：

则：u²(△C′)=u ²(C)+(-1)²u²(C.) 测量模型式 ( C.2) 的灵敏系数：

C.4 不确定度来源

C.4.1 气体标准物质标准值引入的不确定度分量。

C.4.2 测量重复性引入的不确定度分量。环境条件、人员操作、流量控制等各种随机因素，体现在测量重复性引入的不确定度中。

C.5 不确定度评定

C.5.1 测量重复性引入的不确定度分量u(C)

测量范围为(1～10)μmol/mol 检测仪各分别通入2.0 μmol/mo l、5.0μmol/mol、

8.0μmol/mol 的苯气体标准物质进行示值校准，重复测量10次。具体测量数据列于表C.1。

表C.1 测量范围为(1～10) μmol/mol的检测仪各校准点测量数据

标准物质 μmol/mol

测量值 μmol/mol

第 1 次

第 2 次

第 3 次

第 4 次

第 5 次

第 6 次

第 7 次

第 8 次

第 9 次

第 1 0 次

2.0

1.99

1.98

1.96

1.97

7

表C. 1 (续)

测量值 μmol/mol

第1次

第8次

第9次

第10次

5.0

4.98

5.03

4.95

5.00

5.02

5.01

4.97

8.0

8.01

8.06

8.05

8.04

8.07

测量 范围 为 ( 1～100) μmol/mol 的检测仪各分别通入20 . 0 μmol/mol、

50.0 μmol/mol、80.0 μmol/mol 的苯气体标准物质进行示值校准，重复测量10次。 具体测量数据列于表C.2。

表C.2 测量范围为(1～100) μmol/mol的检测仪各校准点测量数据

第5次

20.0

19.6

19.7

19.8

50.0

49.9

49.8

49.6

50.2

50.1

50.3

80.0

80.8

80.7

80.5

80.6

80.9

80.4

80.2

各校准点分别按式 ( C.3) 计算实验标准偏差，各校准点相应的不确定度分量可按式 (C.4) 计算：

(C.3)

(C.4)

注：本规范规定，每个校准点重复测量3次，取算术平均值作为检测仪的示值，故n=3。 各校准点的实验标准偏差 s 与不确定度分量u(C) 的计算结果见表 C.3。

表C.3 各校准点的实验标准偏差s 与不确定度分量u(C)的计算结果

测量范围 μmol/mol

检测仪示值平均值 μmol/mol

S

μmol/mol

u(C)

1～10

0.011

0.006

4.99

0.025

0.014

0.023

0.013

1～100

0.082

0.047

49.92

0.244

0.141

80.62

0.22

0.127

8

C.5.2 气体标准物质标准值引入的不确定度分量u(C)

气体标准物质扩展不确定度均为3.0%, 包含因子k=2, 则气体标准物质的定值不确定度引入的不确定度分量为：

(C.5)

各浓度标准物质引入的不确定度分量 u(C₅) 的计算结果见表C.4。

表C.4 各浓度标准物质引入不确定度分量u(C₅)

u(C₅)

0.03

0.08

0.12

0.3

0.75

1.2

C.6 合成标准不确定度

C.6.1 不确定度分量汇总

不确定度分量汇总见表C.5。

表C.5 不确定度分量表

不确定度来源 μmol/mol

不确定度分量

不确定度分量的值 μmol/mol

(1～10) μmol/mol

测量重复性

引入的

标准物质定值

u(C,)

(1～100) μmol/mol

9

C.6.2 合成标准不确定度

测量模型式 (C.1) 的各输入量彼此独立不相关，则合成标准不确定度为：

u(△C′)=√u²(C)+u²(C.) (C.6)

校准点2 . 0μmol/mol:u(△C ′)=0.031 μmol/mol;

校准点5.0 μmol/mol: u(△C′)=0.081μmol/mol;

校准点8 . 0μmol/mol: u(△C′)=0.121μmol/mol;

校准点20.0 μmol/mol:u(△C′)=0.304 μmol/mol;

校准点50.0 μmol/mol:u(△C′)=0.763μmol/mol;

校准点80 .0μmol/mol:u (△C′)= 1.21μmol/mol。

测量模型式(C.2) 的各影响量相互独立，则相对合成标准不确定度为：

(C.7) 校准点2 . 0μmol/mol:uc(△C)=1.6%;

校准点5.0 μmol/mol:uc(△C)=1.7%;

校准点8 . 0μmol/mol:u(△C)=1.6%;

校准点20.0 μmol/mol: u(△C)=1.5%;

校准点50.0 μmol/mol:u(△C)=1.6%;

校准点80.0 μmol/mol:u(△C)=1.6%。

C.7 扩展不确定度

取包含因子k=2, 按测量模型式 (C.1), 则各校准点示值误差的扩展不确定度按式 (C.8) 计算：

U=ku(△C′) (C.8)

校准点2.0 μmol/mol:U=0.07μmol/mol,k=2;

校准点5.0 μmol/mol:U=0.17μmol/mol,k=2;

校准点8.0 μmol/mol:U=0.25μmol/mol,k=2;

校准点20.0 μmol/mol: U=0.7 μmol/mol,k=2;

校准点50.0 μmol/mol:U=1.6μmol/mol,k=2;

校准点80.0 μmol/mol: U=2.5 μmol/mol,k=2。

取包含因子k=2, 按测量模型式 (C.2), 则各校准点示值误差的相对扩展不确定度按式 (C.9) 计算：

Urel=kuc(△C) (C.9)

校准点2.0 μmol/mol :Ure= 3.2%, k=2;

校准点5 . 0μmol/mol :Ure=3.4%, k=2;

校准点8 . 0μmol/mol :Ure= 3.2%, k=2;

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校准点20.0 μmol/mol:Ur el=3.0%, k=2;

校准点50.0 μmol/mol:Ur e=3.2 %,k=2;

校准点80.0 μmol/mol:Urel =3 .2%, k=2。

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