一氧化碳报警器综述

71 2010. 2 中国计量 China Metrology
周四上午， 比对各方出席了一次 汇总会，会上，夏哈蒂先生宣布了比对 的汇总结果，3次谐波方式锁定时比对 的频差小于2×10-11； 而5次谐波方式锁 定时比对的频差小于1×10-11。 后者比 前者小1倍，达到了我们比对所预期
的结果。 与会者讨论了这项结果的 原 因 ，大 家 认 为 ，3次 谐 波 方 式 锁 定 时 激光的中心频率与5次谐波方式锁 定时激光的中心频率并不在相同位 置，前者在碘吸收线中心低频端，而 后者在碘吸收线中心高频端， 两者 相 差 约 为 （25~30）kHz，相 当 于 （5~6） ×10-11；由于后者的线宽比前者更窄 ， 因此频率复现性优于前者。
现代计量仪器与技术 技术篇
值误差 来说很小， 即使报警误差达到JJG915-2008允许 维护，设定的响应时间符合美国UL2034标准的要求。 标
的 最 大 误 差 的10%，以1000（×10-6mol/mol）、报 警 点 设 在 准 的 报 警 时 间 要 求 如 下 ：浓 度 在70×10-6（70ppm）时 ，应
技术篇 现代计量仪器与技术
一氧化碳报警器综述
□莫晓山 周国雄
我国每年都会发生多起室内一氧化碳中毒死亡事 故，一氧化碳已成为危害人们身体健康的一大杀手。 因 此，开发一种报警器对一氧化碳进行检测报警成为研究 与开发的热点。 在应用需求推动下，一氧化碳报警器技 术发展迅速，在多个方面取得了重要进展。 一氧化碳报 警器是通过一氧化碳传感器感应空气中一氧化碳气体 的浓度并将其转变成电信号，其信号的大小跟一氧化碳 的浓度有关。 一氧化碳报警器按所使用的传感器来分 类，一般分为半导体一氧化碳报警器、电化学一氧化碳 报警器、红外一氧化碳检测仪等。 不同类型的一氧化碳 报警器性能差别很大，各有优缺点，适合的应用场所也 不尽相同。 本文介绍一氧化碳报警器的主要性能指标及 其部分性能指标的检定，并介绍几种典型一氧化碳报警 器的主要性能指标，为实际应用一氧化碳报警器的选型 提供参考。
技 术 ， 极 大 限 度 地 降 低 了 用 户 的 使 用 成 本 ， 其 电 池 部 滤波相关（G，F，C）技术和红外探测器。 该仪器为交直流
分 不需 要经 常更 换，也可 直接 使用110V或220VAC电 源 供电便携式红外线一氧化碳分析器，直流用镍镉电池供
（可 选 ）。 其 蜂 鸣 器 音 量 高 达85dB，发 声 提 醒 注 意 潜 在 电，机内设有充电线路。 仪器光学部分结构先进，电路部
几乎可以忽略不计。 二是有些仪表响应速度快，在经过 时，应在（4～15）min发出警报；浓度 在700×10-6（700ppm）
报警设定值时根本来不及读取稳定读数。 三是报警器的 时 ，应 在 （2～6）min发 出 警 报 。 其 传 感 器 应 用 了 电 化 学
设定点是根据企业需要设定，没有统一的标准。 企业使 技术， 对一氧化碳的感应灵敏度极高， 并避免了误报
的危险。
分全部采用进口大规模集成电路。 体积小、可靠性高、预
以深圳市某公司生产的半导体一氧化碳报警器为 热时间短，可使用户工作效率大大提高。 线性化输出，数
例，该报警器可广泛用于有故障的热水器、煤气灶、汽油 字显示直读浓度铝合金仪器箱，美观坚固。 内藏式过滤
发动机或其他一氧化碳源。
器并可在外部更换。
在检定环境条件下检定非连接性测量仪器，仪器连 续运行48h后， 由示值漂移所引起的误差应不大于基本 误差。
电源电压的影响，使用交流电的仪器，电源电压在 220（1+10%）V、220（1-15%）V时 ，仪 器 的 误 差 均 应 小 于 基本误差。
二、一氧化碳报警器性能指标的检定 按JJG915-2008《一 氧 化 碳 检 测 报 警 器 》 检 定 规 程 的 要求， 一氧化碳报警器在检定前需先用标准气体标定1 次，其实未必，除非仪表出现需要标定的符号，只要没出 现这种符号，就可以直接通标准气体进行示值误差的检 定。 如果在示值误差的检定过程中发现误差已经超过了 5%，就需要标定后重新检定。 常见的仪表测量范围为0～ 1000（×10-6mol/mol），准确度为5%FS的 允 许 误 差 意 味 着 绝 对 误 差 可 以 达 到 50 （×10-6mol/mol），这是很宽松的范 围，所以满足准确度要求的仪表不进行标定可以大大提 高工作效率。 特别是对于显示值高于标准值的仪器，只 要 准 确 度 不 超 过5%，就 没 有 进 行 标 定 的 必 要 。 对于响应时间的检定， 可以和示值误差同时进行， 在第一次测量获得稳定值后，第二次测量可同时进行响 应时间的检定。 尽量使用仪器专用的标定帽，将标准气 体的皮管接到标定帽上，标定帽直接罩在探头上，气体 流量按说明书的要求设定。 对于没有标定帽的仪表，可 将仪表整个装入透明完好的塑料袋内， 尽量赶掉空气， 插入进气管，收紧袋口，通入标准气体，置换并保持一定 的正压，开始时置换流量可大些。 也可自制标定帽，一般 用橡胶材料，以尽量扩大其适用性。 对于报警误差的检定， 实际操作时只需要观察一 下仪表显示值在到达设定的报警点后是否有报警，声 光报警功能是否正常就可以了。 这一检定项目也可与 示值误差检定同时进行， 只要误差在允许范围内即 可， 至于仪器报警时显示值和报警设定值的误差究竟 是多少，没有必要计算得很仔细。 理由如下：一是只要 报警功能正常， 设定值和实际值的误差相对于仪器示
器性能显示，声音报警，简单、安全、可靠，具有电池容量 氧化碳浓度进行测定。
不足、传感器损坏警告，可及时提醒用户对报警器进行
作者单位【湖南省计量检测研究院】 计
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（上接第 64 页） 和5次谐波方式或两者互换锁定方 式。 通过整整3天的各方交换比对， 来得出3次谐波锁定方式的激光频 率差值与5次谐波锁定方式的激光 频率差值的差异。
一 氧 化 碳 报 警 器 的 响 应 时 间 应 不 超 过 60s。 报警误差指的是当仪器报警时，仪器示值与报警设 定 值 之 差 的 相 对 误 差 ，应 不 超 过 报 警 设 定 值 的 ±10%。 仪器连续运行48h后， 由零点漂移所引起的误差应 不大于基本误差。
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这 次 国 际 比 对 后 ，1999年 ，德 国 科学家汉旭率先制成了用稳定的飞 秒脉冲激光器精密测量从近红外至
可见光波段激光频率的仪器， 由此 获 得 了2005年 诺 贝 尔 物 理 奖 。 进 入 21世 纪 后 ， 这 项 新 技 术 在 各 国 均 已 进入实用阶段， 中国计量科学研究 院和中国科学院物理研究所都已采 用 了 这 项 技 术 。 测 量 633nm碘 稳 定 激光器的绝对频率值在半天内就能 完成， 不必再进行过去多年所做的 国际比对。但是，拍频测量技术仍有 其简单易行的优点， 在各国的计量 实验室中仍可作为一项重要的精密 测量技术。计
用的仪器低报 警点 一般 设定 在35或50 （×10-6mol/mol）， 警 的发 生。 蜂 鸣器 的音量高达85dB，发声提醒注意潜在
高 报 警 点 一 般 设 定 在 100（×10-6mol/mol）。
的危险。
三、典型一氧化碳报警器
以深圳市某公司生产的电化学一氧化碳报警器为
目前，较为典型的一氧化碳报警器一般有半导体一 例，该报警器可广泛应用于石油、化工、冶金、市政和采
2.电 化 学 一 氧 化 碳 报 警 器
以江苏省某公司生产的红外一氧化碳检测仪为例，
电化学一氧化碳报警器的灵敏度高、 显示直观、体 该检测仪主要用于环保、卫生防疫系统监测公共场所空
积小，使用零功耗电化学传感器和低功耗微控制器进行 气中的一氧化碳浓度监测，也可用于环保、人防。 能够快
设计，电池工作寿命长。 三位数字显示和电池容量传感 速准确地对宾馆、商场、医院、影剧院等公共场所中的一
一、一氧化碳报警器的主要性能指标 一氧化碳报警器的主要性能指标包括基本误差、重 复性、响应时间、报警误差、零点漂移、跨度漂移和电源 电压影响。 其要求如下： 基本误差以引用误差形式来表示。 不论仪器测量范 围多宽，凡属同一级别的仪器，基本误差都应符合表1的 要求。 表1 仪器等级
重复性为对3级和5级仪器6次测量值的相对标准偏 差 ，应 分 别 不 大 于1%和 2%。
氧化碳报警器、电化学一氧化碳报警器和红外一氧化碳 矿等领域，其性能稳定、抗干扰、灵敏可靠，使用环境范
ห้องสมุดไป่ตู้
检测仪。
围宽、使用寿命长等。
1.半 导 体 一 氧 化 碳 报 警 器
3.红 外 一 氧 化 碳 检 测 仪
相对其他报警器需要昂贵的传感器和频繁更换电
红外一氧化碳检测仪的工作原理是根据比尔定律
池，而半导体一氧化碳报警器的传感器应用了半导体 和气体对红外线的选择性吸收原理设计而成。 采用气体
50（×10-6mol/mol）为 例 ，报 警 误 差 为 5（×10-6mol/mol），只 在（60～189）min发出警报；浓 度在150×10-6（150ppm）时，
相当于示值误差的0.5%，仅为示 值允许 误差5%的1/10， 应 在 （10～50）min 发 出 警 报 ； 浓 度 在 400×10-6（400ppm）