室內(nèi)有害氣體監(jiān)測用微型陣列金屬氧化物氣體傳感器校準(zhǔn)規(guī)范-編制說明

一、工作簡況（任務(wù)來源、項目的必要性和解決的主要問題、主要工作過程、主要參加單位和工作組成員及其所做的工作等）1.1任務(wù)來源項目名稱：室內(nèi)有害氣體監(jiān)測用微型陣列金屬氧化物氣體傳感器校準(zhǔn)規(guī)范項目統(tǒng)一編號：JJFZ（建材）004-2021根據(jù)《工業(yè)和信息化部辦公廳關(guān)于印發(fā)2021年行業(yè)計量技術(shù)規(guī)范制修訂計劃的通知》工信廳科函【2021】181號文要求，由中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院牽頭，北京市科學(xué)技術(shù)研究院、山東魯南瑞虹化工儀器有限公司、建筑材料工業(yè)技術(shù)監(jiān)督研究中心、西安交通大學(xué)等單位組成的室內(nèi)有害氣體監(jiān)測用微型陣列金屬氧化物氣體傳感器校準(zhǔn)規(guī)范編寫小組，對規(guī)范進行制定。1.2規(guī)范制定的目的和意義隨著工業(yè)及城市的發(fā)展，智能家居、燃氣泄漏監(jiān)測、化工、新能源汽車等領(lǐng)域的毒害氣體嚴(yán)重威脅到人們的生命與財產(chǎn)安全。而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的推廣應(yīng)用，對于氣體傳感器的體積、功耗和一致性提出了更為嚴(yán)苛的要求。為保障安全生產(chǎn)與防控公共安全事件，進行毒害氣體的快速高靈敏現(xiàn)場監(jiān)測已成為國家中長期科技發(fā)展規(guī)劃的重點領(lǐng)域。光學(xué)、電化學(xué)、催化燃燒式等氣體傳感器普遍存在著體積大、成本高、功耗大等局限性，經(jīng)常無法滿足物聯(lián)網(wǎng)、便攜式檢測儀等應(yīng)用要求?；诩{米敏感材料的微型陣列金屬氧化物傳感器是一種靈敏度高、體積小、成本低、響應(yīng)快、功耗低及多組分高精度檢測等優(yōu)點，可高靈敏、高精度檢測CO、CH4、甲醛、VOCs等有害氣體。在家居燃氣泄漏、建筑材料與家具有害氣體釋放、室內(nèi)環(huán)境空氣質(zhì)量、工業(yè)鍋爐廢氣監(jiān)測等領(lǐng)域應(yīng)用具有廣闊的應(yīng)用前景。由于低成本的微型陣列金屬氧化物傳感器在室內(nèi)有害氣體監(jiān)測中的應(yīng)用，已成為不可逆轉(zhuǎn)的趨勢。為了更好的引導(dǎo)和推廣其應(yīng)用，制定針對該傳感器的校準(zhǔn)規(guī)范，顯得十分重要。此外，制定該規(guī)范對于填補當(dāng)前針對復(fù)雜環(huán)境氣體的適用范圍廣、分析種類多、分析速度快及檢測靈敏度高的現(xiàn)場檢測技術(shù)空白，提升我國室內(nèi)環(huán)境、家居建材行業(yè)領(lǐng)域科學(xué)化控制水平，為企業(yè)提供可靠的實施依據(jù)及為管理者提供可靠的監(jiān)管手段具有重要的意義。因此，牽頭單位提出了“室內(nèi)有害氣體監(jiān)測用微型陣列金屬氧化物氣體傳感器校準(zhǔn)規(guī)范”的編制計劃。1.3主要工作過程2021年10月，依照“工業(yè)和信息化部辦公廳關(guān)于印發(fā)2021年行業(yè)計量技術(shù)規(guī)范制修訂計劃的通知”工信廳科函【2021】181號文要求，由中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院，北京市科學(xué)技術(shù)研究院、山東魯南瑞虹化工儀器有限公司、建筑材料工業(yè)技術(shù)監(jiān)督研究中心、西安交通大學(xué)等單位的專業(yè)技術(shù)人員組成編制小組，展開“室內(nèi)有害氣體監(jiān)測用微型陣列金屬氧化物氣體傳感器校準(zhǔn)規(guī)范”的編制工作。成立標(biāo)準(zhǔn)編制小組2021年10-12月，收集整理國內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和其它相關(guān)資料文件，全面了解各地區(qū)微型陣列金屬氧化物氣體傳感器的使用、檢定和校準(zhǔn)情況，同時開展參編單位征集工作；2022年01-03月，遴選參編單位，在北京組織召開技術(shù)研討會議，對編制工作進行分工，開始技術(shù)規(guī)范的編寫。完成送審稿編寫2022年04-05月，進行必要的試驗驗證和比對，編寫征求意見稿草案；2022年06-09月，完善校準(zhǔn)規(guī)范征求意見稿草案，形成校準(zhǔn)規(guī)范征求意見稿；2022年10-12月，將校準(zhǔn)規(guī)范征求意見稿發(fā)往有關(guān)單位征求意見，收集、整理回函意見，提出征求意見匯總處理表，完成校準(zhǔn)規(guī)范送審稿。完成報批稿2023年01-03月，校準(zhǔn)規(guī)范送審稿第一次會議審查；2023年04月，對審查意見進行匯總處理，修改、完善校準(zhǔn)規(guī)范送審稿（預(yù)計）；2023年05月，校準(zhǔn)規(guī)范送審稿第二次會議審查，修改、完善送審稿，形成校準(zhǔn)規(guī)范報批稿；2023年06月，對校準(zhǔn)規(guī)范報批稿及報批材料召開了審查會，來自標(biāo)委會以及行業(yè)生產(chǎn)、使用、科研、質(zhì)檢、高校等單位代表出席會議，完成了本標(biāo)準(zhǔn)的審查，提出修改意見。編制組按照審查會提出的修改意見對送審稿、送審稿編制說明進行了修改，形成了報批稿、報批稿編制說明，進行報批。1.4主要參加單位和工作組成員及其所做的工作本校準(zhǔn)規(guī)范的主要起草單位為中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院，參加起草單位為北京市科學(xué)技術(shù)研究院、山東魯南瑞虹化工儀器有限公司、建筑材料工業(yè)技術(shù)監(jiān)督研究中心、西安交通大學(xué)。工作組主要成員對校準(zhǔn)規(guī)范的內(nèi)容進行了分任務(wù)撰寫，對校準(zhǔn)規(guī)范中的計量特性參數(shù)和校準(zhǔn)方法進行了討論確定，對校準(zhǔn)方法的合理性進行數(shù)據(jù)測量及評定。二、編寫的目的、依據(jù)、原則、主要計量特性等內(nèi)容國家標(biāo)準(zhǔn)編制原則和確定國家標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容（技術(shù)指標(biāo)、參數(shù)、公式、性能要求、試驗方法、檢驗規(guī)則等）的論據(jù)（包括試驗、統(tǒng)計數(shù)據(jù)）2.1編寫的目的本標(biāo)準(zhǔn)的撰寫目的主要為了建立室內(nèi)有害氣體監(jiān)測用微型陣列金屬氧化物氣體傳感器校準(zhǔn)過程的統(tǒng)一規(guī)范，使得室內(nèi)有害氣體監(jiān)測用微型陣列金屬氧化物氣體傳感器通過統(tǒng)一條件的校準(zhǔn)過程，可以達到檢測水平的一致。2.2技術(shù)依據(jù)本規(guī)范是以JJF1071-2010《國家計量校準(zhǔn)規(guī)范編寫規(guī)則》、JJF1001-2011《通用計量術(shù)語及定義》、GB/T15652-1995《金屬氧化物半導(dǎo)體氣敏元件總規(guī)范》、GB/T15653-1995《金屬氧化物半導(dǎo)體氣敏元件測試方法》和T/CECA35—2019《金屬氧化物半導(dǎo)體氣體傳感器》為基礎(chǔ)和依據(jù)編寫的。2.3原則在本標(biāo)準(zhǔn)的編寫過程中注意貫徹協(xié)調(diào)一致的原則，與已發(fā)布的相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范相協(xié)調(diào)。既考慮相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，更注重檢測儀器實際檢測應(yīng)用情況和檢測水平。在充分考慮我國室內(nèi)有害氣體監(jiān)測用微型陣列金屬氧化物氣體傳感器實際檢測水平的基礎(chǔ)上，既要突出標(biāo)準(zhǔn)的“科學(xué)性”、“前瞻性”和“適用性”，也要考慮到各類檢測儀器測試的“可行性”和“便捷性”。2.4主要計量特性本規(guī)范的主要計量特性為：在0-5000μmol/mol濃度范圍內(nèi)，CO氣體的檢測限≤0.1μmol/mol，H2氣體的檢測限≤0.5μmol/mol，CH4氣體的檢測限≤0.5μmol/mol；檢測精度±15%；定量重復(fù)性≤1%。三、對產(chǎn)業(yè)發(fā)展的支撐作用本規(guī)范的編制，能夠引導(dǎo)更廣泛的室內(nèi)有害氣體監(jiān)測用微型陣列金屬氧化物氣體傳感器生產(chǎn)企業(yè)和使用企業(yè)應(yīng)用此標(biāo)準(zhǔn)，從而規(guī)范檢測儀器的校準(zhǔn)過程，統(tǒng)一檢測儀器的檢測水平。本標(biāo)準(zhǔn)的實施能科學(xué)合理的給出室內(nèi)有害氣體監(jiān)測用微型陣列金屬氧化物氣體傳感器校準(zhǔn)結(jié)果，給檢測儀器檢測水平的判定提供量化依據(jù)，為氣體濃度檢測提供有力檢測保障。四、對所規(guī)定的關(guān)鍵技術(shù)條款、檢定/校準(zhǔn)條件、檢定/校準(zhǔn)方法的有關(guān)說明4.1關(guān)鍵技術(shù)條款的說明目前，室內(nèi)有害氣體監(jiān)測用微型陣列金屬氧化物氣體傳感器主要用于氣體濃度測量的檢測范圍、檢測限、檢測精度、定量重復(fù)性等參數(shù)的測量。所以對儀器的校準(zhǔn)主要直接采用均具有上述參數(shù)為特征值的標(biāo)準(zhǔn)樣品來進行。儀器對上述參數(shù)測量具有較好的性能就能滿足行業(yè)的需求。另外，適宜采用具有室內(nèi)有害氣體典型代表性的氣體標(biāo)準(zhǔn)樣品來進行校準(zhǔn)，故選用了氮中甲烷、氫氣、一氧化碳、乙烷、乙烯、乙炔、二氧化碳二元及多元混合氣體標(biāo)準(zhǔn)樣品作為校準(zhǔn)用標(biāo)準(zhǔn)樣品。為了直觀的反映儀器的運行狀況，以便更好的校準(zhǔn)儀器，將在0-5000μmol/mol濃度范圍內(nèi)，CO氣體的檢測限≤0.1μmol/mol，H2氣體的檢測限≤0.5μmol/mol，CH4氣體的檢測限≤0.5μmol/mol；檢測精度±15%；定量重復(fù)性≤1%作為計量特性。4.2校準(zhǔn)條件的說明4.2.1環(huán)境條件環(huán)境溫度：（5～45）℃，相對濕度：≤85%RH，并且室內(nèi)不得有易燃、易爆和強腐蝕性氣體，應(yīng)有良好的接地及防靜電措施以及無影響校準(zhǔn)工作的氣流、雜光、機械振動和電磁等干擾。4.2.2校準(zhǔn)用計量器具校準(zhǔn)使用的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)應(yīng)為國家計量行政部門批準(zhǔn)頒布的有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，具體參數(shù)見表1。表1標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)參數(shù)使用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)名稱濃度（μmol/mol）不確定度參數(shù)一氧化碳1000U=3%，k=2氫氣1000U=3%，k=2氮中甲烷500U=3%，k=24.3校準(zhǔn)方法的說明4.3.1檢測范圍校準(zhǔn)方法說明根據(jù)校準(zhǔn)條件，分別通入一系列濃度的氮中甲烷氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，測量不同試樣濃度下的輸出信號。若多次通入某濃度的標(biāo)準(zhǔn)氣體后，儀器沒有顯示值，即可獲得其測量范圍。4.3.2檢測限校準(zhǔn)方法說明檢測限為檢測器產(chǎn)生的響應(yīng)信號為噪聲值三倍時的量，是檢測器靈敏度體現(xiàn)的重要指標(biāo)之一。將被校準(zhǔn)的儀器通入載氣，待基線穩(wěn)定后，通入摩爾分?jǐn)?shù)為（5~100）μmol/mol的氮中甲烷標(biāo)準(zhǔn)氣體，記錄色譜峰的峰峰值，并與基線噪聲比較。據(jù)此，可得被檢儀器的檢測限值。4.3.3檢測精度校準(zhǔn)方法說明通入一定濃度的標(biāo)準(zhǔn)氣體（如濃度為5.0μmol/mol的氮中一氧化碳），記錄標(biāo)準(zhǔn)氣體通入儀器后的穩(wěn)定顯示值，重復(fù)測量3次。據(jù)此，可計算得到被檢儀器的檢測精度。4.3.4儀器測量濃度的相對示值偏差校準(zhǔn)方法說明相對示值偏差定義為儀器重復(fù)測量濃度7次的算術(shù)平均值與標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)濃度值的相對偏差。通入一定濃度的標(biāo)準(zhǔn)氣體（80μmol/mol的氮中甲烷），記錄標(biāo)準(zhǔn)氣體通入儀器后的穩(wěn)定顯示值，重復(fù)測量7次，可得測量濃度的算數(shù)平均值。進而，可計算儀器的相對示值偏差。4.3.5儀器測量濃度的定量重復(fù)性校準(zhǔn)方法說明 通入一定濃度的標(biāo)準(zhǔn)氣體（80μmol/mol的氮中甲烷），記錄儀器顯示值，重復(fù)上述測量7次，定量重復(fù)性以相對標(biāo)準(zhǔn)偏差來表示，計算微型陣列金屬氧化物氣體傳感器的定量重復(fù)性。五、重大分歧意見的處理經(jīng)過和依據(jù)無。六、行業(yè)計量技術(shù)規(guī)范中涉及專利的聲明本規(guī)范未涉及專利等知識產(chǎn)權(quán)問題。七、與現(xiàn)行相關(guān)法規(guī)、規(guī)章及相關(guān)計量技術(shù)規(guī)范的協(xié)調(diào)性本規(guī)范與有關(guān)的現(xiàn)行法規(guī)、規(guī)章及相關(guān)計量技術(shù)規(guī)范沒有沖突。八、其他應(yīng)予說明的事項。無。目錄20525一、工作簡況（任務(wù)來源、項目的必要性和解決的主要問題、主要工作過程、主要參加單位和工作組成員及其所做的工作等） 1242631.1任務(wù)來源 1222341.2規(guī)范制定的目的和意義 194581.3主要工作過程 2291591.4主要參加單位和工作組成員及其所做的工作 35822二、編寫的目的、依據(jù)、原則、主要計量特性等內(nèi)容 3124832.1編寫的目的 315422.2技術(shù)依據(jù) 395962.3原則 335342.4主要計量特性 321354三、對產(chǎn)業(yè)發(fā)展的支撐作用 420177四、對所規(guī)定的關(guān)鍵技術(shù)條款、檢定/校準(zhǔn)條件、檢定/校準(zhǔn)方法的有關(guān)說明 4245994.1關(guān)鍵技術(shù)條款的說明 4105644.2校準(zhǔn)條件的說明 41134.3校準(zhǔn)方法的說明 59660五、重大分歧意見的處理經(jīng)過和依據(jù) 511407六、行業(yè)計量技術(shù)規(guī)范中涉及專利的聲明 63691七、與現(xiàn)行相關(guān)法規(guī)、規(guī)章及相關(guān)計量技術(shù)規(guī)范的協(xié)調(diào)性 613962八、其他應(yīng)予說明的事項。 6目錄20525一、工作簡況（任務(wù)來源、項目的必要性和解決的主要問題、主要工作過程、主要參加單位和工作組成員及其所做的工作等） 1242631.1任務(wù)來源 1222341.2規(guī)范制定的目的和意義 194581.3主要工作過程 2291591.4主要參加單位和工作組成員及其所做的工作 35822二、編寫的目的、依據(jù)、原則、主要計量特性等內(nèi)容 3124832.1編寫的目的 315422.2技術(shù)依據(jù) 395962.3原則 335342