氣體分析儀器在環(huán)境保護(hù)、工業(yè)生產(chǎn)安全、食品安全與質(zhì)量控制、醫(yī)療行業(yè)應(yīng)用、科學(xué)研究與技術(shù)發(fā)展以及日常生活中的應(yīng)用等方面都具有重要的作用和價值。這些應(yīng)用不僅提高了人們的生活質(zhì)量，也為各行各業(yè)提供了重要的技術(shù)支持和保障。

而氣體檢測分析都涉及哪些專業(yè)術(shù)語？測量單位、換算方式、環(huán)境的影響又是怎樣的？如何根據(jù)技術(shù)原理來選擇檢測設(shè)備？以下就是一期全面的干貨科普~
 

一、氣體檢測專業(yè)術(shù)語

1. 檢測精度（Accuracy）

指測量值與真實值之間的接近程度。高精度意味著測量值很少偏離真實值。

2. 檢測量程（Measurement Range）

指檢測儀器能夠測量的最小值到值的范圍。

3. 靈敏度（Sensitivity）

指檢測儀器對氣體濃度變化的反應(yīng)程度。高靈敏度意味著即使是小的濃度變化也能被檢測到。

4. 重復(fù)性（Repeatability）

指在相同條件下（同樣的測試方法、測試環(huán)境、測試對象等），多次測量得到的結(jié)果之間的一致性。

5. 準(zhǔn)確度（Precision）

通常與重復(fù)性相似，但更側(cè)重于測量結(jié)果的接近程度，而不是一致性。

6. 分辨率（Resolution）

指檢測儀器能夠區(qū)分的最小濃度變化，即能夠檢測到的最小濃度步進(jìn)。

7. 線性度（Linearity）

指測量結(jié)果與實際濃度之間關(guān)系的直線程度。高線性度意味著測量結(jié)果與實際濃度成正比。

8. 上升時間（Rise Time）

指檢測儀器從檢測到氣體到達(dá)到穩(wěn)定讀數(shù)所需的時間。

9. 響應(yīng)時間（Response Time）

指當(dāng)試驗氣體的濃度出現(xiàn)瞬間變化時，其指示值控制在最終數(shù)值的特定范圍內(nèi)所需時間。通常指T??或T??，即從檢測儀讀數(shù)為0的狀態(tài)到達(dá)到實際氣體濃度90%或50%所需的時間。

10. 零點漂移（Zero Drift）

指在沒有被測氣體的情況下，儀器讀數(shù)隨時間的變化，通常是由于傳感器老化或環(huán)境條件變化造成的。

11. 量程點漂移（Span Drift）

類似于零點漂移，但是指在量程的滿刻度處的讀數(shù)隨時間的變化。

12. 穩(wěn)定性（Stability）

指檢測儀器在長時間使用過程中保持其性能不變的能力。

13. 交叉靈敏度（Cross Sensitivity）

指檢測儀器對非目標(biāo)氣體的反應(yīng)，可能導(dǎo)致誤報。

14. 選擇性（Selectivity）

指檢測儀器區(qū)分不同氣體的能力，高選擇性意味著儀器僅對需要檢測的特定氣體有反應(yīng)。

15. 恢復(fù)時間（Recovery Time）

指檢測儀器在暴露于高濃度氣體后，恢復(fù)到基線讀數(shù)所需的時間。

16. 環(huán)境影響（Environmental Influence）

指環(huán)境因素（如溫度、濕度、壓力）對檢測儀器性能的影響。

17. 校準(zhǔn)（Calibration）

指調(diào)整檢測儀器以確保其測量結(jié)果準(zhǔn)確的過程。

18. 檢出限/檢測下限（Detection Limit）

指檢測儀器能夠可靠檢測到的最小氣體濃度。

19. 量程分辨率（Range Resolution）

指在檢測量程內(nèi)，儀器能夠區(qū)分的最小濃度變化。

20. 壽命（Lifespan）

指檢測儀器或其傳感器在性能下降到不再可靠之前可以使用的時間長度。

21. 報警精度（Alarm accuracy）

是指警報設(shè)定值與開始報警時的氣體濃度之差或者是使用該差與警報設(shè)定值的百分比所表示的數(shù)值。

二、氣體檢測儀中常見的單位

1. %LEL可燃性氣體百分比（Lower Explosive Limit）

%LEL是指可燃?xì)怏w在空氣中能夠引起燃燒或爆炸的濃度百分比。它是一個相對量，用來衡量某種可燃?xì)怏w在其爆炸范圍內(nèi)的體積濃度百分比。例如，甲烷的LEL為4%VOL，即甲烷在空氣中的體積占比達(dá)到4%時，會與氧氣發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生爆炸。

通常用于檢測可燃性氣體，例如：氫氣（H?）、一氧化碳（CO）、甲烷（CH?）、乙烷（C?H? ）、丙烷（C?H?）、丁烷（C?H??）、乙烯（C?H?）、丙烯（C?H?）、丁烯（C?H?）、乙炔（C?H?）、丙炔（C?H?）、丁炔（C?H?）等。

應(yīng)用場景：工業(yè)環(huán)境中，特別是在涉及易燃物質(zhì)的場所，如化工廠、石油煉廠等。

優(yōu)點：能夠直觀地表示氣體濃度與爆炸極限之間的關(guān)系，便于快速判斷是否存在安全隱患。

2. %VOL體積百分比（Volume Percentage）

%VOL是指混合氣體的濃度體積比。例如，5%VOL表示特定氣體在空氣中的體積占5%。在檢測二氧化碳（CO?）、氧氣（O?）、氮氣（N?）、氬氣（Ar）等氣體時使用該單位。

應(yīng)用場景：主要用于檢測氧氣濃度，在需要確保充足氧氣供應(yīng)的場合，如醫(yī)療設(shè)施、廢物處理站等，使用%VOL作為濃度單位是必要的。

優(yōu)點：能夠準(zhǔn)確反映空氣中氧氣的比例，有助于控制和監(jiān)測氧氣水平。

3. ppm百萬分之一（Parts Per Million）

ppm是無量綱單位，指一百萬份的混合氣體中某種氣體的份數(shù)。例如，5ppm一氧化碳指的是空氣中含有百萬分之5的一氧化碳。ppm通常用于檢測有毒有害氣體，比如硫化氫（H?S）、氨氣（NH? ）、（HF）、（HCL）、氯氣（CL?）等，因為它可以精確地表示極低濃度情況。

應(yīng)用場景：廣泛應(yīng)用于有毒有害氣體有潛在泄漏與排放的場合，如石油天然氣開采/儲運、城市天然氣集輸管網(wǎng)等。

優(yōu)點：適用于微量物質(zhì)的濃度測量，能夠提供高精度的數(shù)據(jù)。

4. mg/m3 毫克每立方米（Mass Concentration）

mg/m3是一個質(zhì)量濃度單位，用于表示每立方米空氣中含有的氣體組分質(zhì)量。大多數(shù)氣體檢測儀測得的氣體濃度都是體積濃度，而一些環(huán)保部門要求空氣污染物濃度使用mg/m3等單位，所以我國的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中也采納了質(zhì)量濃度單位（如：mg/m3，μg/m3）。

應(yīng)用場景：通常用于檢測有毒有害氣體的濃度，如煙草中的尼古丁、二氧化硫等。在環(huán)境保護(hù)、公共衛(wèi)生等領(lǐng)域，使用mg/m3作為濃度單位可以幫助評估空氣質(zhì)量和健康風(fēng)險。

優(yōu)點：能夠提供具體的質(zhì)量濃度值，便于進(jìn)行科學(xué)研究和政策制定。

三、常見單位之間的換算

1. %LEL和%VOL的換算

要將某種可燃?xì)怏w的%VOL和%LEL之間進(jìn)行換算，需要提前知道該氣體的爆炸下限值。

例如：甲烷的爆炸下限為5.0%VOL，即99%LEL=5%VOL，那么進(jìn)一步推導(dǎo)出1%LEL=5%VOL×1%=0.05%VOL。

注：當(dāng)空氣中可燃?xì)怏w濃度達(dá)到其爆炸下限值時，我們稱這個場所的可燃?xì)猸h(huán)境爆炸危險度為。

2. %VOL和ppm的換算

由于%VOL的含義采用百分比，而ppm的含義采用百萬分比，因此它們之間的換算關(guān)系非常簡單。

1%VOL=10000ppm

3. ppm和%LEL的換算

ppm與%LEL之間無法直接換算，需要先將%LEL換算成%VOL，再由%VOL和ppm進(jìn)行換算。

例如：甲烷的爆炸下限為5.0%VOL，參考%LEL和%VOL的換算方法，20%LEL=1%VOL=10000ppm。

4. mg/m3和ppm的換算

質(zhì)量濃度mg/m3的數(shù)值會隨著溫度和氣壓（壓力）等環(huán)境條件的變化而改變，在實際使用過程中需要同時測定溫度和壓力。

mg/m3=M/22.4×ppm×(273.15/(273.15+T))×P/101325

其中，M為氣體分子量（g/mol）T為氣體溫度（℃），P為壓力（Pa）。

注：在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，任何氣體的摩爾體積約為22.4L/mol。

四、溫度條件下的測量影響

在溫度條件下，氣體濃度測量的適用性和準(zhǔn)確性會受到上述不同單位的影響。

1. %LEL

%LEL通常用于表示特定氣體在空氣中的體積占比，特別是在爆炸性氣體的檢測中。例如，甲烷的LEL為9.5%，丙烷為3.9%等。在溫度條件下，%LEL的適用性較高，因為它能夠有效地反映出氣體是否達(dá)到可燃范圍，從而預(yù)防潛在的爆炸風(fēng)險。

2. %VOL

%VOL表示特定氣體在空氣中的體積占比，例如1%VOL指的是特定氣體在空氣中的體積占1%。這種單位在高濃度氣體測量中非常有用，例如CO?可以測量到99%VOL。然而，在溫度條件下，%VOL的準(zhǔn)確性可能會受到溫度變化的影響，因為溫度變化會影響氣體的密度和體積，從而影響測量結(jié)果。

3. ppm

ppm用于表示特定氣體在空氣中的微小體積占比，通常用于較為精確的測量。ppm單位在溫度條件下的適用性較低，因為其測量范圍較小，且在高溫環(huán)境中可能會受到溫度變化的顯著影響。

4. mg/m3

mg/m3常用于測量空氣中的顆粒物或粉塵濃度。這種單位在工業(yè)衛(wèi)生學(xué)中廣泛使用，特別是在評估工人暴露于顆粒物或粉塵的情況時。在溫度條件下，mg/m3的適用性較高，因為它能夠有效地反映出空氣中的顆粒物或粉塵濃度，而這些濃度通常不會因溫度變化而顯著改變。

五、不同檢測技術(shù)的儀器通常對應(yīng)哪些濃度單位

1. 紅外（NDIR）氣體分析儀：ppm、%VOL

利用氣體分子在紅外區(qū)的特征吸收峰進(jìn)行定量分析，適用于CO?、CH?、CO、N?O等氣體的檢測。

2. 紫外（NDUV）氣體分析儀：ppm、ppb

利用氣體分子對紫外光的吸收特性進(jìn)行分析，適用于O?、NOx、SO?等氣體的檢測。

3. 熱導(dǎo)（TCD）氣體分析儀：ppm、%LEL

基于不同氣體的熱導(dǎo)率差異進(jìn)行測量，適用于H?、CO、CO?等氣體的檢測。

4. 電化學(xué)（ECD）氣體分析儀：ppm、%VOL

通過電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的電流與氣體濃度成正比原理進(jìn)行測量，適用于O?、CO、NO、NO?、SO?、CL?等氣體的檢測。

5. 可調(diào)諧半導(dǎo)體激光（TDLAS）氣體分析儀：ppm、%VOL

利用激光在特定波長的吸收特性進(jìn)行氣體濃度測量，適用于CH?、CO?、H?O、NH?等氣體的檢測。

6. 激光拉曼（LRD）氣體分析儀：ppm、%VOL

基于激光拉曼散射特征光譜分析氣體分子的振動模式得到測量結(jié)果，適用于各種有機和無機氣體的檢測。

7. 激光散射（LSD）氣體分析儀：mg/m3

此技術(shù)原理通常不直接測量氣體濃度，而是測量顆粒物的濃度。利用激光散射原理測量顆粒物的數(shù)量和大小測得結(jié)果，適用于粉塵、氣溶膠等顆粒物的檢測。

8. 擴散荷電計數(shù)（DC）、粒子計數(shù)（CPC）分析儀：#/cm3

此技術(shù)原理通常不直接測量氣體濃度，而是測量顆粒物的數(shù)量。通過測量微粒所攜帶的電荷以及顆粒物凝結(jié)生長后的粒徑來確定采樣氣體中微粒的數(shù)量。

9. 超聲波（Ultrasonic）氣體分析儀：m/s、m3/h

此技術(shù)原理通常不用于直接測量氣體濃度，而是用于測量氣體流速或體積流量。通過觀察超聲波在介質(zhì)（氣體或液體）中上游和反向流動傳播時間的差異，間接測量流體速度，然后根據(jù)流體速度計算出流量數(shù)據(jù)。

六、防護(hù)措施和應(yīng)急響應(yīng)策略

1. 立即采取個人防護(hù)措施

在現(xiàn)場，如果有防護(hù)面具、呼吸器、和防護(hù)眼鏡等個人防護(hù)裝備，應(yīng)立即佩戴上。若無此類設(shè)備，可以迅速將身邊能利用的衣服、毛巾、口罩等用水浸濕后，捂住口鼻，以免吸入有毒氣體。

2. 迅速撤離和疏散無關(guān)人員

對于易燃易爆氣體如氫氣（H?），一旦發(fā)生大的泄漏，應(yīng)迅速撤離泄漏污染區(qū)人員至上風(fēng)處，并立即隔離，嚴(yán)格限制進(jìn)入。疏散無關(guān)人員并建立警戒區(qū)，切斷火源，盡可能切斷泄漏氣源，打開所有的門窗，讓其自然通風(fēng)，加速擴散。

3. 加強企業(yè)日常安全防范

有毒有害化學(xué)品生產(chǎn)、儲存、使用、運輸?shù)拳h(huán)境風(fēng)險源單位應(yīng)按照有關(guān)規(guī)定，制定切實可行的事故應(yīng)急救援預(yù)案，并采取預(yù)防性保護(hù)措施。加強日常監(jiān)控，安監(jiān)、環(huán)保、、交通等部門應(yīng)加強對有毒有害化學(xué)品的監(jiān)控。

4. 應(yīng)急處置程序

在到達(dá)泄漏事故現(xiàn)場后，首先應(yīng)初步了解現(xiàn)場情況，包括事故范圍和泄漏擴散的潛在可能性，清楚人員傷亡情況。立即交通并發(fā)出危險化學(xué)品泄漏警報，迅速向單位和鄰近地方相關(guān)部門報告，阻止無關(guān)人員向事故區(qū)域集結(jié)。

5. 專用防護(hù)裝備

如果泄漏物是有毒的，應(yīng)使用專用、隔絕式空氣面具，并進(jìn)行嚴(yán)格的適應(yīng)性訓(xùn)練，以確保在現(xiàn)場上能正確使用和適應(yīng)。所有進(jìn)入泄漏現(xiàn)場者必須配備必要的個人防護(hù)用品，特別是高毒類的危險化學(xué)品泄漏必須佩戴防毒用品；處理具有腐蝕性的物質(zhì)時，還需注意防腐蝕措施。

6. 緊急醫(yī)療救助

迅速將中毒者移離現(xiàn)場，并向“120”呼救；吸氧，有條件送高壓氧艙；在醫(yī)護(hù)人員到達(dá)現(xiàn)場前，對中毒者進(jìn)行人工呼吸。

7. 普通群眾的自救方法

普通群眾應(yīng)當(dāng)迅速離開泄漏現(xiàn)場，目的在于中止有害化學(xué)品侵入機體。通常的方式是先撤往側(cè)風(fēng)向，離開污染中心區(qū)域后撤往上風(fēng)向地帶。