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

而氣體檢測分析都涉及哪些業(yè)術語？測量單位、換算方式、端環(huán)境的影響又是怎樣的？如何根據技術原理來選擇檢測設備？以下就是一期全面的干貨科普~
 

一、氣體檢測業(yè)術語

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小值到大值的范圍。

3. 靈敏度（Sensitivity）

指檢測儀器對氣體濃度變化的反應程度。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），多次測量得到的結果之間的一致性。

5. 準確度（Precision）

通常與重復性相似，但更側重于測量結果的接近程度，而不是一致性。

6. 分辨率（Resolution）

指檢測儀器能夠區(qū)分的小濃度變化，即能夠檢測到的小濃度步進。

7. 線性度（Linearity）

指測量結果與實際濃度之間關系的直線程度。高線性度意味著測量結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到穩(wěn)定讀數所需的時間。

9. 響應時間（Response Time）

指當試驗氣體的濃度出現瞬間變化時，其指示值控制在終數值的特定范圍內所需時間。通常指T₉₀或T₅₀，即從檢測儀讀數為0的狀態(tài)到達到實際氣體濃度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氣體的反應，可能導致誤報。

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。

15. 恢復時間（Recovery Time）

指檢測儀器在暴露于高濃度氣體后，恢復到基線讀數所需的時間。

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（Calibration）

指調整檢測儀器以確保其測量結果準確的過程。

18. 檢出限/檢測下限（Detection Limit）

指檢測儀器能夠可靠檢測到的小氣體濃度。

19. 量程分辨率（Range Resolution）

指在檢測量程內，儀器能夠區(qū)分的小濃度變化。

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可以使用的時間長度。

21. 報警精度（Alarm accuracy）

是指警報設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定值的百分比所表示的數值。

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是指可燃氣體在空氣中能夠引起燃燒或爆炸的低濃度百分比。它是一個相對量，用來衡量某種可燃氣體在其爆炸范圍內的體積濃度百分比。例如，甲烷的LEL為4%VOL，即甲烷在空氣中的體積占比達到4%時，會與氧氣發(fā)生反應，產生爆炸。

通常用于檢測可燃性氣體，例如：氫氣（H₂）、一氧化碳（CO）、甲烷（CH₄）、乙烷（C₂H₆ ）、丙烷（C₃H₈）、丁烷（C₄H₁₀）、乙烯（C₂H₄）、丙烯（C₃H₆）、丁烯（C₄H₈）、乙炔（C₂H₂）、丙炔（C₃H₄）、丁炔（C₄H₆）等。

應用場景：工業(yè)環(huán)境中，特別是在涉及易燃物質的場所，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限之間的關系，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（CO₂）、氧氣（O₂）、氮氣（N₂）、氬氣（Ar）等氣體時使用該單位。

應用場景：主要用于檢測氧氣濃度，在需要確保充足氧氣供應的場合，如醫(yī)療設施、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（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。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（H₂S）、氨氣（NH₃ ）、氟化氫（HF）、氯化氫（HCL）、氯氣（CL₂）等，因為它可以精確地表示低濃度情況。

應用場景：廣泛應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等。

優(yōu)點：適用于微量物質的濃度測量，能夠提供高精度的數據。

4. mg/m³ 毫克每立方米（Mass Concentration）

mg/m³是一個質量濃度單位，用于表示每立方米空氣中含有的氣體組分質量。大多數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，所以我國的標準規(guī)范中也采納了質量濃度單位（如：mg/m³，μg/m³）。

應用場景：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、公共衛(wèi)生等域，使用mg/m³作為濃度單位可以幫助評估空氣質量和健康風險。

優(yōu)點：能夠提供具體的質量濃度值，便于進行科學研究和政策制定。

三、常見單位之間的換算

1. %LEL和%VOL的換算

要將某種可燃氣體的%VOL和%LEL之間進行換算，需要提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100%LEL=5%VOL，那么進一步推導出1%LEL=5%VOL×1%=0.05%VOL。

注：當空氣中可燃氣體濃度達到其爆炸下限值時，我們稱這個場所的可燃氣環(huán)境爆炸危險度為百分之百。

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

質量濃度mg/m³的數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：在標準狀態(tài)下，任何氣體的摩爾體積約為22.4L/mol。

四、端溫度條件下的測量影響

在端溫度條件下，氣體濃度測量的適用性和準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。在端溫度條件下，%LEL的適用性較高，因為它能夠有效地反映出氣體是否達到可燃范圍，從而預防潛在的爆炸風險。

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CO₂可以測量到100%VOL。然而，在端溫度條件下，%VOL的準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單位在端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。在端溫度條件下，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、不同檢測技術的儀器通常對應哪些濃度單位

1. 紅外（NDIR）氣體分析儀：ppm、%VOL

利用氣體分子在紅外區(qū)的特征吸收峰進行定量分析，適用于CO₂、CH₄、CO、N₂O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行分析，適用于O₂、NOx、SO₂等氣體的檢測。

3. 熱導（TCD）氣體分析儀：ppm、%LEL

基于不同氣體的熱導率差異進行測量，適用于H₂、CO、CO₂等氣體的檢測。

4. 電化學（ECD）氣體分析儀：ppm、%VOL

通過電化學反應產生的電流與氣體濃度成正比原理進行測量，適用于O₂、CO、NO、NO₂、SO₂、CL₂等氣體的檢測。

5. 可調諧半導體激光（TDLAS）氣體分析儀：ppm、%VOL

利用激光在特定波長的吸收特性進行氣體濃度測量，適用于CH₄、CO₂、H₂O、NH₃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量和大小測得結果，適用于粉塵、氣溶膠等顆粒物的檢測。

8. 擴散荷電計數（DC）、粒子計數（CPC）分析儀：#/cm³

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

9. 超聲波（Ultrasonic）氣體分析儀：m/s、m³/h

此技術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（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，然后根據流體速度計算出流量數據。

六、防護措施和應急響應策略

1. 立即采取個人防護措施

在現場，如果有防護面具、呼吸器、防護服和防護眼鏡等個人防護裝備，應立即佩戴上。若無此類設備，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人員

對于易燃易爆氣體如氫氣（H₂），一旦發(fā)生大的泄漏，應迅速撤離泄漏污染區(qū)人員至上風處，并立即隔離，嚴格限制進入。疏散無關人員并建立警戒區(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，加速擴散。

3. 加強企業(yè)日常安全防范

有毒有害化學品生產、儲存、使用、運輸等環(huán)境風險源單位應按照有關規(guī)定，制定切實可行的事故應急救援預案，并采取預防性保護措施。加強日常監(jiān)控，安監(jiān)、環(huán)保、公安、交通等部門應加強對有毒有害化學品的監(jiān)控。

4. 應急處置程序

在到達泄漏事故現場后，先應初步了解現場情況，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。立即封鎖交通并發(fā)出危險化學品泄漏警報，迅速向單位導和鄰近地方相關部門報告，阻止無關人員向事故區(qū)域集結。

5. 用防護裝備

如果泄漏物是有毒的，應使用用防護服、隔絕式空氣面具，并進行嚴格的適應性訓練，以確保在現場上能正確使用和適應。所有進入泄漏現場者必須配備必要的個人防護用品，特別是高毒類的危險化學品泄漏必須佩戴防毒用品；處理具有腐蝕性的物質時，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場，并向“120”呼救；吸氧，有條件送高壓氧艙；在醫(yī)護人員到達現場，對中毒者進行人工呼吸。

7. 普通群眾的自救方法

普通群眾應當迅速離開泄漏現場，目的在于中止有害化學品侵入機體。通常的方式是先撤往側風向，離開污染中心區(qū)域后撤往上風向地帶。

原創(chuàng)作者：武漢天禹智控科技有限公司