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气体分析仪器在环境保护、工业生产安全、食品安全与质量控制、医疗行业应用、科学研究与技术发展以及日常生活中的应用等方面都具有重要的作用和价值。这些应用不仅提高了人们的生活质量，也为各行各业提供了重要的技术支持和保障。
而气体检测分析都涉及哪些专业术语？测量单位、换算方式、极端环境的影响又是怎样的？如何根据技术原理来选择检测设备？以下就是一期全面的干货科普~
 

一、气体检测专业术语

1. 检测精度（Accuracy）

指测量值与真实值之间的接近程度。高精度意味着测量值很少偏离真实值。

2. 检测量程（Measurement Range）

指检测仪器能够测量的最小值到最大值的范围。

3. 灵敏度（Sensitivity）

指检测仪器对气体浓度变化的反应程度。高灵敏度意味着即使是小的浓度变化也能被检测到。

4. 重复性（Repeatability）

指在相同条件下（同样的测试方法、测试环境、测试对象等），多次测量得到的结果之间的一致性。

5. 准确度（Precision）

通常与重复性相似，但更侧重于测量结果的接近程度，而不是一致性。

6. 分辨率（Resolution）

指检测仪器能够区分的最小浓度变化，即能够检测到的最小浓度步进。

7. 线性度（Linearity）

指测量结果与实际浓度之间关系的直线程度。高线性度意味着测量结果与实际浓度成正比。

8. 上升时间（Rise Time）

指检测仪器从检测到气体到达到稳定读数所需的时间。

9. 响应时间（Response Time）

指当试验气体的浓度出现瞬间变化时，其指示值控制在最终数值的特定范围内所需时间。通常指T₉₀或T₅₀，即从检测仪读数为0的状态到达到实际气体浓度90%或50%所需的时间。

10. 零点漂移（Zero Drift）

指在没有被测气体的情况下，仪器读数随时间的变化，通常是由于传感器老化或环境条件变化造成的。

11. 量程点漂移（Span Drift）

类似于零点漂移，但是指在量程的满刻度处的读数随时间的变化。

12. 稳定性（Stability）

指检测仪器在长时间使用过程中保持其性能不变的能力。

13. 交叉灵敏度（Cross Sensitivity）

指检测仪器对非目标气体的反应，可能导致误报。

14. 选择性（Selectivity）

指检测仪器区分不同气体的能力，高选择性意味着仪器仅对需要检测的特定气体有反应。

15. 恢复时间（Recovery Time）

指检测仪器在暴露于高浓度气体后，恢复到基线读数所需的时间。

16. 环境影响（Environmental Influence）

指环境因素（如温度、湿度、压力）对检测仪器性能的影响。

17. 校准（Calibration）

指调整检测仪器以确保其测量结果准确的过程。

18. 检出限/检测下限（Detection Limit）

指检测仪器能够可靠检测到的最小气体浓度。

19. 量程分辨率（Range Resolution）

指在检测量程内，仪器能够区分的最小浓度变化。

20. 寿命（Lifespan）

指检测仪器或其传感器在性能下降到不再可靠之前可以使用的时间长度。

21. 报警精度（Alarm accuracy）

是指警报设定值与开始报警时的气体浓度之差或者是使用该差与警报设定值的百分比所表示的数值。


二、气体检测仪中常见的单位

1. %LEL可燃性气体百分比（Lower Explosive Limit）

%LEL是指可燃气体在空气中能够引起燃烧或爆炸的最低浓度百分比。它是一个相对量，用来衡量某种可燃气体在其爆炸范围内的体积浓度百分比。例如，甲烷的LEL为4%VOL，即甲烷在空气中的体积占比达到4%时，会与氧气发生反应，产生爆炸。

通常用于检测可燃性气体，例如：氢气（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。

应用场景：工业环境中，特别是在涉及易燃物质的场所，如化工厂、石油炼厂等。

优点：能够直观地表示气体浓度与爆炸极限之间的关系，便于快速判断是否存在安全隐患。

2. %VOL体积百分比（Volume Percentage）

%VOL是指混合气体的浓度体积比。例如，5%VOL表示特定气体在空气中的体积占5%。在检测二氧化碳（CO₂）、氧气（O₂）、氮气（N₂）、氩气（Ar）等气体时使用该单位。

应用场景：主要用于检测氧气浓度，在需要确保充足氧气供应的场合，如医疗设施、废物处理站等，使用%VOL作为浓度单位是必要的。

优点：能够准确反映空气中氧气的比例，有助于控制和监测氧气水平。

3. ppm百万分之一（Parts Per Million）

ppm是无量纲单位，指一百万份的混合气体中某种气体的份数。例如，5ppm一氧化碳指的是空气中含有百万分之5的一氧化碳。ppm通常用于检测有毒有害气体，比如硫化氢（H₂S）、氨气（NH₃ ）、氟化氢（HF）、氯化氢（HCL）、氯气（CL₂）等，因为它可以精确地表示极低浓度情况。

应用场景：广泛应用于有毒有害气体有潜在泄漏与排放的场合，如石油天然气开采/储运、城市天然气集输管网等。

优点：适用于微量物质的浓度测量，能够提供高精度的数据。

4. mg/m³ 毫克每立方米（Mass Concentration）

mg/m³是一个质量浓度单位，用于表示每立方米空气中含有的气体组分质量。大多数气体检测仪测得的气体浓度都是体积浓度，而一些环保部门要求空气污染物浓度使用mg/m³等单位，所以我国的标准规范中也采纳了质量浓度单位（如：mg/m³，μg/m³）。

应用场景：通常用于检测有毒有害气体的浓度，如烟草中的尼古丁、二氧化硫等。在环境保护、公共卫生等领域，使用mg/m³作为浓度单位可以帮助评估空气质量和健康风险。

优点：能够提供具体的质量浓度值，便于进行科学研究和政策制定。


三、常见单位之间的换算

1. %LEL和%VOL的换算

要将某种可燃气体的%VOL和%LEL之间进行换算，需要提前知道该气体的爆炸下限值。

例如：甲烷的爆炸下限为5.0%VOL，即100%LEL=5%VOL，那么进一步推导出1%LEL=5%VOL×1%=0.05%VOL。

注：当空气中可燃气体浓度达到其爆炸下限值时，我们称这个场所的可燃气环境爆炸危险度为百分之百。

2. %VOL和ppm的换算

由于%VOL的含义采用百分比，而ppm的含义采用百万分比，因此它们之间的换算关系非常简单。

1%VOL=10000ppm

3. ppm和%LEL的换算

ppm与%LEL之间无法直接换算，需要先将%LEL换算成%VOL，再由%VOL和ppm进行换算。

例如：甲烷的爆炸下限为5.0%VOL，参考%LEL和%VOL的换算方法，20%LEL=1%VOL=10000ppm。

4. mg/m³和ppm的换算

质量浓度mg/m³的数值会随着温度和气压（压力）等环境条件的变化而改变，在实际使用过程中需要同时测定温度和压力。

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

其中，M为气体分子量（g/mol）T为气体温度（℃），P为压力（Pa）。

注：在标准状态下，任何气体的摩尔体积约为22.4L/mol。


四、极端温度条件下的测量影响

在极端温度条件下，气体浓度测量的适用性和准确性会受到上述不同单位的影响。

1. %LEL

%LEL通常用于表示特定气体在空气中的体积占比，特别是在爆炸性气体的检测中。例如，甲烷的LEL为9.5%，丙烷为3.9%等。在极端温度条件下，%LEL的适用性较高，因为它能够有效地反映出气体是否达到可燃范围，从而预防潜在的爆炸风险。

2. %VOL

%VOL表示特定气体在空气中的体积占比，例如1%VOL指的是特定气体在空气中的体积占1%。这种单位在高浓度气体测量中非常有用，例如CO₂可以测量到100%VOL。然而，在极端温度条件下，%VOL的准确性可能会受到温度变化的影响，因为温度变化会影响气体的密度和体积，从而影响测量结果。

3. ppm

ppm用于表示特定气体在空气中的微小体积占比，通常用于较为精确的测量。ppm单位在极端温度条件下的适用性较低，因为其测量范围较小，且在高温环境中可能会受到温度变化的显著影响。

4. mg/m³

mg/m³常用于测量空气中的颗粒物或粉尘浓度。这种单位在工业卫生学中广泛使用，特别是在评估工人暴露于颗粒物或粉尘的情况时。在极端温度条件下，mg/m³的适用性较高，因为它能够有效地反映出空气中的颗粒物或粉尘浓度，而这些浓度通常不会因温度变化而显著改变。


五、不同检测技术的仪器通常对应哪些浓度单位

1. 红外（NDIR）气体分析仪：ppm、%VOL

利用气体分子在红外区的特征吸收峰进行定量分析，适用于CO₂、CH₄、CO、N₂O等气体的检测。

2. 紫外（NDUV）气体分析仪：ppm、ppb

利用气体分子对紫外光的吸收特性进行分析，适用于O₂、NOx、SO₂等气体的检测。

3. 热导（TCD）气体分析仪：ppm、%LEL

基于不同气体的热导率差异进行测量，适用于H₂、CO、CO₂等气体的检测。

4. 电化学（ECD）气体分析仪：ppm、%VOL

通过电化学反应产生的电流与气体浓度成正比原理进行测量，适用于O₂、CO、NO、NO₂、SO₂、CL₂等气体的检测。

5. 可调谐半导体激光（TDLAS）气体分析仪：ppm、%VOL

利用激光在特定波长的吸收特性进行气体浓度测量，适用于CH₄、CO₂、H₂O、NH₃等气体的检测。

6. 激光拉曼（LRD）气体分析仪：ppm、%VOL

基于激光拉曼散射特征光谱分析气体分子的振动模式得到测量结果，适用于各种有机和无机气体的检测。

7. 激光散射（LSD）气体分析仪：mg/m³

此技术原理通常不直接测量气体浓度，而是测量颗粒物的浓度。利用激光散射原理测量颗粒物的数量和大小测得结果，适用于粉尘、气溶胶等颗粒物的检测。

8. 扩散荷电计数（DC）、粒子计数（CPC）分析仪：#/cm³

此技术原理通常不直接测量气体浓度，而是测量颗粒物的数量。通过测量微粒所携带的电荷以及颗粒物凝结生长后的粒径来确定采样气体中微粒的数量。

9. 超声波（Ultrasonic）气体分析仪：m/s、m³/h

此技术原理通常不用于直接测量气体浓度，而是用于测量气体流速或体积流量。通过观察超声波在介质（气体或液体）中上游和反向流动传播时间的差异，间接测量流体速度，然后根据流体速度计算出流量数据。


六、防护措施和应急响应策略

1. 立即采取个人防护措施

在现场，如果有防护面具、呼吸器、防护服和防护眼镜等个人防护装备，应立即佩戴上。若无此类设备，可以迅速将身边能利用的衣服、毛巾、口罩等用水浸湿后，捂住口鼻，以免吸入有毒气体。

2. 迅速撤离和疏散无关人员

对于易燃易爆气体如氢气（H₂），一旦发生大的泄漏，应迅速撤离泄漏污染区人员至上风处，并立即隔离，严格限制进入。疏散无关人员并建立警戒区，切断火源，尽可能切断泄漏气源，打开所有的门窗，让其自然通风，加速扩散。

3. 加强企业日常安全防范

有毒有害化学品生产、储存、使用、运输等环境风险源单位应按照有关规定，制定切实可行的事故应急救援预案，并采取预防性保护措施。加强日常监控，安监、环保、公安、交通等部门应加强对有毒有害化学品的监控。

4. 应急处置程序

在到达泄漏事故现场后，首先应初步了解现场情况，包括事故范围和泄漏扩散的潜在可能性，清楚人员伤亡情况。立即封锁交通并发出危险化学品泄漏警报，迅速向单位领导和邻近地方相关部门报告，阻止无关人员向事故区域集结。

5. 专用防护装备

如果泄漏物是有毒的，应使用专用防护服、隔绝式空气面具，并进行严格的适应性训练，以确保在现场上能正确使用和适应。所有进入泄漏现场者必须配备必要的个人防护用品，特别是高毒类的危险化学品泄漏必须佩戴防毒用品；处理具有腐蚀性的物质时，还需注意防腐蚀措施。

6. 紧急医疗救助

迅速将中毒者移离现场，并向“120”呼救；吸氧，有条件送高压氧舱；在医护人员到达现场前，对中毒者进行人工呼吸。

7. 普通群众的自救方法

普通群众应当迅速离开泄漏现场，目的在于中止有害化学品侵入机体。通常的方式是先撤往侧风向，离开污染中心区域后撤往上风向地带。

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