一、遙感式機(jī)動車排放污染物檢測儀的計量現(xiàn)狀

隨著遙感式機(jī)動車排放污染物檢測儀的快速發(fā)展，該設(shè)備的計量檢定或校準(zhǔn)也在不斷完善。北京地區(qū)起步較早，2011年頒布了JJG（京）45-2011 《遙感式汽油車排放有害氣體檢測儀檢定規(guī)程》。北京市計量檢測科學(xué)研究院率先建立了遙感式機(jī)動車排放污染物檢測儀的計量標(biāo)準(zhǔn)，可開展該項目的檢定和校準(zhǔn)工作。廣東省計量科學(xué)研究院等少數(shù)計量檢定機(jī)構(gòu)可依據(jù)DB44/T 594-2009 《在用汽車排氣污染物限值及檢測方法（遙感A）》、JB/T 11996-2014 《機(jī)動車尾氣遙測設(shè)備 通用技術(shù)要求》對遙感式機(jī)動車排放污染物檢測儀開展測試工作。部分省市暫未建立遙感式機(jī)動車排放污染物檢測儀的計量標(biāo)準(zhǔn)，無法開展該項目的檢定或校準(zhǔn)。

目前，全國主要的遙感式機(jī)動車排放污染物檢測儀在北京市計量檢測科學(xué)研究院進(jìn)行量值溯源。隨著遙感式機(jī)動車排放污染物檢測儀數(shù)量的不斷增多，加大了北京市計量檢測科學(xué)研究院的工作量，為全國各地區(qū)的遙測儀使用機(jī)構(gòu)增加了溯源困難。由北京市計量檢測科學(xué)研究院牽頭起草的國家《遙感式機(jī)動車排放污染物檢測儀校準(zhǔn)規(guī)范》已進(jìn)入審核報批階段，預(yù)計于2020年出臺，將為全國范圍內(nèi)各省市計量機(jī)構(gòu)具備遙感式機(jī)動車排放污染物檢測儀的計量校準(zhǔn)能力提供技術(shù)依據(jù)，遙感式機(jī)動車排放污染物檢測儀的計量校準(zhǔn)現(xiàn)狀有望得到極大改善。

二、遙感式機(jī)動車排放污染物檢測儀的計量方法分析

1.計量項目概況

參照即將出臺的《遙感式機(jī)動車排放污染物檢測儀校準(zhǔn)規(guī)范》審定稿，遙感式機(jī)動車排放污染物檢測儀的校準(zhǔn)項目包括：污染物排氣分析系統(tǒng)、污染物不透光分析系統(tǒng)、現(xiàn)場速度誤差、現(xiàn)場加速度誤差、測量道路傾斜角、氣象儀器等校準(zhǔn)。其中，污染物排氣分析系統(tǒng)和不透光分析系統(tǒng)的示值誤差和重復(fù)性校準(zhǔn)是遙測儀計量的主要校準(zhǔn)項目，直接反映機(jī)動車排放污染物中CO、CO2、HC、NO含量及顆粒物不透光度的檢測準(zhǔn)確度。現(xiàn)場速度和加速度等校準(zhǔn)項目關(guān)系到氣體含量和不透光度檢測時的現(xiàn)場條件，保證了開放性環(huán)境中檢測數(shù)據(jù)的有效性和準(zhǔn)確性。另外，對遙感式機(jī)動車排放污染物檢測儀的測量不確定度分析時，需要根據(jù)不同校準(zhǔn)項目分別評定不確定度。

2.污染物排氣分析系統(tǒng)校準(zhǔn)

根據(jù)遙感式機(jī)動車排放污染物檢測儀的工作原理，對機(jī)動車尾氣遙測儀的排氣指標(biāo)進(jìn)行計量時，先將遙感式機(jī)動車排放污染物檢測儀裝置連接并預(yù)熱好，再將專用標(biāo)準(zhǔn)氣罐放置在測量主機(jī)和反射器連接的光路中，保證光軸重合，如圖1所示。

依次向?qū)Ｓ脴?biāo)準(zhǔn)氣罐通入規(guī)定的1號、2號、3號、4號標(biāo)準(zhǔn)氣體，待氣罐中氧氣含量小于0.1×10-2時（保證氣罐內(nèi)空氣排空），記錄機(jī)動車尾氣遙測儀測定值并分別重復(fù)3次，計算每一檢定點的示值誤差。另外，向?qū)Ｓ脴?biāo)準(zhǔn)氣罐通入2號標(biāo)準(zhǔn)氣體，監(jiān)測氣罐中氧氣含量小于0.1%時，記錄儀器測定標(biāo)準(zhǔn)值，取重復(fù)6次后的實驗（相對）標(biāo)準(zhǔn)偏差作為各檢定點的重復(fù)性。

3.污染物不透光分析系統(tǒng)校準(zhǔn)

為了使用光學(xué)的方法定量反映出排氣污染物中黑煙濃度的大小，遙感式機(jī)動車排放污染物檢測儀根據(jù)排放氣體中黑煙顆粒物對不同波長的光具有阻擋作用的原理，使用非分散紅外、近紅外激光等檢測排放氣體的顆粒物不透光度。參考《遙感式機(jī)動車排放污染物檢測儀校準(zhǔn)規(guī)范》審定稿，在對遙測儀污染物不透光分析系統(tǒng)校準(zhǔn)時，使用檢測標(biāo)準(zhǔn)值分別為10%、20%、30%、40%、50%的5種定制標(biāo)準(zhǔn)減光片分別垂直放入光路中，并與檢測光光軸重合，記錄儀器測定值并重復(fù)3次，得到各檢測點的示值誤差。取不透光度值約為30%的標(biāo)準(zhǔn)減光片重復(fù)測量6次后的實驗標(biāo)準(zhǔn)偏差作為各校準(zhǔn)點的重復(fù)性。

相較JJG（京）45-2011，污染物不透光分析系統(tǒng)校準(zhǔn)為新增校準(zhǔn)項目。該項目納入國家校準(zhǔn)規(guī)范，不再參照J(rèn)JG976-2010 《透射式煙度計檢定規(guī)程》，具有校準(zhǔn)依據(jù)統(tǒng)一、校準(zhǔn)過程準(zhǔn)確的優(yōu)點。

4.其他項目校準(zhǔn)

現(xiàn)場速度誤差、現(xiàn)場加速度誤差、測量道路傾斜角、氣象儀器校準(zhǔn)可以保障遙測儀在開放性環(huán)境中檢測排放污染物中CO、CO2、HC、NO含量及顆粒物不透光度時的現(xiàn)場條件符合要求和數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確有效。

現(xiàn)場速度和加速度誤差校準(zhǔn)時，基于進(jìn)口非接觸式標(biāo)準(zhǔn)速度計的采樣時間可達(dá)0.01s，可以采集檢測系統(tǒng)速度的真實變化等原因，選取進(jìn)口非接觸式標(biāo)準(zhǔn)速度計作為標(biāo)準(zhǔn)器。速度校準(zhǔn)時，分別選取20km/h、30km/h、40km/h3個速度值，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)測速儀在試驗車上所測的標(biāo)準(zhǔn)速度值和遙測儀監(jiān)控試驗車的速度測量值，重復(fù)3次，計算3個速度點的速度示值誤差。加速度校準(zhǔn)時，分別選取-1m/s2、1m/s2、2m/s2  3個加速度作為校準(zhǔn)點，參考速度校準(zhǔn)的方法完成加速度示值誤差校準(zhǔn)。

測量道路傾斜角校準(zhǔn)時，采用標(biāo)準(zhǔn)電子水平尺作為標(biāo)準(zhǔn)器并與被測坡度計放置在同一可自由傾斜的平面上，分別選取3°、5°、10°作為標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)點，讀取標(biāo)準(zhǔn)電子水平尺的標(biāo)準(zhǔn)值和被測坡度計的測量值，重復(fù)3次，取平均值計算示值誤差。

氣象儀器的校準(zhǔn)包括溫度、濕度、大氣壓力、風(fēng)速儀測量裝置的校準(zhǔn)。在開放性的遙測儀檢測環(huán)境中，遙感檢測系統(tǒng)的溫度、濕度、大氣壓力及風(fēng)速檢測儀安裝在汽車上，拆卸不方便，因此采用現(xiàn)場比對校準(zhǔn)。溫度、濕度、大氣壓力校準(zhǔn)采用專用標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境測試儀作為標(biāo)準(zhǔn)器。標(biāo)準(zhǔn)器放置于溫度測量裝置最近處，穩(wěn)定30min，在1min間隔內(nèi)重復(fù)3次，按平均值計算示值誤差。風(fēng)速儀校準(zhǔn)時，將標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)速儀和被檢風(fēng)速儀放置在同一標(biāo)準(zhǔn)便攜式風(fēng)道出口處，標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)速分別約為4m/s、5m/s、7m/s時，計算風(fēng)速示值誤差。

三、遙感式機(jī)動車排放污染物檢測儀校準(zhǔn)過程的注意事項

1.標(biāo)準(zhǔn)氣體的選擇

為了保證遙測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，在設(shè)備投入工作前，應(yīng)對設(shè)備進(jìn)行校準(zhǔn)。設(shè)備校準(zhǔn)氣體的濃度一般選取超標(biāo)限值附近，以保證檢測在超標(biāo)限值附近的氣體有更高的準(zhǔn)確度。常用的遙測設(shè)備根據(jù)工作原理不同分為非分散紅外和近紅外激光兩種，兩種設(shè)備HC氣體檢測的成分不同。非分散紅外設(shè)備氣體檢測組分是CO、CO2、NO和C3H8，近紅外激光設(shè)備氣體檢測組分是CO、CO2、NO和1，3丁二烯。非分散紅外設(shè)備采用如表1所示氣體校準(zhǔn)，近紅外激光遙測設(shè)備可采用表1和表2中氣體校準(zhǔn)。另外，利用中紅外激光技術(shù)檢測C3H8的遙測設(shè)備可采用表1中的氣體校準(zhǔn)。

2.專用標(biāo)準(zhǔn)氣罐的研制

在遙感式機(jī)動車排放污染物檢測儀的排氣指標(biāo)計量時，專用標(biāo)準(zhǔn)氣罐起到了重要的輔助作用。標(biāo)準(zhǔn)氣罐可以為標(biāo)準(zhǔn)氣體提供可靠的檢測狀態(tài)，便于遙測儀非分散紅外、近紅外等激光的正常通過。對遙測儀氣體校準(zhǔn)時，應(yīng)將標(biāo)準(zhǔn)氣體通入專用標(biāo)準(zhǔn)氣罐，當(dāng)氣罐兩側(cè)透明蓋體開啟時激光射入，根據(jù)激光透過不同濃度氣體產(chǎn)生的變化，間接檢測出標(biāo)準(zhǔn)氣體的組分含量。

標(biāo)準(zhǔn)氣罐制作要求嚴(yán)格，最好為金屬材料制作，并經(jīng)發(fā)黑處理，以防止內(nèi)壁產(chǎn)生漫反射，影響測量準(zhǔn)確度。另外，基于透明的光學(xué)材料在檢測光路中影響檢測光的光譜特性，標(biāo)準(zhǔn)氣罐建議使用不透明的材料密封。標(biāo)準(zhǔn)氣罐的直徑最好不小于檢測主機(jī)的接收窗口的直徑，長度大于5cm，并配有進(jìn)氣口和出氣口。北京市計量檢測科學(xué)研究院研制的一種專用標(biāo)準(zhǔn)氣罐如圖2所示。

四、總結(jié)

遙感式機(jī)動車排放污染物檢測儀是檢測機(jī)動車尾氣的重要設(shè)備，被環(huán)境監(jiān)管部門廣泛采用。目前，該設(shè)備測量準(zhǔn)確度和重復(fù)性一般，售價較高，全國普及程度有限，主要用來作為環(huán)境監(jiān)測和行政處罰的依據(jù)。隨著遙測技術(shù)的提高和國家計量技術(shù)規(guī)范的完善，遙感式機(jī)動車排放污染物檢測儀受環(huán)境及路況等條件影響將減小，測量準(zhǔn)確度和重復(fù)性逐步提高，量值溯源和傳遞的現(xiàn)狀將得到顯著改善。
本文刊發(fā)于《中國計量》雜志2019年第10期
作者：上海市計量測試技術(shù)研究院 胡文華?彭潞?吳垠?張洪寶