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(jià)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(cè)分析都涉及哪些專業(yè)術(shù)語？測(cè)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(cè)設(shè)備？以下就是一期全面的干貨科普~
 

一、氣體檢測(cè)專業(yè)術(shù)語

1. 檢測(cè)精度（Accuracy）

指測(cè)量值與真實(shí)值之間的接近程度。高精度意味著測(cè)量值很少偏離真實(shí)值。

2. 檢測(cè)量程（Measurement Range）

指檢測(cè)儀器能夠測(cè)量的最小值到值的范圍。

3. 靈敏度（Sensitivity）

指檢測(cè)儀器對(duì)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(cè)到。

4. 重復(fù)性（Repeatability）

指在相同條件下（同樣的測(cè)試方法、測(cè)試環(huán)境、測(cè)試對(duì)象等），多次測(cè)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(cè)量結(jié)果的接近程度，而不是一致性。

6. 分辨率（Resolution）

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

7. 線性度（Linearity）

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

8. 上升時(shí)間（Rise Time）

指檢測(cè)儀器從檢測(cè)到氣體到達(dá)到穩(wěn)定讀數(shù)所需的時(shí)間。

9. 響應(yīng)時(shí)間（Response Time）

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

10. 零點(diǎn)漂移（Zero Drift）

指在沒有被測(cè)氣體的情況下，儀器讀數(shù)隨時(shí)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(diǎn)漂移（Span Drift）

類似于零點(diǎn)漂移，但是指在量程的滿刻度處的讀數(shù)隨時(shí)間的變化。

12. 穩(wěn)定性（Stability）

指檢測(cè)儀器在長(zhǎng)時(shí)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(cè)儀器對(duì)非目標(biāo)氣體的反應(yīng)，可能導(dǎo)致誤報(bào)。

14. 選擇性（Selectivity）

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

15. 恢復(fù)時(shí)間（Recovery Time）

指檢測(cè)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(shí)間。

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

指環(huán)境因素（如溫度、濕度、壓力）對(duì)檢測(cè)儀器性能的影響。

17. 校準(zhǔn)（Calibration）

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

18. 檢出限/檢測(cè)下限（Detection Limit）

指檢測(cè)儀器能夠可靠檢測(cè)到的最小氣體濃度。

19. 量程分辨率（Range Resolution）

指在檢測(cè)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(cè)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(shí)間長(zhǎng)度。

21. 報(bào)警精度（Alarm accuracy）

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

二、氣體檢測(cè)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(gè)相對(duì)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(shí)，會(huì)與氧氣發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生爆炸。

通常用于檢測(cè)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(chǎng)景：工業(yè)環(huán)境中，特別是在涉及易燃物質(zhì)的場(chǎng)所，如化工廠、石油煉廠等。

優(yōu)點(diǎn)：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(cè)二氧化碳（CO?）、氧氣（O?）、氮?dú)猓?/span>N?）、氬氣（Ar）等氣體時(shí)使用該單位。

應(yīng)用場(chǎng)景：主要用于檢測(cè)氧氣濃度，在需要確保充足氧氣供應(yīng)的場(chǎng)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(diǎn)：能夠準(zhǔn)確反映空氣中氧氣的比例，有助于控制和監(jiān)測(cè)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(cè)有毒有害氣體，比如硫化氫（H?S）、氨氣（NH? ）、氟化氫（HF）、（HCL）、氯氣（CL?）等，因?yàn)樗梢跃_地表示極低濃度情況。

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

優(yōu)點(diǎn)：適用于微量物質(zhì)的濃度測(cè)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(gè)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(cè)儀測(cè)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(guó)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(chǎng)景：通常用于檢測(cè)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(píng)估空氣質(zhì)量和健康風(fēng)險(xiǎn)。

優(yōu)點(diǎn)：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(shí)，我們稱這個(gè)場(chǎng)所的可燃?xì)猸h(huán)境爆炸危險(xiǎn)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(jiǎn)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(huì)隨著溫度和氣壓（壓力）等環(huán)境條件的變化而改變，在實(shí)際使用過程中需要同時(shí)測(cè)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(cè)量影響

在溫度條件下，氣體濃度測(cè)量的適用性和準(zhǔn)確性會(huì)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(cè)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?yàn)樗軌蛴行У胤从吵鰵怏w是否達(dá)到可燃范圍，從而預(yù)防潛在的爆炸風(fēng)險(xiǎn)。

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(cè)量中非常有用，例如CO?可以測(cè)量到99%VOL。然而，在溫度條件下，%VOL的準(zhǔn)確性可能會(huì)受到溫度變化的影響，因?yàn)闇囟茸兓瘯?huì)影響氣體的密度和體積，從而影響測(cè)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(cè)量。ppm單位在溫度條件下的適用性較低，因?yàn)槠錅y(cè)量范圍較小，且在高溫環(huán)境中可能會(huì)受到溫度變化的顯著影響。

4. mg/m3

mg/m3常用于測(cè)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(píng)估工人暴露于顆粒物或粉塵的情況時(shí)。在溫度條件下，mg/m3的適用性較高，因?yàn)樗軌蛴行У胤从吵隹諝庵械念w粒物或粉塵濃度，而這些濃度通常不會(huì)因溫度變化而顯著改變。

五、不同檢測(cè)技術(shù)的儀器通常對(duì)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(cè)。

2. 紫外（NDUV）氣體分析儀：ppm、ppb

利用氣體分子對(duì)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(cè)。

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(cè)量，適用于H?、CO、CO?等氣體的檢測(cè)。

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(cè)量，適用于O?、CO、NO、NO?、SO?、CL?等氣體的檢測(cè)。

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(zhǎng)的吸收特性進(jìn)行氣體濃度測(cè)量，適用于CH?、CO?、H?O、NH?等氣體的檢測(cè)。

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(dòng)模式得到測(cè)量結(jié)果，適用于各種有機(jī)和無機(jī)氣體的檢測(cè)。

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(cè)量氣體濃度，而是測(cè)量顆粒物的濃度。利用激光散射原理測(cè)量顆粒物的數(shù)量和大小測(cè)得結(jié)果，適用于粉塵、氣溶膠等顆粒物的檢測(cè)。

8. 擴(kuò)散荷電計(jì)數(shù)（DC）、粒子計(jì)數(shù)（CPC）分析儀：#/cm3

此技術(shù)原理通常不直接測(cè)量氣體濃度，而是測(cè)量顆粒物的數(shù)量。通過測(cè)量微粒所攜帶的電荷以及顆粒物凝結(jié)生長(zhǎng)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(cè)量氣體濃度，而是用于測(cè)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(dòng)傳播時(shí)間的差異，間接測(cè)量流體速度，然后根據(jù)流體速度計(jì)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(gè)人防護(hù)措施

在現(xiàn)場(chǎng)，如果有防護(hù)面具、呼吸器、和防護(hù)眼鏡等個(gè)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(duì)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(kuò)散。

3. 加強(qiáng)企業(yè)日常安全防范

有毒有害化學(xué)品生產(chǎn)、儲(chǔ)存、使用、運(yùn)輸?shù)拳h(huán)境風(fēng)險(xiǎn)源單位應(yīng)按照有關(guān)規(guī)定，制定切實(shí)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(qiáng)日常監(jiān)控，安監(jiān)、環(huán)保、、交通等部門應(yīng)加強(qiáng)對(duì)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(chǎng)后，首先應(yīng)初步了解現(xiàn)場(chǎng)情況，包括事故范圍和泄漏擴(kuò)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(xiǎn)化學(xué)品泄漏警報(bào)，迅速向單位和鄰近地方相關(guān)部門報(bào)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(chǎng)上能正確使用和適應(yīng)。所有進(jìn)入泄漏現(xiàn)場(chǎng)者必須配備必要的個(gè)人防護(hù)用品，特別是高毒類的危險(xiǎn)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(shí)，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(chǎng)，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(chǎng)前，對(duì)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(chǎng)，目的在于中止有害化學(xué)品侵入機(jī)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。