一、遙感式機(jī)動(dòng)車(chē)排放污染物檢測(cè)儀的計(jì)量現(xiàn)狀

隨著遙感式機(jī)動(dòng)車(chē)排放污染物檢測(cè)儀的快速發(fā)展，該設(shè)備的計(jì)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(chē)排放有害氣體檢測(cè)儀檢定規(guī)程》。北京市計(jì)量檢測(cè)科學(xué)研究院率先建立了遙感式機(jī)動(dòng)車(chē)排放污染物檢測(cè)儀的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)，可開(kāi)展該項(xiàng)目的檢定和校準(zhǔn)工作。廣東省計(jì)量科學(xué)研究院等少數(shù)計(jì)量檢定機(jī)構(gòu)可依據(jù)DB44/T 594-2009 《在用汽車(chē)排氣污染物限值及檢測(cè)方法（遙感A）》、JB/T 11996-2014 《機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣遙測(cè)設(shè)備 通用技術(shù)要求》對(duì)遙感式機(jī)動(dòng)車(chē)排放污染物檢測(cè)儀開(kāi)展測(cè)試工作。部分省市暫未建立遙感式機(jī)動(dòng)車(chē)排放污染物檢測(cè)儀的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)，無(wú)法開(kāi)展該項(xiàng)目的檢定或校準(zhǔn)。

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

二、遙感式機(jī)動(dòng)車(chē)排放污染物檢測(cè)儀的計(jì)量方法分析

1.計(jì)量項(xiàng)目概況

參照即將出臺(tái)的《遙感式機(jī)動(dòng)車(chē)排放污染物檢測(cè)儀校準(zhǔn)規(guī)范》審定稿，遙感式機(jī)動(dòng)車(chē)排放污染物檢測(cè)儀的校準(zhǔn)項(xiàng)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(chǎng)速度誤差、現(xiàn)場(chǎng)加速度誤差、測(cè)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(cè)儀計(jì)量的主要校準(zhǔn)項(xiàng)目，直接反映機(jī)動(dòng)車(chē)排放污染物中CO、CO2、HC、NO含量及顆粒物不透光度的檢測(cè)準(zhǔn)確度。現(xiàn)場(chǎng)速度和加速度等校準(zhǔn)項(xiàng)目關(guān)系到氣體含量和不透光度檢測(cè)時(shí)的現(xiàn)場(chǎng)條件，保證了開(kāi)放性環(huán)境中檢測(cè)數(shù)據(jù)的有效性和準(zhǔn)確性。另外，對(duì)遙感式機(jī)動(dòng)車(chē)排放污染物檢測(cè)儀的測(cè)量不確定度分析時(shí)，需要根據(jù)不同校準(zhǔn)項(xiàng)目分別評(píng)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(dòng)車(chē)排放污染物檢測(cè)儀的工作原理，對(duì)機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣遙測(cè)儀的排氣指標(biāo)進(jìn)行計(jì)量時(shí)，先將遙感式機(jī)動(dòng)車(chē)排放污染物檢測(cè)儀裝置連接并預(yù)熱好，再將專(zhuān)用標(biāo)準(zhǔn)氣罐放置在測(cè)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(hào)、2號(hào)、3號(hào)、4號(hào)標(biāo)準(zhǔn)氣體，待氣罐中氧氣含量小于0.1×10-2時(shí)（保證氣罐內(nèi)空氣排空），記錄機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣遙測(cè)儀測(cè)定值并分別重復(fù)3次，計(jì)算每一檢定點(diǎn)的示值誤差。另外，向?qū)Ｓ脴?biāo)準(zhǔn)氣罐通入2號(hào)標(biāo)準(zhǔn)氣體，監(jiān)測(cè)氣罐中氧氣含量小于0.1%時(shí)，記錄儀器測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)值，取重復(fù)6次后的實(shí)驗(yàn)（相對(duì)）標(biāo)準(zhǔn)偏差作為各檢定點(diǎn)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(dòng)車(chē)排放污染物檢測(cè)儀根據(jù)排放氣體中黑煙顆粒物對(duì)不同波長(zhǎng)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(cè)排放氣體的顆粒物不透光度。參考《遙感式機(jī)動(dòng)車(chē)排放污染物檢測(cè)儀校準(zhǔn)規(guī)范》審定稿，在對(duì)遙測(cè)儀污染物不透光分析系統(tǒng)校準(zhǔn)時(shí)，使用檢測(cè)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(cè)光光軸重合，記錄儀器測(cè)定值并重復(fù)3次，得到各檢測(cè)點(diǎn)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(cè)量6次后的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差作為各校準(zhǔn)點(diǎn)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(xiàng)目。該項(xiàng)目納入國(guó)家校準(zhǔn)規(guī)范，不再參照J(rèn)JG976-2010 《透射式煙度計(jì)檢定規(guī)程》，具有校準(zhǔn)依據(jù)統(tǒng)一、校準(zhǔn)過(guò)程準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)。

4.其他項(xiàng)目校準(zhǔn)

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

現(xiàn)場(chǎng)速度和加速度誤差校準(zhǔn)時(shí)，基于進(jìn)口非接觸式標(biāo)準(zhǔn)速度計(jì)的采樣時(shí)間可達(dá)0.01s，可以采集檢測(cè)系統(tǒng)速度的真實(shí)變化等原因，選取進(jìn)口非接觸式標(biāo)準(zhǔn)速度計(jì)作為標(biāo)準(zhǔn)器。速度校準(zhǔn)時(shí)，分別選取20km/h、30km/h、40km/h3個(gè)速度值，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)速儀在試驗(yàn)車(chē)上所測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)速度值和遙測(cè)儀監(jiān)控試驗(yàn)車(chē)的速度測(cè)量值，重復(fù)3次，計(jì)算3個(gè)速度點(diǎn)的速度示值誤差。加速度校準(zhǔn)時(shí)，分別選取-1m/s2、1m/s2、2m/s2  3個(gè)加速度作為校準(zhǔn)點(diǎn)，參考速度校準(zhǔn)的方法完成加速度示值誤差校準(zhǔn)。

測(cè)量道路傾斜角校準(zhǔn)時(shí)，采用標(biāo)準(zhǔn)電子水平尺作為標(biāo)準(zhǔn)器并與被測(cè)坡度計(jì)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(diǎn)，讀取標(biāo)準(zhǔn)電子水平尺的標(biāo)準(zhǔn)值和被測(cè)坡度計(jì)的測(cè)量值，重復(fù)3次，取平均值計(jì)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(cè)量裝置的校準(zhǔn)。在開(kāi)放性的遙測(cè)儀檢測(cè)環(huán)境中，遙感檢測(cè)系統(tǒng)的溫度、濕度、大氣壓力及風(fēng)速檢測(cè)儀安裝在汽車(chē)上，拆卸不方便，因此采用現(xiàn)場(chǎng)比對(duì)校準(zhǔn)。溫度、濕度、大氣壓力校準(zhǔn)采用專(zhuān)用標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境測(cè)試儀作為標(biāo)準(zhǔn)器。標(biāo)準(zhǔn)器放置于溫度測(cè)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(jì)算示值誤差。風(fēng)速儀校準(zhǔn)時(shí)，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(shí)，計(jì)算風(fēng)速示值誤差。

三、遙感式機(jī)動(dòng)車(chē)排放污染物檢測(cè)儀校準(zhǔn)過(guò)程的注意事項(xiàng)

1.標(biāo)準(zhǔn)氣體的選擇

為了保證遙測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，在設(shè)備投入工作前，應(yīng)對(duì)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(cè)在超標(biāo)限值附近的氣體有更高的準(zhǔn)確度。常用的遙測(cè)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(cè)的成分不同。非分散紅外設(shè)備氣體檢測(cè)組分是CO、CO2、NO和C3H8，近紅外激光設(shè)備氣體檢測(cè)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(cè)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(cè)C3H8的遙測(cè)設(shè)備可采用表1中的氣體校準(zhǔn)。

2.專(zhuān)用標(biāo)準(zhǔn)氣罐的研制

在遙感式機(jī)動(dòng)車(chē)排放污染物檢測(cè)儀的排氣指標(biāo)計(jì)量時(shí)，專(zhuān)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(cè)狀態(tài)，便于遙測(cè)儀非分散紅外、近紅外等激光的正常通過(guò)。對(duì)遙測(cè)儀氣體校準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)將標(biāo)準(zhǔn)氣體通入專(zhuān)用標(biāo)準(zhǔn)氣罐，當(dāng)氣罐兩側(cè)透明蓋體開(kāi)啟時(shí)激光射入，根據(jù)激光透過(guò)不同濃度氣體產(chǎn)生的變化，間接檢測(cè)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(cè)量準(zhǔn)確度。另外，基于透明的光學(xué)材料在檢測(cè)光路中影響檢測(cè)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(cè)主機(jī)的接收窗口的直徑，長(zhǎng)度大于5cm，并配有進(jìn)氣口和出氣口。北京市計(jì)量檢測(cè)科學(xué)研究院研制的一種專(zhuān)用標(biāo)準(zhǔn)氣罐如圖2所示。

四、總結(jié)

遙感式機(jī)動(dòng)車(chē)排放污染物檢測(cè)儀是檢測(cè)機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣的重要設(shè)備，被環(huán)境監(jiān)管部門(mén)廣泛采用。目前，該設(shè)備測(cè)量準(zhǔn)確度和重復(fù)性一般，售價(jià)較高，全國(guó)普及程度有限，主要用來(lái)作為環(huán)境監(jiān)測(cè)和行政處罰的依據(jù)。隨著遙測(cè)技術(shù)的提高和國(guó)家計(jì)量技術(shù)規(guī)范的完善，遙感式機(jī)動(dòng)車(chē)排放污染物檢測(cè)儀受環(huán)境及路況等條件影響將減小，測(cè)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(guó)計(jì)量》雜志2019年第10期
作者：上海市計(jì)量測(cè)試技術(shù)研究院 胡文華?彭潞?吳垠?張洪寶