朱凤阳

摘 要：阐述了光干涉式甲烷测定器的检定原理，并分析了其维护应用技术。

关键词：测定器；检定原理；折射率；光程

中图分类号：TH83 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.08.155

1 光干涉式甲烷测定器的检定原理

光干涉式甲烷测定器的检定采用压力法。被测环境中没有甲烷气体时，测定器的甲烷室和空气室均充入的是空气，折射率与光程相同，测定器的干涉条纹不产生移动；当被测环境中有甲烷气体时，甲烷室的气体成分会变化，折射率和光程也随之变化，导致干涉条纹发生移动。干涉条纹的移动量与甲烷的体积分数成一定比例，测得该移动量后，便可测量出空气中甲烷的体积分数。当甲烷室和空气室充入的为空气，并改变甲烷室的压力时，甲烷室的气体折射率和光程会随之变化，干涉条纹也会移动。干涉条纹的移动量与施加于甲烷室的压力成比例。在一定的温度条件下，引起相同干涉条纹移动量的甲烷的体积分数与压力的对应关系式为：

. （1）

式（1）中：X为对应压力P的甲烷的体积分数，%CH4 ；P为在环境温度为t时，对应测定器甲烷的体积分数x%CH点的压力值，Pa；t为环境温度，℃。

检定测定器时，采用标准压力计测量施加于测定器甲烷室的压力，由式（1）换算出对应的标准甲烷的体积分数与被检测测定器的示值进行比较。

2 维护应用技术分析

光干涉式甲烷测定器是由光、电和气路三个系统组成的技术性较强的测量仪器。对于仪器的维护而言，与故障的发现和排除具有一定的因果关系，从而科学、有效和快速地作出判断。具体应用技术分析如下。

2.1 光路的维护分析

第一步，光学组件的清理。测定器的各个光学组件用酒精棉球擦洗干净，目镜组要拆卸后才能清理干净。如果目镜组内有气泡、擦痕、胶痕或灰尘等，则会造成光谱不清晰，需要更换组件或彻底清洗。

第二步，光条纹的处理。将各光学组件稳固后，如果目镜组无光或光不清晰，则要找光或校正光条纹。先将气室组卸掉，以便于找光，再将灯丝位置平行于聚光孔，使发出的光通过聚光镜投射到平面镜和折光棱镜上。此时，用一张与折光棱镜同样大小的洁白硬纸条放在折光棱镜上，使光束正对折光棱镜的中央偏右位置，或调整灯泡使光束的中界点在折光棱镜的竖向的中心位置，并定格在折光棱镜右边约1/3处，紧固灯泡座后螺栓，将白纸放在目镜组视场处。光通过平面镜、折光棱镜、平面镜、反光棱镜和物镜后，射到目镜组视场中央。取走白纸后，如果光线左偏或右偏，则可拨动反光棱镜调整；如果光线上偏或下偏，则可拨动粗动螺杆调节。干涉条纹要细、窄、黑和亮。灯泡表面有晕圈会引起条纹粗、暗、虚，应及时更换。平面镜和折光棱镜的表面材料有瑕疵会造成条纹弯曲，确定后应更换。

2.2 电路的维护分析

第一步，灯泡无响应。先观察电池有无存电、灯座断裂、电路不通或灯泡烧毁、电线接头过大或次头产生短路。

第二步，灯泡闪烁。灯泡闪烁是因电路的电线焊接处不牢固、灯泡接触处松动或触点太短、电源正负极触点开关有异物或被氧化、腐蚀等造成的，应使用砂纸打磨氧化点、清理脏物，不可随便更换不符合电池电路的灯泡和配件等，要与原测定器保持一致。

2.3 气路的维护分析

第一步，整机气路加气压后漏气。包括进气口有裂纹、干燥管开裂、皮塞不紧或老化、胶管接头松动或有沙眼、气室漏气、出口管裂开、气路不畅、胶管折压或药品堵塞。对于漏气气路，要按进气顺序逐步排查，以保证其气密性。

第二步，气室漏气是因黏合平行玻璃和气室的胶老化或涂抹不匀、气室之间串气引起的，应将气室包角螺钉拆除，清洗平面玻璃和清除气室表面的黏胶后，将气室一端放在300 W的电炉上加热，黏胶熔化后，均匀地涂在气室表面，装上包角螺钉和气室玻璃后，再放在电炉上加热。当黏胶熔化后，用隔热毛巾垂直轻压，使玻璃密封，加固包角螺钉后即可。

2.4 数据准确度分析

第一步，在正常环境下，干涉条纹通过测微手轮转动使刻度盘零点与指标线对应重合，并调整到条纹最清晰、数据最准确的状态。如果调整物镜组不能使条纹和数据准确，则要用垫锡箔纸在折光棱镜底部宽处和窄处分别对应条纹的窄处和宽处进行调整，并微调物镜距离，直至数据准确，否则示值将产生误差。

第二步，干涉条纹的移动量与测微手轮转动的刻度不一致。测微玻璃弹簧片失灵、微玻璃转动时，与刻度盘的转动不一致将导致读数不准确。平面镜和折射镜的倾角过大或过小会使平面镜的干涉区域过小，进而导致读数不准。

第三步，气室内有水蒸气会使折射率变小、条纹产生漂移和跑负，需在干燥管内加入干燥剂以消除影响。当盘形管气路堵塞仪器的温度升高、压力增大、空气室内气体折射率增大、甲烷室内的气体折射率与空气室内气体折射率的差值减小、干涉条纹跑负时，应清洗或更换盘形管。气室内串气、漏气会影响气体折射率，其他部分漏气均会使示值变小，进而产生误差。

〔编辑：张思楠〕