Измеряемая величина: почему не концентрация, а произведение

Детектор открытого пути освещает зону контроля узкополосным излучением на линии поглощения метана, принимает диффузно рассеянный назад сигнал и оценивает ослабление. По закону Бугера – Ламберта – Бера ослабление зависит от произведения числовой плотности молекул на длину пути в поглощающем слое. Разделить сомножители по одному измерению нельзя: протяжённость облака оператору неизвестна, отражающая поверхность возвращает луч с произвольной дистанции.

Отсюда измеряемая величина – интегральная, она же столбовая концентрация. Одно и то же показание 1500 ppm·м даст компактное плотное облако и протяжённое разреженное. Для метролога отсюда следует простое: прибор не измеряет объёмную долю в точке и не может поверяться как точечный газоанализатор подачей смеси на сенсор. Локализация утечки достигается не расчётом, а сканированием – оператор ведёт луч и смотрит, где показание растёт.

Единица ppm·м переводится в проценты НКПР·м через нижний концентрационный предел распространения пламени. Для метана НКПР принимают равным 4,4 % объёмной доли по приложению А ГОСТ Р 52136-2003; сам стандарт отменён, зарубежные справочники дают более узкий интервал воспламенения, 5–15 %. При НКПР 4,4 % один процент НКПР·м соответствует примерно 440 ppm·м.

Рис. 1. Принцип действия детектора открытого пути: перестраиваемый диодный лазер, поглощение на линии метана, диффузное обратное рассеяние

Что именно нормировано в описании типа

Детекторы метана лазерные ГП-ПЛДМ внесены в Государственный реестр средств измерений под номером 99161-26 (приказ Росстандарта от 11.08.2026 № 1601, запись действует до 11.08.2031). Статус средства измерений имеют две модификации – ГП-ПЛДМ-15 Ex и ГП-ПЛДМ-30 Ex. Прочие исполнения линейки в описание типа не входят, и это первое, что сверяется при приёмке: обозначение модификации на шильде должно совпадать с записью в реестре.

Нормированные характеристики модификации ГП-ПЛДМ-30 Ex, на документах которой разобран пример:

Две формы нормирования в одном диапазоне – обычная для газоаналитической техники конструкция: у начала шкалы относительная погрешность росла бы неограниченно, поэтому там нормируют приведённую, а выше переходят на относительную. Нормирующим значением служит верхний предел, то есть 10 % НКПР·м; в поддиапазоне 0–2 % НКПР·м предел абсолютной погрешности получается постоянным и равным одному проценту НКПР·м.

Диапазон измерений и шкала индикации – величины разные

Руководство по эксплуатации приводит шкалу 0–100 000 ppm·м и тут же даёт её эквиваленты: 0–227 % НКПР·м, 0–10 % объёмной доли·м. Сопоставьте с нормированным диапазоном: 0–10 % НКПР·м. Нормирована примерно двадцатая часть того, что прибор способен показать.

Практический вывод для службы: показания выше 10 % НКПР·м – индикация наличия газа и порядка величины, а не результат измерения с нормированной погрешностью. В протокол и в акт такие значения переносить нельзя, их место в журнале обхода. При выборе прибора под задачу смотреть надо на верхний предел диапазона измерений, а не на предельное показание из рекламной таблицы: величины отличаются в двадцать с лишним раз.

Поверка

Для линейки утверждена методика поверки РТ-МП-193-205-2026, интервал между поверками – один год. В открытом доступе методика не размещена: перечень средств поверки, порядок операций и критерии годности берутся из неё самой, запрашивать её нужно у изготовителя или у организации, выполняющей поверку.

Что стоит учесть при планировании работ. Воспроизвести интегральную концентрацию подачей смеси на сенсор невозможно – сенсора в привычном смысле здесь нет. В практике поверки приборов открытого пути эталоном служит герметичная кювета с аттестованным значением интегральной концентрации – с известным произведением объёмной доли метана на оптическую толщину; что предписано конкретно этой линейке, определяет методика. В комплект поставки такая кювета не входит, её наличие оговаривается отдельно, иначе периодическая поверка превращается в отправку прибора на сторону и простой бригады. Кому передавать прибор на поверку – вопрос отдельный: работы выполняют аккредитованные организации, в том числе метрологическая служба ГИКПРОМ.

Результаты поверки подтверждаются сведениями, включёнными в Федеральный информационный фонд по обеспечению единства измерений, – части 4 и 6 статьи 13 того же 102-ФЗ в редакции Федерального закона от 27.12.2019 № 496-ФЗ. Проверять действующую поверку следует по ФГИС «Аршин», а не по наклейке на корпусе: свидетельство и знак поверки оформляются дополнительно, по заявлению владельца.

Зачем прибору статус средства измерений

По статье 9 Федерального закона от 26.06.2008 № 102-ФЗ в сферах государственного регулирования обеспечения единства измерений применяются средства измерений утверждённого типа, прошедшие поверку. Производственный контроль на опасных производственных объектах в перечень таких сфер входит.

Часть дистанционных течеискателей поставляется на российский рынок без утверждения типа – как индикаторы. Индикатор отвечает на вопрос «есть газ или нет», но его показание результатом измерения не является, и подкреплять им протокол, акт обследования или отчётность нельзя. Одного утверждения типа при этом тоже мало: без действующей поверки применять прибор в регулируемой сфере запрещено.

Входной контроль: короткий чек-лист

1.     Обозначение модификации на шильде входит в описание типа – у этой линейки статус средства измерений имеют только ГП-ПЛДМ-15 Ex и ГП-ПЛДМ-30 Ex; прочие исполнения в описание типа не входят.

2.     Заводской номер и год выпуска читаются и совпадают с паспортом.

3.     Маркировка взрывозащиты по описанию типа – 1Ex ib IIC T4 Gb X. Карточки и эксплуатационная документация нередко приводят её сокращённо, без уровня и без знака X; знак X означает особые условия применения, и эти условия надо найти в руководстве.

4.     Сведения о поверке есть в ФГИС «Аршин», интервал – один год.

5.     Диапазон измерений в паспорте записан в процентах НКПР·м, а не предельным показанием в ppm·м.

6.     Расхождения между руководством по эксплуатации и описанием типа встречаются – по ёмкости аккумулятора, времени работы, рабочему давлению, заявленной точности и времени отклика. В протоколы берутся значения описания типа: нормированы именно они.

Рис. 2. Маркировка прибора: взрывозащита 1Ex ib IIC T4 Gb X, IP65 и знак утверждённого типа средства измерений

Частые вопросы

Можно ли поверить детектор открытого пути на обычной поверочной установке для газоанализаторов?

Нет. Установка воспроизводит объёмную долю в потоке, а прибор измеряет произведение концентрации на длину пути. Нужен эталон интегральной концентрации – кювета с аттестованной оптической толщиной.

Как пересчитать ppm·м в проценты НКПР·м?

Через НКПР метана: при 4,4 % объёмной доли один процент НКПР·м равен примерно 440 ppm·м, а верхний предел 10 % НКПР·м – примерно 4400 ppm·м.

Влияет ли на результат угол падения луча на поверхность?

Да. Наибольшая точность достигается при отражении, близком к нормали; наклонное падение и слабо отражающая поверхность снижают уровень принимаемого сигнала, о чём прибор сообщает отдельной подсказкой.

Материал подготовлен специалистами компании ГИКПРОМ (ООО «ГП»), Москва.