在抽取式采样中，应先除去气体中的气溶胶、颗粒物和其他干扰物质，然后再输送至分析仪。有以 下三种抽取式系统： 一冷干法； 一热湿法； 一稀释法。 在非抽取式采样中除需要在过滤探头尖端过滤掉可过滤物质的之外，不需要进行其他的样品处理 过程。 附录D和附录E对抽取式采样和样品气体处理系统进行了详细介绍。附录F中介绍了两种原位 式系统。

本文件涉及的分析仪基于以下几种原理： 红外吸收法（CO和CO2）； 顺磁法（O2）； 氧化锆法（O.）； 电化学电池（O2）； 可调谐激光光谱法（TLS)（CO、CO2、O2） 也可使用满足第6章规定的性能特征判定指标要求的其他原理的分析仪。 附录D、附录E和附录F中

6.1性能特征判定指标

表1给出在实验室和现场操作持续进行质量保证和质量控制（QA/）的方式进行性能测定的， 待评估的分析仪和测量系统的性能特征及其判定指标。性能特征的值应满足表1中规定的判定指标的 要求

则定CO含量、CO，含量和O桥梁标准规范范本，含量的AMS的性能

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表1测定CO含量CO，含量和O，含量的AMS的性能特征和判定指标（续）

所用最低测量范围上限的百分比值。 氧气体积分数的百分比值。

测量范围取决于被测 义的不确定度范围。所用的最低 范围的上限应与实际应用术 80%

应记录性能测试期间的环境条件。 性能特征测定所用的工作气体的要求应符合附录G的规定。 AMS性能特征测定值的不确定度应根据测得的性能特征的值，按照GB/T36090进行计算，并应 大到预期的不确定度水平。不确定度计算时所用的性能特征的值可由制造商或用户测定 性能特征的测定方法见附录H。附录I和附录J中给出了性能特征测定及其不确定度的计算 实例。

6.2.2持续质量控制

用户在测量系统的持续运行过程中，应按表2规定的周期，按照测定性能特征的相关方法或附录F 中所述的方法，核查其实际的性能特征。 现场应用过程中所得组分含量测量值的测量不确定度水平应由测量系统的用户根据相应的国际标 准或国家标准确定，并应满足测量目标预期的不确定度标准。 GB/T27418给出了测量不确定度评估方法。现场操作时的测量不确定度不仅受分析仪本身性能

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特征的影响，而且还受以下因素的影响： 采样管线和处理系统； 现场实际条件； 所用的校准气体

为了选择合适的分析仪、采样管线和处理装置，应在现场操作前了解以下相关条件： 环境温度范围； 气体温度范围： 气体中的水蒸气含量； 气体的含尘量； CO含量、CO2含量和O2含量的预期范围； 潜在干扰物质的预期浓度。 为避免较长的响应时间和记忆效应，采样管线应尽可能短。如有必要，应使用旁通泵。如果样品气 体中含尘量很高，则应使用合适的加热过滤器。 在进行气体监测之前，用户应核实是否已执行必要的QA/QC方法。 注：GB/T36090给出了关于QA/QC方法的信息

无论是原位式还是抽取式系统，采样点所采样品均应具有代表性。 在进行采样之前，应确定组分浓度随空间或时间的波动，以获得其空间和时间分布波形。在管道弯 曲及障碍物下游采样有利，应避免在气体停滞点采样。另外，气体的分层可借助采样探头进行研究，可 采集管道截面上不同点的样品，根据检测结果，确定能代表样品平均组成的最佳采样位置。如果没有可 接受的位置可用，则需要多点采样。 通常情况下，因为扩散和瑞流混合，组分的截面浓度是均匀的，在这种情况下，只需要在管道内的某 点采样，一般在管径的K～K处，测定平均浓度。 此外，还应根据人员的安全情况选择采样点

8质量保证和质量控制程序

为了确保将CO含量、CO2含量和O。含量测量值的不确定度保持在测量要求的范围内，QA/QC 很重要，QA/QC程序的结果应形成文件

8.2期间核查和核查频次

在安装后以及连续运行期间，应对AMS的性能特征进行调整和核查。表2列出了性能特征测定 的方法和核查频次的最低要求

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表2运行期间QA/OC的核查项目和核查频次的最低要求

以使用内置的检测用气室或光学过滤器核查分析仪。

用户应证实所使用的标准物质满足附录H中规定的不确定度要求，例如与更高一级的气 质/标准样品进行比较

8.3校准、检定和测量不确定度

AMS的校准和检定应每年进行一次，分析仪在维修后应根据相应的国家标准要求进行校准和 检定。 永久安装的用于持续监控的AMS应与以下项目比较进行校准： a）参考方法； b）有证标准物质。 GB/T36090中给出了AMS校准的方法。 无论采用哪种方式进行校准，都应确定AMS校准时所得测量值的不确定度，不确定度应满足的要 求和评估方法见6.2.2。 每次校准之前，均应按8.2的规定对AMS进行调整和性能测定，以确保所得的测量不确定度在该 车间应用的代表性。

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如无特别说明，测定报告至少应包括以下信息： a）对本文件的引用； b）对测量目标的描述； 气体采样的原理； d） 有关分析仪的信息以及采样和处理管线的描述； 所用的分析仪编号，以及表1中所列出的分析仪的性能特征； 工作范围； 样品气温度、样品气压力和通过光学元件的光程长度（仅适用于原位式测量）； 所用量程气的质量等级和组分含量的详细信息； 关于车间和工艺的描述； 采样车间的编号； K） 为取得代表性样品而采取的措施； 采样点在采样车间中所处的位置描述； m) 车间工艺操作条件的描述； n 采样期间车间工艺的变化； 采样日期、时间和持续时间； P） 相关周期的平均时间； q 测量值[CO含量、CO含量和O2含量测量值在不同单位和状态（湿态和干态)下的换算 录K的规定执行」； 测量不确定度； 所有核查的结果； 与本文件的任何偏差

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表A.1本文件与IS012039.2019的章条编号对照情况（续）

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表A.1本文件与IS012039：2019的章条编号对照情况（续）

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对ISO12039:2019文件中的描述和计算错误的更正及其原因一览表见表C.1。

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对IS012039：2019文件中的描述和计算错误的更正及其原因

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表C.1本文件相比于IS012039.2019的更正及其原因一览表（续）

D.1基于红外吸收技术的测量原理

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红外吸收法（CO含量和CO，含量）

非色散红外吸收法是基于气体分子中不同组成的原子在特定的波长吸收红外光谱，该测量技术利 用的原理如下： a）双光束法 从红外光源发出的光被分成两束，经分配后，一束通过测量气室（样品气室），另一束通过含有红外 性气体（通常为氮气）的参比气室。如果样品气体中含有CO或CO：，则一些红外（IR)能量会被吸收， 到达检测器的IR能量之差与含有的CO含量或CO2含量成正比。检测器的设计使其仅对CO或CO2 的特定波长有响应。 图D.1给出了双光束法NDIR分析仪示意图

图D.1双光束法NDIR分析仪示意图

单光束法至少有以下三种类型： 使用干涉滤光片，一个滤光片在待测气体的吸收波段，另一个滤光片在参比波长，气体浓度是 测量波长和参比波长比值的函数。可采用具有不同带通波长的可调滤光片代替多个滤光片。 在气体滤波相关型（GFC，图D.2)）中，将测量干涉滤光片替换为气体滤光片，其他则与上述方 法相似。气体分析仪由相关轮组成，相关轮由充入CO或CO。等样品气体的滤光片和充入相 关零点气体（N2）的参比气体滤光片以及斩波轮组成。样品气进人样品室后，相关轮和斩波轮 就不断旋转。气体分析仪测量交替通过样品气体滤光片和参比气体滤光片光束的红外吸收差

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异。该方法具有更高的灵敏度，并降低了交叉灵敏度的影响。可以额外使用其他的气体滤光 片以减少其他气体的干扰。 交叉调制型非色散红外分析仪（见图D.3)检测样品气体与参比气体（如脱去NO、SO2等的空 气交替进入测量室所引起的红外吸收差异。所测得的差值由被测物的含量造成，从而消除了 干扰组分的影响。

图D.2气体滤波相关型NDIR分析仪示意图

c）傅里叶变换红外光谱法

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图D.3交叉调制型NDIR分析仪示意图

在FTIR常用的双光束干涉仪（见图D.4）中，从红外源发出的光被准直并定向到分束器。部分光 通过分束器到达反射镜，其余的光反射到另一个反射镜。根据干涉仪的设计，有一个或多个可移动的反 射镜，因此光束将以不同的距离传播。当两束光反射回分束器时，它们之间将存在相位差。离开干涉仪 的组合输出光束的强度随光程差（镜面位置）的变化而变化。这种强度变化的信号称为干涉图，对其进 行傅重叶变换形成光谱图。在FTIR分析仪中，通过记录干涉图，对其进行一些数学信号处理（变迹、滤 皮、相位校正）并计算其傅里叶变换的倒数来获得光谱。根据已建立的光谱图库对得到的光谱进行分 析，以获得目标气体（CO或CO，）的含量

图D.4傅里叶变换红外分析仪示意图

D.2自动测量系统简介

D.2.1冷干抽取式系统

图D.4傅里叶变换红外分析仪示意图（续）

以恒定的气体流量，从气源中抽取一定量的代表性气体。在样品气体进入分析仪之前，过滤掉其中 存在的粉尘。图D.5给出了可实现不同功能的完整测量系统的示意图。 注：基于该原理的分析仪也可用于非抽取式测量。

图D.5冷干抽取式自动测量系统示意

D.5冷干抽取式自动测量系统示意图

D.2.2热湿抽取式系统

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标引序号说明： 采样探头，加热（如有必要）； 颗粒过滤器（内堆叠式或外堆叠式）； 加热采样管线； 采样泵，加热； 带有加热样品室的分析仪。 样品气入口 零点气和量程气人口。 气体出口。

D.3采样和样品气体处理系统的组成部分

湿式加热光学测量系统示

采样探头应选用合适的耐腐蚀材料如不锈钢、硼硅酸盐玻璃、陶瓷，聚四氟乙烯（PTFE)仅适用于 气体温度低于200℃的场合1

应使用过滤器去除颗粒物以保护 过滤器应由陶瓷、PTFE、硼硅酸盐玻璃或烧 洁金属制成。过滤器加热温度应高于水露点或酸露点。建议使用过滤精度为2m的过滤器。过滤器 的尺寸应根据所需的样品流量和制造商提供的单位面积流量来确定。 采样探头和过滤器的温度应至少比气体的水露点或酸露点温度高10℃～20℃

采样管线应由PTFE、四氟乙烯（PFA)或不锈钢制成。管线应在高于可冷凝物质露点（通常是水 或酸露点)15℃的温度下运行。应基于所需的管线长度、管线压降以及所用采样泵的性能，选用合 管径，以提供满足分析仪要求的流量。

应使用除湿系统脱除气体中的水蒸 体量和其中的水蒸气含量进行充分冷却。 对于热湿抽取式系统（见D.2.2），不使用除湿系统

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采样泵用于通过采样系统从管道中连续采集样品。可以选用隔膜泵、金属波纹管泵、喷射泵等。泵 应由耐腐蚀材料制成。采样泵应能为分析仪提供所需的气体流量，为了降低在采样管线中的传输时间 和样品发生物理化学反应的风险，气体流量应大于分析单元所需的流量。 对于热湿抽取式系统（见D.2.2），泵应可在180℃以上的温度下运行

D.3.6 二级过滤器

为了保护泵和分析仪，需要使用二级过滤器以去除残留的颗粒物质。建议使用颗粒过滤精度为 um的过滤器。过滤器材质可以选用PTFE、硼硅酸盐玻璃或烧结金属。过滤器的尺寸应根据所需的 样品流量和制造商提供的单位面积流量来确定。

D.3.7流量调节器和流量计

流量调节器和流量计用于设置所需流量，应由耐腐蚀材料制成。

E.1基于顺磁法、氧化错法和电化学电池法的测量原理

E.1.1顺磁法（O,）

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除了少数儿种物质，天多数气体都是弱顺磁性或逆磁性。氧是强顺磁性的，能被外磁场吸引。利用 亥特性，可以生产专用于氧气的分析仪。 本文件以三种基本检测技术为例： a）哑铃式分析仪（见参考文献[7]) 一个元件，通常是一个扭力天平，形成一个带有抗磁性玻璃球的哑铃，悬浮在一个强且不均匀的磁 汤中。哑铃球被推离磁场最强的部分。当哑铃周围的气体含有氧气时，由于顺磁氧引起的磁场变化，球 本被推离磁场更远。 该系统最初是在不含样品气体的情况下建立的，这样光线就会从反射镜反射到光电池上。在反馈 回路中，电流通过环绕哑铃的铂丝传递，产生电磁复位力矩。该复位力矩使镜面位置复位，因此光电池 将再次检测到反射光。氧气存在时所需的复位量（通过导线的电流）与氧气浓度有关。 典型的哑铃式分析仪的结构示意图如图E.1所示

图E.1顺磁法示意图（哑铃式）

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b）磁风式分析仪 第二种技术使用顺磁效应的温度系数。顺磁系数与热力学温度成反比。如果将强磁场与温度梯度 相结合，则会产生氧气流。流量（磁风)是氧气浓度的函数，可以通过诸如热导率技术进行测量。 磁风式分析仪典型结构示意图如图E.2所示

图E.2顺磁法示意图（磁风式）

第三种技术利用强磁场穿过管道。如果氧气处于不均匀磁场中，因其顺磁性，则会被吸引到磁场较 虽的位置，从而使此处压力增加。此时的压力增加通过载气（N2）从磁场中带出，并通过薄膜电容/麦克 检测器进行检测。 磁气动式分析仪的典型结构示意图如图E.3所示

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E.1.2氧化锆法（O,）

顺磁法示意图（磁气动

氧化锆法使用一种经氧化亿稳定后的氧化错电池（多孔的铂电极覆盖于其内外表面）测量气体中的 氧气含量。当电池被加热到600℃以上的高温，可允许氧离子渗透进入，其晶格层的空位允许氧离子移 动，使电池变成一个氧离子导电的固体电解质。 电池的两个铂电极为氧分子和氧离子互相转化提供了一个催化表面，电池中，高浓度参比气体的 则，氧分子获得电子变成氧离子进入到电解质中。同时，在另一个电极，氧离子失去电子变成氧分子从 电极表面释放。 当电池两侧的氧离子浓度不同时，氧离子就会从高浓度一侧迁移至低浓度一侧，这种离子流动造成 电子不平衡，导致电极间产生电势差，电势差是电池的温度和电池两侧氧气分压比值的函数。 输出电压是温度和样品气体与参比气体中氧气浓度的函数，该函数用公式（E.1)中的能斯特方程 表示：

E 输出电压，单位为伏特（V)； P 气体常数，其值为8.314，单位为焦每摩尔开尔文[J/（mol·K)] T 热力学温度，单位为开尔文（K)； F 法拉第常数，其值为96485，单位为库仑每摩尔（C/mol)； P1 参比气体中氧气分压，单位为千帕(kPa)； P2 过程气体中氧气分压，单位为千帕（kPa）。 注：实际中，某些氧化电池可能不完全遵循能斯特方程

E= 4XF （E.1

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氧化锆法的典型结构示意图如图E.4所示

E.1.3抽取式电化学电池法（O,）

图E.4氧化锆法示意图

如果电氧化性或电还原性气体在电极上产生的电流与气体的分压成正比，电化学电池可用于测定 )2含量。在该电池中，气体通过选择性半渗透膜扩散到电极和电解液。气体在电极上发生反应，反应 产物被运送到相反的电极上，其同样也在发生反应 测量由于阴极/阳极反应产生的电动势(emf)引起的电流。在电极之间维持一种延退电位，以防止 气体组分的氧化可能产生的干扰。 电化学分析仪的典型结构示意图如图E.5所示

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E.2自动测量系统的简介

图E.5电化学电池法示意图

以固定的流量，从气源中抽取一定量的代表性气体，抽取的气体进人分析仪之前，应先过滤掉其中 的颗粒物质。完整的O2测量系统的典型流程与D.2.1中描述的相同（基于NDIR的CO和CO2测 量。

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附录F （资料性） 原位式CO含量、CO，含量和O，含量的测量

E.1基于可调谐激光光谱技术（TLS)原位测量CO含量、CO，含量和O，含量的原理

基于可调谐激光光谱技术（TLS)原位测量CO含量、CO，含量和O城市道路标准规范范本，含量的原理

下面给出原位式TLS的示例。其分析原理是基于用可调谐激光分析仪，直接测量气流中未经处理 的CO含量、CO，含量和O.含量。当需要干态标准条件下的数据时，建议同时测量水蒸气的含量。 注：TLS同样也适用于抽取式系统

F.2原位对穿式测量系统