ГОСТ 8.578-2002

ГОСУДАРСТВЕННАЯ СИСТЕМА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЕДИНСТВА
ИЗМЕРЕНИЙ

ГОСУДАРСТВЕННАЯ ПОВЕРОЧНАЯ СХЕМА
ДЛЯ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ
СОДЕРЖАНИЯ КОМПОНЕНТОВ
В ГАЗОВЫХ СРЕДАХ

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СОВЕТ
ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ, МЕТРОЛОГИИ И СЕРТИФИКАЦИИ
Минск

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Государственным унитарным предприятием «Всероссийский научно-исследовательский институт метрологии им. Д. И. Менделеева» (ГУП «ВНИИМ им. Д. И. Менделеева») Госстандарта России и Межгосударственным техническим комитетом по стандартизации МТК 206 «Эталоны и поверочные схемы»

ВНЕСЕН Госстандартом России

2 ПРИНЯТ Межгосударственным Советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол № 2 от 5 марта 2002 г.)

За принятие проголосовали:

3 Постановлением Государственного комитета Российской Федерации по стандартизации и метрологии от 10 апреля 2002 г. № 143-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 8.578-2002 введен в действие непосредственно в качестве государственного стандарта Российской Федерации с 1 ноября 2002 г.

4 ВЗАМЕН МИ 2001-89

ГОСТ 8.578-2002

Государственная система обеспечения единства измерений

ГОСУДАРСТВЕННАЯ ПОВЕРОЧНАЯ СХЕМА
ДЛЯ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ СОДЕРЖАНИЯ
КОМПОНЕНТОВ В ГАЗОВЫХ СРЕДАХ

State system for ensuring the uniformity of measurements. State verification schedule
for instruments measuring the content of components in gaseous media

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на государственную поверочную схему для средств измерений содержания компонентов в газовых средах (приложение А) и устанавливает порядок передачи размеров единиц: молярной доли - процент (%), массовой концентрации - миллиграмм на кубический метр (мг/м³), массовой доли - процент (%) и объемной доли компонента - процент (%) - от государственного первичного эталона с помощью рабочих эталонов рабочим средствам измерений с указанием погрешностей и основных методов поверки.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 8.315-97 Государственная система обеспечения единства измерений. Стандартные образцы состава и свойств веществ и материалов. Основные положения

ГОСТ 17.2.2.03-87 Охрана природы. Атмосфера. Нормы и методы измерений содержания оксида углерода и углеводородов в отработавших газах автомобилей с бензиновыми двигателями. Требования безопасности

3 Определения

В настоящем стандарте применяют следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 компонент в газовой смеси: Химически однородный газ, входящий в состав газовой смеси.

3.2 содержание компонента: Обобщенное наименование величин (молярной доли компонента, массовой доли компонента, массовой концентрации компонента и других), характеризующих химический состав газовых сред.

В настоящем стандарте характеристики средств измерений приведены в единицах молярной доли и массовой концентрации компонента. Соответствующие значения других величин могут быть найдены путем пересчета с использованием справочных данных о свойствах чистых газов и газовых смесей.

3.3 группа газоаналитических задач (А, Б, В или Г): Совокупность газоаналитических задач, характеризуемых компонентным составом анализируемой газовой среды, измеряемой величиной и диапазоном ее значений, имеющих приблизительно одинаковую степень распространенности и приоритетности.

При отнесении новых газоаналитических задач к группам А, Б, В и Г целесообразно руководствоваться приложением Б.

3.4 воспроизведение единицы [физической величины (величины)]: По [1].

Единицу величины для конкретной газоаналитической задачи воспроизводят путем косвенных измерений данной величины в интервале значений, характерных для этой задачи, посредством эталонов других величин (масса, вместимость, давление, объемный расход газа, сила тока и другие), функционально связанных с измеряемой, и (или) с использованием фундаментальных физических констант.

Воспроизведение единиц для различных газоаналитических задач (далее - задачи) осуществляют с помощью эталонов, находящихся на разных ступенях государственной поверочной схемы.

Воспроизведение единиц для задач группы А осуществляют с помощью государственного первичного эталона, для задач группы Б - с помощью рабочих эталонов 0 разряда - комплексов аналитических и газосмесительной установок, для задач групп В и Г - с помощью эталонных газоаналитических и газосмесительных установок 1-го и 2-го разрядов соответственно.

3.5 рабочий эталон: По [1].

В качестве рабочих эталонов в настоящей государственной поверочной схеме применяют комплексы аналитических, газоаналитических и газосмесительных установок, генераторы чистых газов, источники микропотоков газов и паров и стандартные образцы состава чистых газов и газовых смесей.

3.6 комплекс аналитических, газоаналитических и газосмесительных установок: Рабочие эталоны, применяемые для передачи размера единицы, воспроизведенной государственным первичным эталоном или рабочим эталоном более высокого разряда, и воспроизведения единиц (для задач групп Б, В и Г). В связи с универсальностью входящей в рабочие эталоны аппаратуры их подчиненность государственному первичному эталону по задачам группы А обеспечивает единство измерений по задачам групп Б, В и Г.

Настоящий стандарт распространяется на газоаналитические и газосмесительные установки двух видов:

- специализированные установки, предназначенные для решения конкретных задач;

- установки универсального назначения, используемые в методиках выполнения измерений.

3.7 стандартный образец состава чистого газа (газовой смеси): Стандартный образец с установленными значениями величин, характеризующих содержание компонента (компонентов) в газовых смесях, представляющий собой чистый газ (газовую смесь), хранящийся (хранящуюся) в баллонах под давлением в соответствии с требованиями ГОСТ 8.315.

Под чистыми газами подразумевают газы с наивысшей достижимой в настоящий момент степенью очистки.

3.8 источник микропотока газов и паров: Мера массового расхода компонента химического состава вещества, представляющая собой конструкции различного вида (ампулы, трубки с проницаемыми стенками и другие), заполненные сжиженным чистым газом, легколетучей чистой органической жидкостью или раствором.

Основной метрологической характеристикой источников микропотоков газов и паров является производительность, равная массе вещества, выделяющегося в единицу времени при заданной температуре (мкг/мин).

Метрологические характеристики источника микропотока газов и паров должны отвечать требованиям нормативных документов, устанавливающих порядок и методы передачи размеров единиц.

4 Государственный первичный эталон

4.1 Государственный первичный эталон единиц молярной доли и массовой концентрации компонентов в газовых средах (далее - государственный первичный эталон) включает в себя следующие эталонные комплексы аппаратуры:

- комплекс для аттестации чистых газов и веществ;

- газосмесительный гравиметрический комплекс для воспроизведения единицы молярной доли СО, СО₂, СН₄, NO, NO₂, SО₂, H₂S, NH₃, Ar, O₂, H₂, N₂, He, C₂H₂ и других компонентов в диапазоне 1·10^-2 - 99,4 % на основе первичных эталонных газовых смесей в баллонах под давлением;

- гравиметрический комплекс для воспроизведения единицы массовой концентрации NO₂, SO₂, H₂S, NH₃, Cl₂, HCl, HF и органических компонентов (ацетона, бензола, толуола, о-ксилола, бутанола, метанола, этилацетата, гексана, хлороформа, дихлорэтана, сероуглерода, м-ксилола, n-ксилола и других) на основе первичных эталонных источников микропотоков газов и паров в диапазоне производительности 0,05 - 20,00 мкг/мин;

- комплекс динамического масштабного преобразования для воспроизведения единицы молярной доли СО, СО₂, СН₄, NO, NO₂, SO₂, H₂S, NH₃, Ar, О₂, H₂, N₂, He и других компонентов в промежуточных точках шкалы в диапазоне 1·10^-6 - 1 %;

- комплекс объемного масштабного преобразования для воспроизведения единицы массовой концентрации органических компонентов в промежуточных точках шкалы на основе эталонных источников микропотоков газов и паров в диапазоне производительности 0,1 - 1,0 мкг/мин;

- комплекс для воспроизведения и передачи размера единицы массовой концентрации О₃ в диапазоне 0,01-20,00 мг/м³;

- спектрофотометрический комплекс для передачи размера единицы молярной доли H₂S, SO₂, Сl₂, НСl, NH₃, NO, NO₂ в диапазоне 0,01 - 15,00 %;

- хроматографический комплекс для передачи размера единицы массовой концентрации органических компонентов на основе источников микропотоков газов и паров в диапазоне производительности 0,1 - 20,0 мкг/мин;

- хроматографический комплекс для передачи размера единицы молярной доли компонентов в природном газе в диапазоне измерений основного компонента (метана) 92,5 - 99,7 %;

- оптико-акустический комплекс для передачи размера единицы молярной доли СО, СО₂, СН₄, C₃H₈ и С₆Н₁₄ в диапазоне 1,5·10^-5 - 0,5 %;

- флуоресцентный комплекс для передачи размера единицы молярной доли SO₂ и H₂S в диапазоне 1·10^-7 - 5 %;

- хемилюминесцентный комплекс для передачи размера единицы молярной доли NO, NO₂ и NH₃ в диапазоне 2,0·10^-7 - 0,5 %;

- магнитомеханический интерферометрический комплекс для передачи размера единицы молярной доли О₂, Н₂, СН₄, C₃H₈, Ar и Не в диапазоне 0,5 - 99,5 %;

- электрохимический комплекс для передачи размера единицы массовой концентрации Сl₂, НСl и HF в диапазоне 0,1 - 60,0 мг/м³.

4.2 Государственный первичный эталон воспроизводит единицы молярной доли и массовой концентрации компонентов, основные из которых перечислены в таблице 1, для задач группы А. Диапазоны значений единиц молярной доли и массовой концентрации компонентов, воспроизводимых эталоном, указаны в таблице 1.

Таблица 1 - Характеристики государственного первичного эталона

4.3 Государственный первичный эталон обеспечивает воспроизведение единиц:

- молярной доли фоновых примесей в чистом газе (азоте или синтетическом воздухе) со средним квадратическим отклонением результата измерений S от 7,0·10^-9 % до 1,2·10^-6 % при 10 независимых измерениях при неисключенной систематической погрешности q от 1,4·10^-8 % до 2,0·10^-6 % в зависимости от конкретного компонента;

- молярной доли компонентов в газовых смесях со средним квадратическим отклонением результата измерений S от 1,0·10^-8 % до 1,6·10^-2 % при 10 независимых измерениях при неисключенной систематической погрешности q от 4,2·10^-8 % до 2,0·10^-2 % в зависимости от диапазона измерений;

- массовой концентрации компонентов в газовых смесях со средним квадратическим отклонением результата измерений S от 1,7·10^-4 до 2,4 мг/м³ при 15 независимых измерениях при неисключенной систематической погрешности q от 2,5·10^-4 до 4,2 мг/м³ в зависимости от диапазона измерений.

4.4 Государственный первичный эталон применяют для передачи размера единиц эталонам сравнения методом прямых измерений, рабочим эталонам 0 разряда (комплексы аналитических и газосмесительных установок) методом прямых измерений, сличением с помощью компаратора и сличением с помощью эталонов сравнения и эталонным генераторам чистых газов 1-го разряда методом косвенных измерений (посредством измерений молярной доли примесей от 1·10^-7 % до 5·10^-5 %).

4.5 В качестве эталонов сравнения используют:

- чистые газы (диоксид углерода, оксид углерода, кислород, криптон, ксенон, гелий, водород, азот и другие), хранящиеся в баллонах под давлением;

- чистые газы (азот или синтетический воздух) с нормированным содержанием фоновых примесей, хранящиеся в баллонах под давлением;

- двухкомпонентные газовые смеси, хранящиеся в баллонах под давлением [метан - азот (воздух), пропан - азот (воздух), оксид углерода - азот (воздух), диоксид углерода - азот, водород - азот, кислород - азот, диоксид серы - азот, сероводород - азот, оксид азота - азот, диоксид азота - азот (воздух), аммиак - азот, гексан - азот (воздух) и другие];

- источники микропотоков газов и паров (диоксида серы, сероводорода, диоксида азота, аммиака, хлора, хлористого водорода, фтористого водорода, ацетона, бензола, толуола, о-ксилола, бутанола, метанола, этилацетата, гексана, хлороформа, дихлорэтана, сероуглерода, м-ксилола, n-ксилола и других органических веществ);

- многокомпонентные газовые смеси, хранящиеся в баллонах под давлением, в том числе эталоны сравнения природного газа.

Перечень эталонов сравнения основных типов приведен в приложении В.

4.6 Доверительные границы абсолютной погрешности d и относительной погрешности d₀ эталонов сравнения при доверительной вероятности 0,99 не должны превышать указанных в таблицах В.1-В.6.

4.7 Эталоны сравнения применяют для проведения международных сличений и передачи размеров единиц молярной доли и массовой концентрации компонентов для задач группы А рабочим эталонам 0 и 1-го разрядов методом прямых измерений или сличением с помощью компаратора и рабочим газоанализаторам высокой точности методом прямых измерений.

5 Рабочие эталоны

5.1 Рабочие эталоны 0 разряда

5.1.1 В качестве рабочих эталонов 0 разряда используют комплексы аналитических и газосмесительных установок и стандартные образцы состава газовых смесей 0 разряда. Диапазоны значений определяемых и фоновых компонентов рабочих эталонов 0 разряда указаны в таблице В.7.

Характеристики стандартных образцов состава газовых смесей 0 разряда различных типов устанавливают в технических условиях.

5.1.2 Значения доверительной абсолютной погрешности d рабочих эталонов 0 разряда при доверительной вероятности 0,95 не должны превышать указанных в таблице В.7.

5.1.3 Рабочие эталоны 0 разряда - комплексы аналитических и газосмесительных установок применяют для воспроизведения единицы молярной доли компонентов для задач группы Б и передачи размеров единицы молярной доли компонентов для задач групп А и Б стандартным образцам состава газовых смесей 0 разряда методом прямых измерений.

Стандартные образцы состава газовых смесей 0 разряда применяют для передачи размеров единицы молярной доли компонентов рабочим эталонам 1-го разряда - газоаналитическим и газосмесительным установкам и рабочим газоанализаторам высокой точности методом прямых измерений.

5.2 Рабочие эталоны 1-го разряда

5.2.1 В качестве рабочих эталонов 1-го разряда используют газоаналитические и газосмесительные установки, генераторы озона, генераторы газовых смесей, генераторы чистых газов, стандартные образцы состава чистых газов и газовых смесей 1-го разряда и источники микропотоков газов и паров. Требования к характеристикам рабочих эталонов 1-го разряда приведены в таблице 2.

Характеристики рабочих эталонов 1-го разряда различных типов - стандартных образцов состава чистых газов и газовых смесей и источников микропотоков газов и паров устанавливают в технических условиях.

Таблица 2 - Характеристики рабочих эталонов 1-го разряда

5.2.2 Значения доверительной относительной погрешности d₀ рабочих эталонов 1-го разряда при доверительной вероятности 0,95 не должны превышать указанных в таблице 2.

5.2.3 Рабочие эталоны 1-го разряда - газоаналитические и газосмесительные установки, генераторы озона, генераторы газовых смесей и генераторы чистых газов применяют для воспроизведения единиц молярной доли и массовой концентрации компонентов для задач группы В и передачи размеров единиц: молярной доли компонентов для задач групп А, Б и В - стандартным образцам состава чистых газов и газовых смесей 1-го разряда методом прямых измерений и генераторам озона 2-го разряда сличением с помощью компаратора; массовой концентрации для задач групп А и В - источникам микропотоков газов и паров 1-го разряда и газосмесительным установкам 2-го разряда сличением с помощью компаратора, а также для передачи размеров единиц молярной доли и массовой концентрации рабочим газоанализаторам средней и низкой точности методом прямых измерений.

Стандартные образцы состава чистых газов и газовых смесей 1-го разряда применяют для передачи размера единицы молярной доли компонентов рабочим эталонам 2-го разряда методом прямых измерений или сличением с помощью компаратора и рабочим газоанализаторам средней и низкой точности методом прямых измерений.

Источники микропотоков газов и паров 1-го разряда применяют в составе газосмесительных установок 2-го разряда для передачи размера единицы массовой концентрации рабочим газоанализаторам низкой точности методом прямых измерений.

5.3 Рабочие эталоны 2-го разряда

5.3.1 В качестве рабочих эталонов 2-го разряда используют газоаналитические и газосмесительные установки, генераторы озона, генераторы газовых смесей и стандартные образцы состава чистых газов и газовых смесей 2-го разряда. Требования к характеристикам рабочих эталонов 2-го разряда приведены в таблице 3.

Таблица 3 - Характеристики рабочих эталонов 2-го разряда

Характеристики рабочих эталонов 2-го разряда различных типов - стандартных образцов состава чистых газов и газовых смесей устанавливают в технических условиях.

5.3.2 Значения доверительной относительной погрешности d₀ рабочих эталонов 2-го разряда при доверительной вероятности 0,95 не должны превышать указанных в таблице 3.

5.3.3 Рабочие эталоны 2-го разряда - газоаналитические и газосмесительные установки, генераторы газовых смесей и генераторы озона применяют для воспроизведения единиц молярной доли и массовой концентрации компонентов для задач группы Г и передачи размеров единиц молярной доли и массовой концентрации компонентов для задач групп А, Б, В и Г стандартным образцам состава чистых газов и газовых смесей 2-го разряда методом прямых измерений и сличением с помощью компаратора и рабочим газоанализаторам низкой точности методом прямых измерений.

Стандартные образцы состава чистых газов и газовых смесей 2-го разряда применяют для передачи размеров единиц молярной доли и массовой концентрации компонентов рабочим газоанализаторам низкой точности методом прямых измерений.

6 Рабочие средства измерений

6.1 В качестве рабочих средств измерений используют газоанализаторы всех типов, а также газоаналитические станции, системы и посты, применяемые для измерений содержания компонентов в газовых средах в диапазонах, указанных в таблицах 4 и 5.

6.2 Рабочие газоанализаторы, предназначенные для анализа газовых сред одинакового компонентного состава, относят к одной из трех групп точности: высокой - РСИ-1, средней - РСИ-2 и низкой - РСИ-3.

Пределы допускаемых основных погрешностей - абсолютной D и относительной D₀ - рабочих газоанализаторов не должны превышать указанных в таблицах 4 и 5.

Таблица 4 - Рабочие средства измерений молярной доли компонента

Таблица 5 - Рабочие средства измерений массовой концентрации компонента

ПРИЛОЖЕНИЕ А
(обязательное)

Государственная поверочная схема для средств измерений
содержания компонентов в газовых средах

ПРИЛОЖЕНИЕ Б
(рекомендуемое)

Отнесение газоаналитических задач к группам А, Б, В и Г

Б.1 Газоаналитические задачи относят к группам А, Б, В и Г исходя из степени приоритетности задач и распространенности средств измерений, предназначенных для их решения.

Б.2 К группе А (единицу воспроизводят с помощью государственного первичного эталона) следует относить газоаналитические задачи общегосударственного значения; требования к точности измерений в этих задачах, как правило, устанавливаются государственными стандартами или международными соглашениями.

Пример. Измерение молярной (объемной) доли оксида углерода в выпускных газах автотранспортных средств в диапазоне 0 - 10 %. Для измерений применяют газоанализаторы, которыми оснащены автопредприятия и органы Государственной инспекции безопасности дорожного движения (ГИБДД). Эти газоанализаторы подлежат периодической поверке. Их применение устанавливает ГОСТ 17.2.2.03. Порядок измерений молярной (объемной) доли оксида углерода в выпускных газах при экспорте и импорте автомобилей установлен [2].

Б.3 К группе Б (единицу воспроизводят с помощью рабочих эталонов 0 разряда) следует относить газоаналитические задачи межотраслевого характера, связанные с контролем состава газовых сред, широко распространенных в промышленности.

Пример. Измерение объемной доли аргона в диапазоне 0 - 20 % в технологической смеси, образующейся при разделении воздуха в производстве чистых газов. Для измерений применяют автоматические газоанализаторы на предприятиях различных отраслей промышленности.

Б.4 К группам В и Г (единицу воспроизводят рабочими эталонами 1-го и 2-го разрядов соответственно) следует относить задачи ограниченного распространения, решаемые преимущественно в одной отрасли. Различают их по точности: задачи группы В требуют более высокой точности измерений, чем задачи группы Г.

Примеры

1 Измерение массовой концентрации амидола в воздухе относят к группе В. Эту задачу решают с помощью ограниченного парка газоанализаторов низкой и средней точности, для поверки которых используют газосмесительные установки - генераторы 1-го и 2-го разрядов. Единицу массовой концентрации амидола (мг/м³) воспроизводят с помощью газоаналитической установки 1-го разряда.

2 Измерение формальдегида в воздухе рабочей зоны производственных помещений относят к группе Г. Для измерений применяют экспресс-анализаторы. Единицу массовой концентрации формальдегида (мг/м³) воспроизводят с помощью газоаналитической установки 2-го разряда.

ПРИЛОЖЕНИЕ В
(обязательное)

Характеристики эталонов сравнения и рабочих эталонов 0 разряда

Таблица В.1- Эталоны сравнения - чистые газы

Таблица В.2 - Эталоны сравнения - чистые газы с нормированным содержанием фоновых примесей

Таблица В.3 - Эталоны сравнения - газовые смеси, хранящиеся в баллонах под давлением

Таблица В.4 - Эталоны сравнения - многокомпонентные газовые смеси, фоновый компонент - азот

Таблица В.5 - Эталоны сравнения - источники микропотоков газов и паров

Таблица В.6 - Эталоны сравнения - многокомпонентные газовые смеси природного газа

Таблица В.7 - Рабочие эталоны 0 разряда

ПРИЛОЖЕНИЕ Г
(справочное)

Библиография

[1] РМГ 29-99 Государственная система обеспечения единства измерений. Метрология. Основные термины и определения

[2] Правила ЕЭК ООН № 15 Единообразные предписания, касающиеся утвержденных транспортных средств с двигателями с принудительным зажиганием или с двигателями с воспламенением от сжатия в отношении выделения двигателем загрязняющих газообразных веществ. Метод измерения мощности двигателей с принудительным зажиганием. Метод измерения расхода топлива транспортными средствами. Приняты 20.12.81

СОДЕРЖАНИЕ