ICS 13.040.50
M7453
济南计量测试学会团体标准
T/JNM-0003-2024
氢中氧（氧中氢）分析仪校准方法
Specification for calibration of oxygen in hydrogen(hydrogen in oxygen) analyzers
2024-08-30 发布2024-08-31 实施
济南计量测试学会发布
目录
前言..................................................................................................................................................................... I
1 范围................................................................................................................................................................. 1
2 引用文件......................................................................................................................................................... 1
3 概述................................................................................................................................................................ 1
4 技术要求........................................................................................................................................................ 1
5 校准条件........................................................................................................................................................ 2
6 校准项目和校准方法.................................................................................................................................... 3
6.1 示值误差............................................................................................................................................. 3
6.2 重复性.................................................................................................................................................. 3
6.3 响应时间............................................................................................................................................. 4
6.4 报警功能............................................................................................................................................. 4
6.5 漂移...................................................................................................................................................... 4
7 校准结果表达.............................................................................................................................................. 5
8 复校时间间隔................................................................................................................................................ 5
附录A(资料性附录) 氢中氧（氧中氢）分析仪测量结果的不确定度评定示例..................................... 6
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I
前言
本标准按GB 1.1-2020 给出的规则起草。
本标准由济南市计量检定测试院提出。
本标准由济南计量测试学会归口。
本标准起草单位：济南市计量检定测试院、河南省日立信股份有限公司、北京东分科技发展有限
公司、山东赛克赛斯氢能源有限公司、山东德瑞克仪器股份有限公司、齐鲁氢能（山东）发展有限公
司、济南大学、齐鲁工业大学。
主要起草人：张文帅、弓剑锋、朱海渤、艾贻霞、张磊、张志辉、李杰先、丁孝涛、李叶祥、于
平、李彦闰、刘功、马磊、孟浩洋、贺海涛、王昕、杜骞、孟宪超、郝群一、张泽琪、张敏、亓正涛、
李嘉、张永海、马振怀、王亚彬、赵延昆、赵爱德、范潇、张国华、李飞、程屾。
T/JNM-0003-2024
1
氢中氧（氧中氢） 分析仪校准方法
1 范围
本标准适用于氢中氧（氧中氢）分析仪（以下简称仪器）的校准，其中氧中氢分析仪量程为0~2%，
氢中氧分析仪量程为0~2%。
2 引用文件
本标准引用了下列文件：
JJG365-2008 电化学氧测定仪
JJG945-2010 微量氧分析仪检定规程
JJG663-1990 热导式氢分析器
JJF 1059.1-2012 测量不确定度评定与表示
DL/T 1462-2015 发电厂在线氢气系统仪表检测规程
凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本规范，凡是不注日期的引用文件，其最新版本
（包括所有的修改单）适用于本规范。
3 概述
氢中氧（氧中氢）分析仪主要用于分析氢气中的氧气以及氧气中的氢气等气体浓度。适用于各种
工业制氢生产过程中的氢气在线检测以及各种制氧过程中的氧气在线检测，并具备报警功能，由气路
系统和电路系统两部分组成，其工作原理是将气体采集后，传感器的输出电信号通过电子线路将模拟
信号放大，转换成被测气体的浓度，其检测原理有电化学法、热导式等。
4 技术要求
4.1 氧中氢分析仪
4.1.1 示值误差
±0.1%。
4.1.2 分辨力
不大于0.01%。
4.1.3 重复性
不大于2%。
4.1.4 响应时间
不超过60s。
4.1.5 报警功能
具备报警功能的仪器，在其测量范围内具备报警设定值，当仪器示值达到报警设定值时，应能自
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2
动报警，报警动作偏差不大于20%。
4.1.6 漂移
不超过0.10%。
4.2 氢中氧分析仪
4.1.1 示值误差
±0.1%。
4.1.2 分辨力
不大于0.01%。
4.1.3 重复性
不超过2%。
4.1.4 响应时间
不超过60s。
4.1.5 报警功能
具备报警功能的仪器，在其测量范围内具备报警设定值，当仪器示值达到报警设定值时，应能自
动报警，报警动作偏差不大于20%。
4.1.6 漂移
不超过0.05%。
5 校准条件
5.1 环境条件
5.1.1 环境温度：（0～40）℃;
5.1.2 相对湿度：≤85%;
5.1.3 通风良好，无被测干扰气体。
5.2 测量标准及其它设备
5.2.1 气体标准物质
氧中氢气体标准物质，浓度约为0.2%、0.4%、1.0%、2.0%。气体标准物质可以直接使用定值不
确定度不大于2%（k=2）的国家二级标准物质。
氢中氧气体标准物质，浓度约为0.2%、0.5%、1.0%、2.0%。气体标准物质可以直接使用定值不
确定度不大于2%（k=2）的国家二级标准物质。
5.2.2 零点气体
氧中氢分析仪：纯氧。
氢中氧分析仪：纯氢。
5.2.3 流量控制器
流量范围一般为100 mL/min~500 mL/min，流量计的准确度等级不低于4 级。
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5.2.4 秒表
分度值不大于0.1s，最大允许误差MPE：±0.5s/d。
5.2.5 减压阀和气路
使用与气体标准物质钢瓶配套的减压阀；减压阀、管路材质对被测气体应无吸附及化学反应。
5.2.6 气体稀释装置
流量示值误差不应大于±1%，重复性不应大于0.5%。
6 校准项目和校准方法
6.1 示值误差
按照仪器使用说明书的要求对仪器进行预热稳定以及零点和量程的校准。
在规定的检测条件下，仪器处于正常工作状态，对于氢中氧分析仪通入浓度约为0.2%、0.5%、
1.0%、2.0%的氢中氧气标准气体中的三种浓度气体，量程为2.0%分析仪选择0.5%、1.0%、2.0%测量
点，量程为1.0%分析仪选择0.2%、0.5%、1.0%测量点；对于氧中氢分析仪通入浓度约为0.2%、0.4%、
1.0%、2.0%的三种浓度气体氧中氢气标准气体，量程为2.0%分析仪选择0.4%、1.0%、2.0%测量点，
量程为1.0%分析仪选择0.2%、0.4%、1.0%测量点，分别记录仪器稳定示值，每点做3 次，取其算术
平均值。按式（1）计算示值误差ΔC:
ΔC = C - Cs ..........................（1）
式中：
ΔC——测量值的示值误差；
C——测量值的算术平均值；
Cs ——气体标准物质的浓度值。
6.2 重复性
在规定的检测条件下，仪器处于正常工作状态，对于氢中氧分析仪和氧中氢分析仪分别通入浓度
值为0.5%的氢中氧气气体标准物质和1.0%的氧中氢气气体标准物质，记录仪器稳定示值，再用零点
校准气体吹扫使仪器示值回零。重复测量6 次，重复性以单次测量的相对标准偏差Sr 来表示，按式
（2）计算仪器的重复性：
. （2）
式中：
Sr ——仪器的重复性；
Ci ——第i 次数值；
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C ——6 次测量值的平均值。
6.3 响应时间
先用零点校准气体通入仪器校准零点，待零点稳定后，向仪器通入浓度值为0.5%的氢中氧气气
体标准物质和1.0%的氧中氢气气体标准物质，用秒表计时，测定从通入标准气体开始到仪器示值达
到标准气体浓度值90%所需时间，按照上述步骤重复测量3 次，取其算术平均值作为仪器的响应时间。
6.4 报警功能
设定仪器报警值，两种仪器分别通入报警设定值1.5 倍的氢中氧气气体标准物质、氧中氢气气
体标准物质，记录仪器显示的报警浓度值，重复测量3 次，检验其报警功能。
6.5 漂移
在规定的检验条件下，仪器处于正常工作状态，通入零点气体，记录稳定示值Cz0；对于氢中氧
分析仪再通入浓度为0.5%的氢中氧气气体标准物质，对于氧中氢分析仪通入1.0%的氧中氢气气体标
准物质，记录稳定示值Cs0。每间隔1h，重复上述步骤记录1 次，连续测量4 次，分别记录氢中氧分
析仪和氧中氢分析仪的稳定示值Cz0、Cs0。
按公式（3）计算零点漂移ΔZi 。
ΔZi = ×100% ..........................（3）
式中：
ΔZi ——零点漂移；
Czi——零点第i 次示值；
Cz0——零点初次示值；
R——仪器量程。
按公式（4）计算量程漂移ΔSi 。
ΔSi = ×100% ..........................（4）
式中：
ΔSi ——量程漂移；
Csi ——通入标准气体后的第i 次示值；
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Cs0 ——通入标准气体后的初次示值；
取ΔZi 中绝对值最大的结果作为仪器的零点漂移，取ΔSi 中绝对值最大的结果作为仪器的量程漂
移。
7 校准结果表达
按本文件进行校准，校准结果应给出测量结果的不确定度（评定示例见附录C）。
经校准后氢中氧（氧中氢）分析仪应出具校准证书，校准结果应在校准证书上反映。校准证书至
少应包括以下信息：
a) 标题：“校准证书”；
b) 实验室名称和地址；
c) 进行校准的地点；
d) 校准证书或报告的编号，页码以及总页数；
e) 客户的名称和地址；
f) 被校仪器的制造单位，名称，型号和编号；
g) 校准单位校准专用章；
h) 校准日期；
i) 本文件所依据的技术规范名称及编号；
j) 本次校准所用有证标准物质和主要测量设备名称，型号，准确度等级或不确定度最大允许误
差，仪器编号，证书（报告）编号和有效期；
k) 校准时的环境温度，相对湿度；
l) 校准结果以及测量不确定度；
m) 对校准规范偏离的说明（若有）；
n) 复校时间间隔的建议；
o) “校准证书”的校准人，核验人，批准人签名及签发日期；
p) 校准结果仅对被校仪器本次测量有效声明；
q) 未经实验室书面批准，部分复制证书或报告的无效声明。
8 复校时间间隔
氢中氧（氧中氢）分析仪复校时间间隔建议为1 年。由于复校时间间隔的长短是由仪器的使用情
况、使用者、仪器本身质量等诸多因素所决定的，因此，送校单位可根据实际使用情况自主确定复校
周期间隔。
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附录A
(资料性附录)
氢中氧（氧中氢）分析仪测量结果的不确定度评定示例
A.1 概述
A.1.1 校准方法：按照本标准方法对仪器进行校准。
A.1.2 环境条件：符合本标准方法规定的环境条件。
A.1.3 测量标准：氢中氧气体标准物质、氧中氢气体标准物质，其相对扩展不确定度应不大于2%，
k=2。
A.1.4 被校仪器：氢中氧分析仪、氧中氢分析仪，其中氧中氢分析仪量程为0~2%，氢中氧分析仪量
程为0~1%。
A.1.5 测量方法：按照仪器使用说明书的要求对仪器进行预热稳定以及零点和量程的校准。
在规定的检测条件下，仪器处于正常工作状态，对于氢中氧分析仪通入浓度约为0.2%、0.5%、
1.0%的氢中氧气标准气体，对于氧中氢分析仪通入浓度约为0.4%、1.0%、2.0%的氧中氢气标准气体，
分别记录仪器稳定示值。每点做3 次，取其算术平均值，按式（A-1）计算示值误差ΔC。
A.2 测量模型
ΔC = C - Cs ..........................（A-1）
式中：
ΔC——测量值的示值误差；
C——测量值的算术平均值；
Cs ——气体标准物质的浓度值。
A.3 不确定度来源
A.3.1 气体标准物质的定值不确定度u(Cs ) 。
A.3.2 测量重复性引入的不确定度u(C) 。
A.4 标准不确定度评定
A.4.1 气体标准物质的定值不确定度u(Cs ) 的评定
采用的氢中氧气体标准物质、氧中氢气体标准物质，其定值相对扩展不确定度为2%，k=2。则
气体标准物质的定值不确定度引入的标准不确定度u(Cs ) 为：
..........................（A-2）
氢中氧气体标准物质：
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校准点0.2%：u = 0.00202%
校准点0.5%：u = 0.00502%
校准点1.0%：u = 0.01%
氧中氢气体标准物质：
校准点0.4%：u = 0.00408%
校准点1.0%：u = 0.0103%
校准点2.0%：u = 0.01994%
A.4.2 测量重复性引入的不确定度u(C)
氢中氧分析仪依次通入浓度为0.202%、0.502%、1.00%的氢中氧气体标准物质，氧中氢分析仪
依次通入浓度为0.408%、1.03%、1.994%的氧中氢气体标准物质，各校准点重复测量10 次，具体测
量数据列入表A.1、表A.2。
表A.1 氢中氧分析仪各校准点测量数据单位：%
标准值1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
0.202 0.19 0.19 0.20 0.19 0.19 0.19 0.20 0.19 0.20 0.19
0.502 0.47 0.48 0.48 0.47 0.48 0.47 0.47 0.47 0.47 0.48
1.00 0.99 1.00 0.99 0.99 1.00 0.99 0.99 0.99 1.00 0.99
表A.2 氧中氢分析仪各校准点测量数据单位：%
标准值1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
0.408 0.44 0.44 0.45 0.44 0.45 0.45 0.44 0.44 0.45 0.44
1.03 0.96 0.97 0.96 0.96 0.97 0.96 0.96 0.97 0.96 0.96
1.994 1.95 1.96 1.95 1.95 1.95 1.95 1.96 1.95 1.95 1.96
各校准点分别按式（A-3）计算标准偏差，本标准规定每个校准点重复测量3 次，取算术平均值
作为仪器示值，故n=3，相应各校准点的标准不确定度u(C) 可按式（A-4）计算。
（A-3）
..........................（A-4）
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各校准点标准偏差s 与标准不确定度u(C) 的计算结果见表A.3。
表A.3 氢中氧分析仪各校准点标准偏差s 与标准不确定度u(C) 的计算结果单位：%
标准值平均值s u(C)
0.202 0.193 0.0048 0.0028
0.502 0.474 0.0052 0.0030
1.00 0.993 0.0048 0.0028
表A.4 氧中氢分析仪各校准点标准偏差s 与标准不确定度u(C ) 的计算结果单位：%
标准值平均值s u(C)
0.408 0.444 0.0052 0.0030
1.03 0.963 0.0048 0.0028
1.994 1.953 0.0048 0.0028
A.5 合成标准不确定度的评定
A.5.1 标准不确定度汇总于表A.5。
表A.5 标准不确定度一览表单位：%
标准不确定度分量符号不确定度来源标准不确定度值
u(Cs1) 氢中氧气体标准物质引入的不确定度
0.00202
0.00502
0.01
u(Cs2) 氧中氢气体标准物质引入的不确定度
0.00408
0.0103
0.01994
u(C1 ) 氢中氧分析仪测量重复性引入的不确定度
0.0028
0.0030
0.0028
u(C2 ) 氧中氢分析仪测量重复性引入的不确定度
0.0030
0.0028
0.0028
A.5.2 合成标准不确定度uc (ΔC) 计算
由于u(Cs ) 与u(C) 互不相关，所以合成标准不确定度uc (ΔC) 可以按式（A-5）计算。
（A-5）
各校准点的合成标准不确定度uc (ΔC) 按式（A-5）计算结果如下：
氢中氧分析仪：
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校准点0.2% ，uc11 = 0.0035%
校准点0.5% ，uc12 = 0.0059%
校准点1.0%，uc13 = 0.011%
氧中氢分析仪：
校准点0.4%，uc21 = 0.0051%
校准点1.0% ，uc22 = 0.011%
校准点2.0%，uc23 = 0.021%
A.6 扩展不确定度
取包含因子k=2，则各校准点示值误差的扩展不确定度按式（A-6）计算：
U = k.uc (ΔC) ..........................（A-6）
氢中氧分析仪：
校准点0.2%，U = 2.uc (ΔC) = 0.007%
校准点0.5%，U = 2.uc (ΔC) = 0.012%
校准点1.0%，U = 2.uc (ΔC) = 0.022%
氧中氢分析仪：
校准点0.4%，U = 2.uc (ΔC) = 0.010%
校准点1.0%，U = 2.uc (ΔC) = 0.022%
校准点2.0%，U = 2.uc (ΔC) = 0.042%
