在 HJ 76-2017 固定污染源烟气(SO2、NOX、颗粒物)排放连续监测系统技术要求及检测方法 标准中,要求进行,要求进行“供电电压变化的影响”等的测试,这实际上是属于型式核准(Type Approval)或者适用性检测的一部分
这里以“供电电压变化的影响”为例,为了验证仪器在恶劣的工业现场供电环境下,是否还能保持数据的准确性
一、 为什么要这么做
分析仪器(CEMS)通常安装在电厂、化工厂、水泥厂等工业现场。这些环境的供电系统与实验室完全不同,进行电压变化测试主要基于以下三个原因:
- 模拟工业现场的“脏电”环境
- 电压波动是常态: 工业现场通常会有大型电机、变频器、压缩机等大功率设备的频繁启停。这会导致电网电压瞬间跌落(Sags)或浪涌(Swells)
- 测试目的: 确保当现场电压在 $220V \pm 10%$(即 198V~242V)范围内波动时,仪器依然能给出准确读数,而不是直接报警、死机或者读数漂移
- 考验仪器内部电源(PSU)的“线性调整率”
- 绝大多数现代分析仪内部都有开关电源(SMPS),将 220V AC 转变为 24V、12V、5V DC。理想情况下无论输入是 190V 还是 240V,输出都应该是稳定的 DC 电压。
- 测试目的: 验证仪器内部电源模块的线性调整率 (Line Regulation) 是否合格
- 保护核心敏感器件
- 分析仪中有几个部件对电压极其敏感,如果内部稳压做不好,直接影响测量值,例如光源、探测器、温控系统等
以“供电电压变化的影响”为例,这其实是一个全球通用的仪器性能指标,不过在不同的认证体系下,称呼和具体要求略有不同
- 欧盟(EU):EN 15267-3 (最严格)
- 美国(US EPA):40 CFR Part 60/75
- 日本(JIS):JIS B 7981 / 7982
- …
鲁棒性设计
除了“供电电压变化的影响”之外,还包括进样流量、环境温度、振动、电压波动等等对输出的影响。从工程设计层面上考虑,这其实是鲁棒性设计的一种体现
- 含义: “鲁棒”是英文 Robust 的音译,原意是强壮、结实。在控制理论和系统工程中,它指的是一个系统在面临内部结构的不确定性或外部环境的干扰时,仍能保持其性能(如稳定性、准确性)维持在可接受范围内的能力。
- 你的例子:
- 理想的仪器:读数 = f(气体浓度)。
- 实际的仪器:读数 = f(气体浓度,电压,温度,流量,振动…)。
- 思维核心: 我们无法消除环境中的电压波动或温度变化(无法消除干扰源),但我们可以通过设计,使得系统对这些变化**“不敏感”**(Insensitive)。
- 通俗比喻: 一个身体素质好的人(鲁棒性强),不管是下雨(电压低)、刮风(流量变)、还是气温骤降(环境温度变),他都能照常跑步,速度不会变慢。