AQ1052-2008 矿用二氧化碳传感器通用技术条件

AQ1052-2008 是我国矿用二氧化碳（CO₂）传感器的强制性安全标准，适用于煤矿井下固定安装或携带式使用、采用红外吸收式或其他原理、测量范围为（0~5）% CO₂（体积分数）的矿用传感器（以下简称“传感器”）。该传感器核心作用是实时监测井下CO₂浓度，预警煤自燃、通风不良、瓦斯突出等引发的CO₂超限风险，保障矿井安全生产和作业人员生命安全。标准规定的7项检测项目覆盖结构安全性、遥控操作有效性、计量稳定性、精度准确性、电压适应性、响应及时性、报警有效性七大核心维度，是传感器出厂检验、型式检验、使用中检验及煤矿安全标志认证的核心依据，直接关系到井下CO₂浓度监测的精准性和安全防护的有效性。

1  外观及结构检查

1.1 检测目的

验证传感器的结构完整性、部件装配质量、外观标识规范性及防爆防护性能，确保设备无制造缺陷、部件无损坏缺失，外壳防护性能满足井下潮湿、粉尘、振动等恶劣环境要求，防爆结构符合煤矿安全规定，保障设备长期稳定运行。

1.2 检测对象

传感器整机及所有零部件，包括：外壳（含防爆结构）、CO₂检测单元（气室、光学元件或传感探头）、显示屏、遥控接收装置（若有）、接线端子、报警指示灯、蜂鸣器、铭牌标识、安装固定部件、气路接口（若有）等。

1.3 检测设备与工具

• 标准放大镜（放大倍数≥5倍）：用于观察细微结构、标识及检测单元细节

• 钢直尺（精度≥1mm）：用于测量部件尺寸、隔爆面间隙

• 扭矩扳手：用于检查防爆连接件紧固扭矩（符合 GB 3836 防爆标准要求）

1. 密封性能测试装置：用于验证外壳防尘防水性能（防护等级≥IP54）

￮ 隔爆面粗糙度检测仪（可选）：用于检测防爆面粗糙度是否符合要求

1.4 检测内容与要求

所有项目需全部满足以下要求：

￮ 外观完整性

￮ 外壳无裂纹、变形、凹陷，表面涂层均匀无剥落、锈蚀；防爆外壳的隔爆面无划痕、锈蚀，间隙和粗糙度符合防爆标准要求。

￮ 显示屏无划痕、裂纹，显示清晰无缺笔、残影；遥控接收窗口（若有）无遮挡，接线端子接触良好无氧化。

2. 报警指示灯、蜂鸣器出声口完整，无缺失或堵塞；安装固定部件（支架、法兰、挂扣等）强度满足使用要求。

￮ 结构与装配质量

￮ 所有连接件（螺钉、螺母、卡扣等）紧固可靠，无松动、缺失；防爆连接件的紧固扭矩符合产品技术文件要求。

￮ CO₂检测单元防护装置完好无堵塞（红外传感器光学窗口清洁、电化学式探头过滤装置完整）；气路接口（若有）密封良好，无漏气风险。

3. 内部组件（拆解检验时）安装牢固，无虚焊、脱焊，线路布置整齐，无绝缘层破损；机械传动部件（若有）灵活无卡滞。

￮ 标识规范性

￮ 外壳需有清晰铭牌标识，包含产品名称、型号、生产厂家、出厂编号、制造日期、煤矿安全标志编号、测量范围（0~5）% CO₂、报警点设定值、防爆标志、防护等级、工作电压、输出信号类型、执行标准（AQ1052-2008）等。

￮ 显示屏需标注CO₂浓度单位（% 或 %Vol）、报警标识（如“ALARM”）、电源状态标识；遥控操作按键（若有）旁需有清晰功能标识。

1. 接线端子需有清晰的功能标识（如电源正负极、信号输出、报警输出等）；气路接口（若有）需标注“进气”“出气”。

1.5 合格判定规则

2. 所有外观及结构检查项目均满足要求，判定合格。

3. 若存在外壳裂纹、防爆面损伤、检测单元堵塞、标识缺失等影响设备性能或防爆性能的缺陷，判定不合格。

• 若存在涂层轻微剥落、标识轻微模糊等不影响性能的缺陷，可要求修复后复检；修复后满足要求则判定合格。

2  遥控器调校功能

2.1 检测目的

验证传感器遥控调校功能的可靠性和操作有效性，模拟井下现场无需断电开盖即可完成的调零、校准、报警点设定等操作，确保设备在运行过程中可便捷维护，避免开盖操作引发的防爆性能失效或瓦斯泄漏风险。

2.2 检测对象

传感器的遥控接收系统与调校功能逻辑，包括遥控器与传感器的通信距离、抗干扰能力，以及遥控调零、遥控校准、报警点遥控设定等功能（无遥控功能的传感器无需进行本项测试）。

2.3 检测设备与环境

• 核心设备

1. 原厂配套遥控器：功能完整，电池电量充足

￮ 标准CO₂校准气样：0% CO₂（新鲜空气）、1.0% CO₂、3.0% CO₂，精度等级≥0.2级

￮ 气样校准装置：能稳定控制气样流量和浓度，适配传感器气路接口

￮ 钢卷尺（精度≥1mm）：用于测量遥控通信距离

2. 检测环境

￮ 温度20℃±5℃，相对湿度≤80%

￮ 无强电磁干扰、无CO₂气体积聚

3. 传感器通电预热≥30min，处于正常工作状态

2.4 检测内容与要求

￮ 遥控通信性能测试

￮ 在无遮挡环境下，将遥控器与传感器接收窗口对正，逐步增大间距，直至遥控信号失效；有效通信距离应≥10m（产品技术文件有更高要求的，按文件执行）。

￮ 在有效距离内，遥控操作响应及时（响应时间≤2s），无延迟、无指令丢失现象；在有轻微遮挡（如薄钢板、巷道支护构件）的情况下，仍能正常通信。

4. 连续发送多组指令（调零、校准、设定），间隔时间≥2s，无指令叠加导致的功能混乱。

￮ 遥控调零功能测试

￮ 向传感器通入新鲜空气（0% CO₂），待示值稳定后，使用遥控器发送调零指令；调零完成后，传感器示值应稳定在0.00% CO₂，示值偏差≤±0.05% CO₂。

1. 调零后观察30min，示值漂移≤±0.05% CO₂，无二次漂移现象。

2. 遥控校准功能测试

3. 分别向传感器通入1.0% CO₂、3.0% CO₂标准气样，待示值稳定后（通气时间≥10min），使用遥控器发送对应浓度点的校准指令。

• 校准完成后，传感器示值与标准气样浓度的偏差应满足本标准4.5条的基本误差限值要求。

• 报警点遥控设定测试

• 使用遥控器设定报警点（如0.5% CO₂或1.5% CO₂，符合煤矿安全规定）；设定完成后需发送“保存”指令，确保参数存储。

• 通入对应浓度的标准气样验证，报警触发浓度与设定值的偏差≤±0.05% CO₂。

2.5 合格判定规则

1. 遥控通信距离、调零、校准、报警点设定功能均正常，示值及设定值偏差满足要求，判定合格。

￮ 若存在通信距离不足、遥控指令无响应、调零/校准后示值偏差超标、设定值不准确等任意一项问题，判定不合格。

￮ 轻微通信干扰问题（如特定角度下指令延迟）可调整遥控天线或接收窗口位置后复检，调整合格则判定合格。

3  显示值稳定性

3.1 检测目的

测定传感器在恒定CO₂浓度环境下（含零点、低浓度、中浓度） 的示值稳定性，验证其在长时间连续工作时的测量精度，避免因示值漂移导致误报警、漏报警，确保全浓度范围监测数据的可靠性。

3.2 检测对象

传感器整机的长期测量稳定性，主要反映CO₂检测单元（红外或其他原理）的稳定性、信号处理电路的抗干扰能力，以及温度、压力补偿功能的有效性。

3.3 检测设备与条件

2. 核心设备

￮ 标准CO₂校准气样：三个浓度点（0% 新鲜空气、1.0% 低浓度、3.0% 中浓度），精度等级≥0.2级

￮ 气样校准装置：能长时间稳定供气，流量控制在传感器规定的工作流量范围内

￮ 秒表（精度≥0.1s）：用于记录监测时间

￮ 数据记录仪（可选）：用于自动记录示值变化

1. 检测条件

2. 环境温度：20℃±2℃

3. 相对湿度：≤75%

1. 大气压力：86~106kPa

￮ 传感器通电预热≥30min，处于正常工作状态

3.4 检测步骤

￮ 零点稳定性测试

￮ 向传感器通入新鲜空气（0% CO₂），连续监测12h；每1h记录一次传感器示值，共记录13组数据（初始值+12次间隔值）。

2. 计算零点漂移量：ΔC₀ = Zui大示值 - Zui小示值

￮ 低浓度稳定性测试

￮ 向传感器通入1.0% CO₂标准气样，待示值稳定后，连续监测12h；每1h记录一次传感器示值，共记录13组数据。

￮ 计算低浓度漂移量：ΔC₁ = Zui大示值 - Zui小示值

￮ 中浓度稳定性测试

1. 向传感器通入3.0% CO₂标准气样，待示值稳定后，连续监测12h；每1h记录一次传感器示值，共记录13组数据。

￮ 计算中浓度漂移量：ΔC₂ = Zui大示值 - Zui小示值

3.5 评定标准

￮ 核心指标要求

2. 零点漂移量：≤±0.05% CO₂（12h内）

￮ 低浓度漂移量（1.0% CO₂）：≤±0.10% CO₂（12h内）

￮ 中浓度漂移量（3.0% CO₂）：≤±0.15% CO₂（12h内）

￮ 测试过程中，传感器无死机、重启、示值跳变等异常现象

3. 合格判定规则

￮ 三个浓度点的漂移量均满足要求，且设备运行正常，判定显示值稳定性测试合格。

▪ 若任意浓度点漂移量超标，或出现示值跳变等异常，需检查CO₂检测单元、温度补偿电路，修复后复检；复检仍不合格则判定不合格。

4  基本误差

4.1 检测目的

测定传感器在全量程（零点、低浓度、中浓度、高浓度） 内的测量基本误差，验证其不同浓度段检测结果的准确性。基本误差是传感器的核心计量性能指标，直接反映设备是否符合矿井全浓度范围CO₂监测的精度要求，是设备能否投入使用的关键判定依据。

4.2 检测对象

传感器整机的全量程测量精度，涵盖CO₂检测单元、信号处理电路、显示系统及温度压力补偿功能的综合性能。

4.3 检测设备与条件

▪ 核心设备

▪ 标准CO₂校准气样：需覆盖传感器全量程（0~5）% CO₂，至少选取5个浓度点：0%（新鲜空气）、0.5%、1.5%、3.0%、5.0% CO₂，气样精度等级≥0.2级

1. 气样校准装置：包含减压阀、流量计、气室，能稳定控制气样流量在传感器规定的工作流量范围内

2. 秒表（精度≥0.1s）：用于控制气样稳定时间

￮ 检测条件

￮ 与显示值稳定性测试的环境条件一致

1. 传感器通电预热≥30min，在新鲜空气中完成调零

4.4 检测步骤

￮ 校准气样测定

￮ 依次将不同浓度的标准CO₂校准气样通入传感器气室，测试顺序按从低浓度到高浓度进行，避免高浓度气样残留影响低浓度测试结果。

￮ 示值读取

2. 待示值稳定后（低浓度点通气时间≥10min，中高浓度点≥15min，满量程点≥20min），读取传感器的示值浓度（重复读取3次，取平均值）。

￮ 气室清洗

￮ 每个浓度点测试完成后，通入新鲜空气清洗气室≥15min（高浓度点清洗时间≥25min），再进行下一个浓度点的测试。

1. 基本误差计算

￮ 基本误差公式：ΔC = C₁ - C₀

2. ΔC：基本误差（% CO₂）

￮ C₁：传感器示值浓度平均值（% CO₂）

￮ C₀：标准气样的实际浓度（% CO₂）

4.5 评定标准

3. 核心指标要求

传感器的基本误差需满足下表规定：

￮ 合格判定规则

￮ 所有测试浓度点的基本误差均满足上表限值要求，判定基本误差测定合格。

4. 若有1个浓度点的误差超标，需重新预热设备并更换标准气样复检；复检仍超标则判定计量性能不合格。

5  工作电压范围

5.1 检测目的

验证传感器在规定工作电压范围内的性能稳定性，模拟井下供电系统电压波动（如电网电压下降、电缆压降等）工况，确保传感器在电压波动范围内仍能正常工作，无示值漂移、功能故障、报警异常。

5.2 检测对象

传感器整机的电压适应性，主要反映电源电路的稳压性能、信号处理电路对电压波动的耐受能力，以及报警功能的电压适应性。

5.3 检测设备与条件

￮ 核心设备

1. 直流稳压电源：输出电压范围覆盖传感器工作电压范围（通常为12~24V DC），精度≥±0.1V

2. 标准CO₂校准气样：1.0%（低浓度）、3.0%（中浓度）CO₂，精度等级≥0.2级

￮ 气样校准装置：能稳定控制气样流量

￮ 万用表：用于测量传感器输入电压和输出信号

1. 检测条件

￮ 与基本误差测定的环境条件一致

￮ 传感器通电预热≥30min，在新鲜空气中完成调零

5.4 检测步骤

￮ 工作电压范围确认

￮ 查阅产品技术文件，确认传感器的额定工作电压和允许电压范围（如额定18V DC，允许范围12~24V DC）。

2. 电压上限测试

￮ 将直流稳压电源输出电压调至允许电压上限（如24V DC），稳定供电≥10min。

￮ 分别向传感器通入1.0%和3.0% CO₂标准气样，待示值稳定后，记录示值与基本误差；检查传感器的显示功能、遥控功能（若有）、报警功能（若触发）、信号输出功能是否正常。

￮ 额定电压测试

1. 将电源电压调至额定工作电压（如18V DC），重复步骤2的测试，作为参考基准。

￮ 电压下限测试

2. 将电源电压调至允许电压下限（如12V DC），稳定供电≥10min。

￮ 重复步骤2的测试，记录示值与基本误差，检查功能是否正常。

5.5 评定标准

￮ 核心指标要求

▪ 在允许电压范围内的任意电压值下，传感器均能正常工作，无死机、重启、功能异常。

▪ 示值基本误差满足本标准4.5条的误差限值要求；报警功能（若测试浓度触发报警）：报警点偏差≤±0.05% CO₂，声光报警正常；信号输出稳定，无漂移。

3. 合格判定规则

￮ 电压上限、下限及额定电压下，传感器性能均满足要求，判定工作电压范围测试合格。

4. 若某一电压点下出现功能异常、示值误差超标或报警异常，判定不合格。

6  响应时间

6.1 检测目的

测定传感器在低浓度、中浓度段对CO₂浓度突变的响应速度，验证其在井下CO₂浓度快速升高时能否及时捕捉浓度变化并触发报警，为作业人员撤离危险区域争取时间。

6.2 检测对象

传感器整机的动态响应性能，主要反映CO₂检测单元的灵敏度、信号处理电路的响应速度及气室的气流交换效率。

6.3 检测设备与条件

￮ 核心设备

1. 标准CO₂校准气样：1.0%（低浓度）、3.0%（中浓度）CO₂，精度≥0.2级

￮ 气样校准装置：带快速切换阀，能实现新鲜空气与校准气样的快速切换，切换时间≤0.5s

￮ 秒表（精度≥0.01s）：用于记录响应时间

￮ 检测条件

￮ 与基本误差测定的环境条件一致

2. 传感器通电预热≥30min，在新鲜空气中完成调零

6.4 检测步骤

￮ 低浓度上升响应时间测试

￮ 将传感器接入气样校准装置，初始状态通入新鲜空气，示值稳定在0% CO₂。

1. 操作快速切换阀，将气路从新鲜空气快速切换为1.0% CO₂标准气样，启动秒表。

￮ 观察传感器示值变化，当示值达到稳定值的90%（即0.9% CO₂）时，停止秒表，记录时间为低浓度上升响应时间。

￮ 中浓度上升响应时间测试

￮ 初始状态通入新鲜空气，示值稳定后，快速切换为3.0% CO₂标准气样，启动秒表。

￮ 当示值达到稳定值的90%（即2.7% CO₂）时，停止秒表，记录时间为中浓度上升响应时间。

2. 重复测试

￮ 低浓度、中浓度上升响应时间各重复测试3次，每次测试间隔需通入新鲜空气清洗气室≥15min（中浓度测试后清洗≥25min）。

￮ 取3次测试结果的平均值作为Zui终响应时间。

6.5 评定标准

1. 核心指标要求

￮ 低浓度上升响应时间 ≤30s

2. 中浓度上升响应时间 ≤40s

￮ 合格判定规则

▪ 低浓度、中浓度上升响应时间均满足要求，判定响应时间测定合格。

▪ 若任意一项响应时间超过限值，需检查检测单元是否堵塞、传感器是否老化，修复后复检；复检仍不合格则判定不合格。

7  报警功能

7.1 检测目的

验证传感器在CO₂浓度达到报警设定值时的声光报警功能及信号输出可靠性，确保不同浓度段的报警点准确、报警信号清晰可辨，且能及时向矿井监控系统传输报警信号，避免CO₂超限漏报。

7.2 检测对象

传感器的报警系统，包括报警点设定、声光报警装置、报警信号输出功能及报警解除逻辑。

7.3 检测设备与条件

▪ 核心设备

▪ 标准CO₂校准气样：报警点附近3个浓度点（报警设定值×80%、报警设定值、报警设定值×120%，常见报警设定值为0.5%或1.5% CO₂），精度≥0.2级

3. 气样校准装置：能稳定控制气样浓度，实现浓度缓慢调节

￮ 声级计：量程30~130dB，精度≥±1dB，用于测量报警声强

1. 照度计：用于测量报警指示灯亮度

2. 万用表/数据采集器：用于检测报警信号输出状态

￮ 检测条件

￮ 环境噪声：≤60dB

1. 环境光线：≤50lx（模拟井下弱光环境）

￮ 传感器通电预热≥30min，在新鲜空气中完成调零

7.4 检测步骤

￮ 报警点设定确认

￮ 查阅产品技术文件，确认报警设定值（如0.5% CO₂）及允许偏差（±0.05% CO₂）。

￮ 报警触发试验

2. 缓慢通入CO₂校准气样，逐步提高浓度，观察示值变化。

￮ 当示值达到报警设定值时，记录报警触发时的实际浓度，检查以下项目：

￮ 声音报警：蜂鸣器应发出连续或间歇的报警声，声强在1m距离处 ≥85dB

1. 光报警：报警指示灯应发出红色闪烁光，亮度在1m距离处 ≥50cd/m²

￮ 信号输出：向监控系统传输的报警信号（如开关量、4~20mA电流信号）应准确、及时，无延迟或丢失

￮ 报警解除试验

2. 报警触发后，缓慢降低气样浓度，当示值降至报警设定值×80%（如0.5% CO₂降至0.4% CO₂）时，检查报警是否自动解除，声光报警停止，显示恢复正常测量状态。

￮ 重复试验

￮ 报警触发与解除过程重复测试3次，观察报警功能的一致性和稳定性；测试故障报警功能（如检测单元故障），故障报警声强≥70dB，指示灯闪烁正常。

7.5 评定标准

1. 核心指标要求

￮ 报警触发浓度与设定值的偏差≤±0.05% CO₂

￮ 声强≥85dB（1m处），光强≥50cd/m²（1m处）

2. 报警解除及时，解除浓度符合设定要求

￮ 3次重复试验无漏报、误报

￮ 故障报警功能正常，声强≥70dB

1. 合格判定规则

￮ 所有报警功能指标均满足要求，判定报警功能试验合格。

￮ 若存在报警点偏差超标、声强/光强不足、报警无法解除、漏报/误报等任意一项问题，判定不合格。

通用检测质量控制要求

2. 环境控制

￮ 所有计量性能检测（基本误差、响应时间、稳定性、工作电压范围）必须在标准温湿度、压力环境下进行。

￮ 气路系统测试时，需使用干燥、清洁的气体，避免水分、油污进入检测单元，影响红外光学元件或电化学传感器的性能。

3. 检测过程中需避免强电磁干扰，防止对遥控通信和信号处理电路造成干扰。

￮ 设备校准

￮ 标准CO₂校准气样需有计量检定证书，在有效期内使用；气样校准装置需定期校准，校准周期不超过12个月。

4. 声级计、照度计、秒表、直流稳压电源等辅助设备需定期计量，确保测量精度。

￮ 遥控器需定期检查电池电量，确保遥控信号强度满足测试要求。

￮ 人员资质

5. 检测人员需熟悉矿用CO₂传感器的工作原理和操作流程，具备煤矿安全仪器检测资质。

￮ 计量性能检测操作人员需持计量检定员证，严格按照标准步骤进行测试和数据计算，重点关注气室清洗时间和示值稳定时间。

￮ 记录与报告

￮ 检测记录需包含传感器型号、出厂编号、校准气样浓度、试验环境、各项目实测数据及现象描述（重点记录示值漂移、报警触发情况等）。

￮ 检测报告需明确判定结果（合格/不合格），对不合格项目需注明缺陷类型和处理建议（如更换检测单元、优化稳压电路等）。

5. 关键安全底线

￮ 7项检测项目均为煤矿安全标志准入和设备使用的强制性项目，全部合格方可入井使用。

￮ 基本误差、报警功能、响应时间为否决项，任意一项不合格，设备严禁用于CO₂监测，需维修校准后重新检验。

￮ 防爆结构完整性直接关系到设备的井下使用安全，若防爆面损伤或外壳裂纹，需立即报废处理，不得修复后使用。