ISO 3173:1974

Road vehicles - Apparatus for measurement of the opacity of exhaust gas from diesel engines operating under steady state conditions

Véhicules routiers — Dispositif pour le mesurage de l'opacité des gaz d'échappement des moteurs diesel fonctionnant en régime stabilisé

General Information

• Status: Withdrawn
• Publication Date: 30-Nov-1974
• Withdrawal Date: 30-Nov-1974
• ICS: 13.040.50 - Transport exhaust emissions
• ICS: 43.180 - Diagnostic, maintenance and test equipment
• Technical Committee: ISO/TC 22 - Road vehicles
• Drafting Committee: ISO/TC 22 - Road vehicles
• Current Stage: 9599 - Withdrawal of International Standard
• Start Date: 23-Sep-1999
• Completion Date: 13-Dec-2025

Relations

• Revised: ISO 11614:1999 - Reciprocating internal combustion compression-ignition engines - Apparatus for measurement of the opacity and for determination of the light absorption coefficient of exhaust gas
• Effective Date: 15-Apr-2008

Standards Content (Sample)

INTERNATIONAL STANDARD.
INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION l MEXAYHAPOAHAJl OPTAHM3ALJWl l-IO CTAHAAPTM3AI[IMH~ORGANISATION INTERNATIONALE DE NORMALISATION
Road vehicles - Apparatus for measurement of the opacity
of exhaust gas from diesel engines operating under steady
state conditions
V&hicules rou tiers - Dispositif pour le mesurage de l’opacite’ des gaz d’khappement des moteurs diesel fonctionnant
en rhgime stabilise’
First edition - 1974-12-15
UDC 621.43.06-74 : 629.1 l-843.6 Ref. No. IS0 3173-1974 (E)
Descriptors : road vehicles, diesel engines, exhaust gas, exhaust emissions, tests, measurement, measuring instruments.
Price based on 26 pages
IS0 (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation
of national standards institutes (IS0 Member Bodies). The work of developing
International Standards is carried out through IS0 Technical Committees. Every
Member Body interested in a subject for which a Technical Committee has been set
up has the right to be represented on that Committee. International organizations,
governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
Draft International Standards adopted by the Technical Committees are circulated
to the Member Bodies for approval before their acceptance as International
Standards by the IS0 Council.
International Standard IS0 3173 was drawn up by Technical Committee
ISO/TC 22, Road vehicles, and circulated to the Member Bodies in November 1973.
It has been approved by the Member Bodies of the following countries :
Iran Switzerland
Austra I ia
Ireland
Austria Thailand
Belgium Italy Turkey
Brazil Netherlands United Kingdom
Czechoslovakia New Zealand U.S.A.
Egypt, Arab Rep. of Poland U.S.S.R.
Yugoslavia
France Romania
Hungary South Africa, Rep. of
The Member Bodies of the following countries ex pressed disapproval of the
unds
document on technical
Y-0
Germany
Japan
Sweden
0 International Organization for Standardization, 1974 l
Printed in Switzerland
CONTENTS
Page
1 Scope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2 Field of application . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3 Principles of opacimeters . . . . . . . . . . . . . . . .
.............
4 Characteristics of opacimeters
..............
4.1 Basicspecification
...............
4.2 Construction specification
...................
4.3 Design details
...........
5 Data and instrumentation requirements
...........
5.1 Data to be supplied by manufacturer
.............
5.2 Instrumentation requirements
...............
6 Installation of opacimeters
................. 4
6.1 Sampling opacimeter
................. 4
6.2 Full flow opacimeter
............. 4
7 Verification of opacimeter types
..............
7.1 Scope and field of application
................
7.2 General considerations
....................
7.3 Definitions
.............
7.4 Data supplied by manufacturer
.............
7.5 Instrumentation requirements
.............
7.6 Verification of instrumentation
. .
7.7 Verification of flow characteristics in relation to internal design
....... 12
8 Verification of in-service conformity of opacimeters
.............. 12
8.1 Scope and field of application
................. 12
8.2 Items to be checked
.................. 12
8.3 Details of checks
............ 12
9 Test report of opacimeter verification
............. 13
9.1 Data supplied by manufacturer
........... 13
9.2 Results of verification of instruments
9.3 Results of verification of flow characteristics
.............. 14
in relation to internal design
Annexes
A Determination of the “mean exhaust gas temperature” in the
smoke chamber of an air-scavenged smokemeter . . . . . . . .
B Statistical tests . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . .
III
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IS0 3173-1974 (E)
INTERNATIONAL STANDARD
Apparatus for measurement of the opacity
Road vehicles -
of exhaust gas from diesel engines operating under steady
state conditions
1 SCOPE
4 CHARACTERISTICS OF OPACIMETERS
This International Standard specifies the general require-
ments and the installation of instruments for measur- 4.1 Basic specification
ing the light obscuration of exhaust gas from diesel
The gas to be measured shall be confined in an enclosure
engines for driving road vehicles, operating under steady
internal surface, or equivalent
having a non-reflective
state conditions. These instruments are generally known as
optical environment.
“opaci meters”. 1 )
In determining the effective I ength of the light path
Clauses 7 and 8 detail the tests which must be made to
through the gas, account shall be taken of the possible
verify that a particular design of opacimeter conforms to
influence of devices protecting the light source and the
this International Standard and the checks which must be
photo-electric cell.
made in service to verify that an opacimeter continues to
conform to this International Standard when in use.
This effective length should be indicated on the apparatus.
Clause 9 gives an example of the type of test report which
The indicating dial of the opacimeter shall have two
shall be used to record the results of the verification tests.
measuring scales, one in absolute units of light absorption
from 0 to 00 (m-l) and the other in obscuration units from
0 to 100 % in relation to the light flux reaching the
2 FIELD OF APPLICATION
photo-electric cell; both scales shall range from 0 at total
flux to full scale at complete obscuration.
This International Standard covers opacimeters for diesel
engines for driving road vehicles. It is not intended to
The opacity of the gas shall be referred to ambient pressure
cover :
and 100 “C.
- free piston engines
4.2 Construction specification
- stationary engines
- marine engines
4.2.1 General
-
engines for rail traction
The design shall be such that in steady state operating
-
engines for aircraft conditions the measuring chamber is filled with smoke of
uniform opacity.
-
engines for agricultural tractors and special vehicles
for use in civil engineering.
This condition shall be deemed to be met if :
a) the variation of opacimeter indicator output over a
period of 10 s, with smoke of constant temperature
3 PRINCIPLE OF OPACIMETERS
having a constant density of about I,7 m-l, measured
with a recorder with a response time of 1 s, is not more
The principle of measurement is that light is transmitted
than 0,075 m-l ;
through a length of the medium to be measured and the
proportion of incident light which reaches a receiver (for b) where the smoke chamber is divided, the mean
example a photo-electric cell) is used to assess the temperature in the different sections does not differ by
obscuration of the medium. more than 7 “C.
1) The specification of the instrument and its installation are based originally on the C.E.C. work embodied in C.E.C. Specifications
No. A-01-T-70 and A-01-M-70 which were drawn up to meet the requirements of Working Party 29 of the Economic Commission for Europe of
the United Nations.
ISO3173=1974(E)
4.2.2 Smoke chamber and opacimeter casing The indicating dial of the opacimeter shall enable an
absorption coefficient of I,7 m-l to be read with an
The impingement on the photo-electric cell of stray light
accuracy of 0,025 m-l.
due to internal reflections or diffusion effects shall be
reduced to a minimum (for example, by finishing internal
of measuring
4.2.6 Adjustment and calibration
surfaces in matt black and by a suitable general layout).
appara tus
The optical characteristics shall be such that the combined
The electric circuit of the photo-electric cell and of the
effect of diffusion and reflection does not exceed 0,l m-l
indicator shall be adjustable so that the pointer can be reset
on the opacity scale when the smoke chamber is filled with
at zero when the light flux passes through the smoke
smoke having an absorption coefficient near to I,7 m-l.
chamber filled with clean air or through a chamber having
identical characteristics.
4.2.3 Light source
With the lamp switched off, and the electric measuring
The light source shall be an incandescent lamp with a
circuit open or short-circuited, the absorption-coefficient
colour temperature in the range from 2 800 to 3 250 K.
scale reading shall be set to 00, and it shall remain at 00 with
the measuring circuit reconnected.
4.2.4 Receiver
An intermediate check shall be carried out with the lamp
The receiver shall consist of a photo-electric cell with a
switched on, by placing in the measuring chamber a screen
spectral response curve similar to the photopic curve of the
representing a gas, whose known absorption coefficient k,
human eye (maximum response in the range 550 to
measured as in 4.2.5, is between 1,6 and I,8 m-l. The value
570 nm, to less than 4 % of that maximum response below
of k should be known to within 0,025 m-l. The check
430 nm and above 680 nm).
consists in verifying that this value corresponds to within
0,05 m-l of the reading obtained on the indicator when the
The design of the electric circuit, including the indicator,
screen is introduced between the light source and the
shall be such that the relationship between the
photo-electric ccl I.
photo-electric cell and the intensity of the light received
does not change over the range of adjustment of the circuit
4.2.7 Pressure of the gas to be measured and of scavenging
and over the operating temperature range of the
air
photo-electric ccl I.
The pressure of the exhaust gas in the smoke chamber shall
4.2.5 Measuring scales
not differ from the atmospheric pressure by more than
4 mbar. The pressure variation of the gas and the scavenging
The light-a on coefficient k is calculated by the
air in the smoke chamber shall not cause the absorption
form ula
coefficient to vary by more than 0,05 m-l in the case of a
#=(I~ xeskL
gas having an absorption coefficient of I,7 m-’ .
The opacimeter shall be equipped with appropriate devices
L is the effective length of the light path through the
for assessing the pressure in the smoke chamber. It shall be
gas;
possible to read these with an accuracy of 0,l mbar.
The limits of pressure variation of the gas and the
&, is the light flux received by the photo-electric cell
scavenging air shall be stated by the manufacturer of the
when the measu ring chamber is fill ed with clean air;
apparatus.
ql is the light f I ux received by the photo-e lectric cell
when the measu ring chamber is full of smoke.
4.2.8
Temperature of the gas to be measured
When the effective length L of a type of opacimeter cannot
The opacimeter shall be equipped with appropriate devices
be assessed directly from its geometry, the effective
for assessing the mean temperature of the gas in the smoke
length L shall be determined :
chamber and the manufacturer shall specify operating
limits. The mean temperature must be indicated to + 5 “C.
-
either by the method described in 7.7.5 b)
At every point in the smoke chamber the temperature of
-
or by correlation with another type of opacimeter
the test gas at the instant of measurement of opacity shall
for which the effective length is known.
be not less than 60 “C and the mean temperature in the
chamber shall be not more than 120 “C.
The relationship between the 0 to 1 00 obscuration
and the formula
the absorption coefficient is given
bY Where the mean operating temperature (t “C) is other than
100 “C the opacimeter reading shall be corrected to 100 “C
by the formula
(t + 273)
=k
k
observed -
corrected
N is a reading on the obscuration scale;
k is the corresponding value of the absorption This temperature range is one in which it is considered that
coefficient. all the water present is in vapour form and all other
ISo3173-1974(E)
limits of scavenge air pressure given in 5.1.3. This
uncondensed non-solid particles (i.e. the amount of
information is only required when a pressure relief valve
uncondensed, unburnt fuel or lubricating oil) is
is fitted in the opacimeter upstream of the smoke
insignificant in normal full-load exhaust smoke. Under
chamber.
these conditions the correction formula for the effect of
If the exhaust smoke contains an
temperature is valid.
abnormal amount of non-solid constituents the correction 5.1.8 Limits of operation of light source, either :
formula may not be valid and a more restricted temperature
a) limits of voltage at the contacts of the light source
range about the 100 “C reference condition is then advised.
and instructions regarding bulb life; or
b) limits of reading with a coloured calibration filter.
4.3 Design details
Any pre-chamber and relief valve before the smoke
which
chamber must not affect the opacity characteristics of the
signi-
gas entering the smoke chamber by more than 0,05 m-l for
gas of I,7 m-l opacity.
Where an opacimeter is designed for intermittent operation 5.1 .I 0 Photo-electric cell spectral characteristics, including
a temperature sensor shail be provided upstream of the its filter if one is used.
by-pass valve controlling entry of the gas into the smoke
chamber. The by-pass system flow levels should be such
5.1.11 Limits of supply voltage within which the
that when set to the manufacturer’s specification the
opacimeter will operate satisfactorily (separate limits for
change of sample temperature between the two by-pass
lamp and blower must be given if these have separate power
positions is less than 5 “C.
supplies).
5.1.12 Technical description of opacimeter including
5 DATA AND INSTRUMENTATION REQUIREMENTS
electrical circuit diagram and dimensioned drawings of
smoke chamber and adjacent areas (for example passages
5.1 Data to be supplied by manufacturer for air and smoke), with tolerances.
5.1.1 Effective length of the smoke column under sample 5.1 .I3 Information on servicing of opacimeter, including
conditions representing the recommended lower limits of intervals between cleaning, and any special operating
temperature and pressure of exhaust gas and the higher precautions particular to the given design including whether
limit of scavenge air pressure (where relevant) and normal the opacimeter is designed for continuous or intermittent
test-bed ambient conditions. operation and, in the latter case, the time for which smoke
must be passed through the opacimeter before a reading
may be taken.
5.1.2 Limits of sample pressure, at the inlet to the smoke
chamber.
5.2 Instrumentation requirements
5.1.3 Limits on scavenge air delivery (where relevant).
5.2.1 Instruments shall fitted to measure the
These should include setting instructions.
following :
5.1.4 Limits of temperature (for example ambient air and
a) Pressu re of exhaust gas at inlet to the smoke
exhaust sample) giving the position of measurement and
chamber.
their relation to mean temperature of the sample gas in the
b) Temperature at poi nt specified by manufacturer for
smoke chamber.
measurement of sample temperature.
5.1.5 Limits on leakage of scavenge air from opacimeter
c) Pressure of scavenge air (if used).
casing and conditions of measurement (where relevant).
d) Temperature of exhaust gas upstream of by-pass (if
fitted).
5.1.6 Instructions relating to dimensional limits on fittings
which may be used, giving equivalent orifices.
e) Voltage at the lamp (unless a separate method using
a coloured filter is provided for checking colour
5.1.7 Flow data :
temperature).
a) Total sample flow to the opacimeter as a function of
f) Output of photo-electric cell circuit (i.e. for
pressure at the inlet to the smoke chamber with exit
indicating the opacity of the exhaust gas).
conditions in accordance with 5.1.6 and at the limits of
scavenge air pressure given in 5.1.3.
5.2.2 Controls shall be fitted for the following :
b) Sample flow through the smoke chamber as a
a) Sensitivity of photo-electric cell circuit.
function of pressure at the inlet to the smoke chamber
with exit conditions in accordance with 5.1.6 and at the
b) Flow of scavenge air.
ISO3173-1974 (E)
6.2 Full flow opacimeter
checking purposes must be
5.2.3 Separate items for
provided as follows :
precautions to be observed are the
The only general
Filter for checking accuracy of the photo-electric following :
a)
cell and its circuit.
- Joints in the connecting pipes between the exhaust
b) Orifice (or equivalent) for checking leakage (when pipe and the opacimeter shall not allow air to enter from
scavenge air is used). outside.
- Pipes connecting the exhaust with the opacimeter
c) Orifice (or equivalent) for checking pressure drop
shall be as short as possible. The pipe system shall be
characteristics of waste pipes.
inclined upwards from the exhaust pipe to the
opacimeter, and sharp bends where soot might
accumulate shall be avoided. Where the opacimeter is
6 INSTALLATION OF OPACIMETERS fitted with a water trap the sample pipe need not rise
continuously providing that there are no bends where
soot and water might accumulate.
6.1 Sampling opacimeter
- A check shall be carried out during the test to ensure
The ratio of the cross-sectional area of the probe to that of
that the requirements of 4.2.7, concerning pressure, and
the exhaust pipe shall not be less than 0,05. Insertion of the
those of 4.2.8, concerning the temperature in the smoke
sampling probe into the exhaust pipe shall not affect the
chamber, are observed.
engine performance.
may also be required
- A cooling system upstream
The probe shall be a tube with an open end facing upstream
from the opac imeter.
on the axis of the exhaust pipe, or of the extension pipe if
one is required. It shall be situated in a section where the
distribution of smoke is approximately uniform. To achieve
7 VERIFICATION OF OPACIMETER TYPES
this, the probe shall be placed as far downstream in the
exhaust pipe as possible (or, if necessary, in an extension
pipe) so that, if D is the diameter of the exhaust pipe at the 7.1 Scope and field of application
probe, the end of the probe is situated in a straight portion
This clause specifies the procedures which shall be adopted
at least 6 D in length upstream of the sampling point and
in order to verify that a given opacimeter type complies
3 D in length downstream. If an extension pipe is used, no
with clauses 4 and 5. It covers full flow and sampling type
air shall be allowed to enter at the joint.
opacimeters, and designs with and without scavenge air. All
The pressure in the exhaust pipe and the characteristics of
parts do not apply to all opacimeters and the applicability
the pressure drop in the sampling line shall be such that the
of any given clause will depend on the details of the
probe collects a sample equivalent to that which would be
including whether it is for use with
opacimeter design,
obtained by isokinetic sampling. If necessary, an expansion
continuous or intermittent operation of the instrument.
tank of sufficient capacity to damp the pulsations, and of
Where possible each heading includes a reference to the
compact design, may be incorporated in the sampling line
particular sub-clause in clauses 4 and 5 to which the test
as near to the probe as possible. A cooler may also be
refers.
fitted. The design of the expansion tank and cooler shall
not unduly disturb the composition of the exhaust gases.
7.2 General considerations
A butterfly valve or other means of increasing the sampling
In order to verify that an opacimeter type complies with
pressure may be placed in the exhaust pipe at least 3 D
the specification it is necessary first to check that certain
downstream from the sampling probe, on condition that
instruments and controls required by the specification are
this does not affect the engine performance.
fitted to the opacimeter and that certain operational limits
The connecting pipes between the probe, the cooling
and data are specified by the manufacturer. The verification
device, the expansion tank (if required) and the opacimeter
test then consists of checking that the characteristics of the
shall be as short as possible while satisfying the pressure and instruments are as required by the specification and that,
within the limits claimed by the manufacturer, the
temperature requirements prescribed in 4.2.7 and 4.2.8.
The pipe shall be inclined upwards from the sampling point opacimeter does in fact satisfy the performance
to the opacimeter, and sharp bends where soot might requirements of the specification. For the verification tests
accumulate shall be avoided. Where the opacimeter is fitted certain instruments may be needed in addition to those
with a water trap the sample pipe need not rise normally fitted to the opacimeter.
continuously providing that there are no bends where soot
In areas where well-known experimental techniques already
and water might accumulate.
exist (for example, optical and electrical) the tests are not
described in detail, but in other cases detailed instructions
A check shall be carried out during the test to ensure that
are given. These instructions may not, however, cover all
the requirements of 4.2.7. concerning pressure and those of
possible designs of opacimeters and test set-up; alternative
4.2.8, concerning the temperature in the smoke chamber
methods will, therefore, be accepted provided that they are
are observed.
ISO3173=1974(E)
equivalent in accuracy and comply with the response This check may be done on an optical bench or by using
requirements of the described method. Wherever recorders screens of neutral density, known to an accuracy of
are used it is essential that any effect of the recorder on the k 0,5 %, or by other suitable equivalent methods. The
response or sensitivity of the circuit should be taken into obscuration scale should be accepted as satisfactory if
the error of the scale is always less than 1 %. This test
acco u n t.
should be made with the normal and the maximum
cell temperature, given by the
photo-electric
7.3 Definitions
manufacturer.
The following symbols are used :
Using screens with a known density, account should be
NOTE -
taken of the fact that the light passing through the screen is not
k
= light absorption coefficient (opacity) of the gas in
exactly proportional to its density, since it is also influenced by
units metre’l (m-l );
reflection on the two borders of the screen between glass and air.
L = effective length of the opacimeter smoke column c) Check that the absorption of the calibrating screen
in metres supplied with the opacimeter, integrated over the range
( m; 1
430 to 680 nm in accordance with the photo-electric cell
N=
reading on opacimeter obscuration scale in per-
and filter characteristics, is within * 0,025 m-l of the
cent (%);
value marked on it.
t
= temperature in degrees Celsius (“C).
d) Check that the calibration filter supplied with the
opacimeter gives an indicator reading within + 0,05 m-l
of the value marked on it.
7.4 Data supplied by manufacturer (5.1)
Check that the data supplied by the manufactu
rer covers all
7.7 Verification of flow characteristics in relation to
the items required by 5.1 of the specification.
internal design
7.5 Instrumentation requirements (5.2) 7.7.1 Temperature distribution (4.2.1 and 4.2.8)
Check that the instrumentation requirements of 5.2 of the
7.7.1.1 OBJECT
specification are met by standard instruments supplied by
the manufacturer.
In order to determine the opacity of gas at 100 “C it is
necessary to show that the temperature indicator provided
does in fact assess the mean
by the manufacturer
7.6 Verification of instrumentation
temperature of the gas in the measuring chamber. This can
be shown by comparing the reading of the temperature
7.6.1 Co/our temperature (4.2.3)
indicator with the results of measurements of temperature
distribution within the smoke chamber. This test also
Check that over the indicated conditions (for example by
permits verification that the minimum and maximum
voltage at the contacts of the bulb or reading with a
temperatures of the gas meet those specified in 4.2.8 and,
coloured checking filter) the colour temperature of the
where a central entry divides the smoke chamber into two,
light source is between 2 800 and 3 250 K.
that the temperature difference between the two halves is
acceptable.
7.6.2 Photo-electric cell response to different wavelengths
and temperatures (4.2.4)
7.7.1.2 PREPARATION OF TEST
Check that the combined photo-electric ceil and filter
For measurement of temperature distribution, arrange-
characteristic has a maximum response in the range 550 to
ments must be made for measurement of tempera-
570 nm, and less than 4 % of that maximum response
ture at different points along the centre line of the
below 430 nm and above 680 nm.
smoke chamber. Any temperature sensor must be held in a
holder which provides good heat insulation and does not
Check that the response of the photo-electric cell is not
unduly affect the flow of gases. An example of a
changed by operation
at the maximum temperature
satisfactory method is to traverse the centre line of the
specified by the manufacturer.
smoke chamber with a thermocouple where the wires, of
about 0,l mm diameter, are joined end to end; with this
7.6.3 Accuracy of measuring circuit and calibration (4.1
system, however, it may be necessary to use a dummy bulb
and 4.2.6)
and photo-electric cell with holes drilled to allow passage of
the wire. A thermocouple must also be provided for
a) Check that the zero of the instrument can be
measuring the temperature of any scavenge air near where it
satisfactorily adjusted over the range of supply voltages
mixes with the smoke.
indicated by the manufacturer and that with the lamp
switched off, the scale reading is infinity irrespective of
whether the measuring circuit is connected or not. 7.7.1.3 TEST PROCEDURE
k the accuracy with exhaust gas heated
b) Chec of the obscuration scale at at Wi th the opacimeter supplied or
least six points between 10% and 95 % obscuration. bution, point
air , measure the temperature distri point,
bY
along the centre line of the smoke chamber and 7.7.2 Steadiness of reading (4.2.1)
the
scavenge air temp te near the mixi
ratur ng zone under the
following stabilised conditions :
7.7.2.1 OBJECT
a) minimum sample temperature and minimum sample
In opacimeters using scavenge air there may be a relatively
flow recommended by the manufacturer (minimum
large region of mixing of air and exhaust gas at the ends of
sample pressure and maximum scavenge air pressure);
the smoke chamber; this mixing may cause vorticity and a
variation of effective length, leading to an unsteadiness and
b) maximum sample temperature and minimum sample
possible error of reading. Similarly where flow in the smoke
flow recommended by the manufacturer (minimum
chamber is divided, for example by a central entry, there is
sample pressure and maximum scavenge air pressure);
a possibility of a variation of flow between the two halves
of the chamber which will also lead to variations of
c) maximum sample temperature and maximum sample
opacimeter readings. The extent of these effects shall be
flow recommended by the manufacturer (maximum
sample pressure and minimum scavenge air pressure). checked. Other designs of opacimeter, for example full flow
designs, may also exhibit unsteadiness of reading and
unsteadiness must, therefore, be checked on all designs.
7.7.1.4 EVALUATION
7.7.2.2 PREPARATION OF TEST
Plot the temperature distribution along the centre line of
the smoke chamber and, for opacimeters which use
The output from the photo-electric cell shall be connected
scavenge air, adjust the temperature distribution for the
to a recorder with a frequency response of about 1 s to
presence of air mixing with smoke, by the method of
90 % of full scale and with a chart speed of at least
annex A and assess as follows :
IO mm/s. The sensitivity shall be such that 4 mm
corresponds to not more than 0,05 m-t at I,7 m-l. To
a) Calculate the mean temperature t,, tb and t, under
ensure constancy of opacity, the exhaust sample shall be
the three test conditions and verify that when expressed
passed through a damping chamber with a volume of at
as absolute temperature (K) they agree within 5 “C with
least 20 times the flow through the sample line in 1 s and
the temperature derived from the indicator provided by
shall be drawn from an engine which has a firing frequency
the manufacturer.
of at least 5 000 per minute.
b) Verify that under test condition (7.7.1.3 a)) the
temperature of the test gas before mixing with scavenge
7.7.2.3 TEST PROCEDURE
air is not less than 60 “C.
Record the output from the photo-electric cell for about
c) Calculate the mean temperature fa and fb under test
10 s while a constant smoke of about 1,7 m-l is passed
conditions 7.7.1.3 a) and b) and verify that
through the opacimeter at the upper and lower sample
pressures.
tb +273
t, +273
The steadiness shall be deemed satisfactory if the difference
between the lowest and highest recorded values is less than
Verify that under test condition 7.7.1.3 c) the maximum
0,075 m-l for each test condition.
mean temperature does not exceed 120 “C.
d) Find the distance lm (from the point of smoke
7.7.3 Internal reflectivity and diffusion (4.2.2)
entry) on the temperature traverse for test condition
7.7.1.3 b) at which the indicated temperature equals the
7.7.3.1 OBJ E CT
mean temperature. For purposes of other parts of the
If the internal surfaces of the smoke chamber are reflective
verification test the temperature at this point will be
or not sufficiently closed to external light, then unwanted
deemed to be equal to the mean temperature of the
reflected or diffused light will be received by the
sample gas in the smoke chamber. But for opacimeters
photo-electric cell. The extent of this effect must be
with a central entry to the smoke chamber determine
I checked.
for the two halves of the smoke chamber
ml and lm2
separately. For purposes of other parts of the
verification test the mean temperature in the smoke
7.7.3.2 PREPARATION OF TEST
chamber will be deemed to be the mean reading of two
The principle of the method is to differentiate between
thermocouples, one in each half, mounted at a distance
reflected/diffused light and direct light by focusing the
+ Im2) from the centre. A suitable design of
03 Vm 1
direct light from the lamp with a lens. Light from diffusion
thermocouple is given in figure 1.
and reflection effects may then be defined as the light
e) For opacimeters with central entry to the smoke which crosses the plane of focus outside the area covered
chamber verify that the mean temperature in the two by the focused image of the lamp filament, for example if
halves does not differ by more than 7 “C under either of the image is a 10 mm diameter circle, any light crossing the
the test conditions. focal plane outside of the 10 mm diameter circle, must be
IS0 3173-1974 (E)
remove the screen and note the new readings. Repeat to
reflected or diffused light. A screen, placed at the plane of
give at least four pairs of readings. (For this test a large
focus, with a central hole slightly larger than the lamp
damping volume may be required in the sample line to
filament image, will allow the light forming the image to
smooth out effects of engine variations; recording of the
pass but will stop most of the reflected and diffused light.
photo-electric cell output is also recommended.)
Measurement of the light with and without the screen gives,
by difference, the reflected and diffused light.1 )
Preparation of test requires replacement of the
7.7.3.4 EVALUATION
photo-electric cell by a lens of focal length and diameter
If the change of readings under the three conditions are A,,
about equal to the diameter of the sensitive part of the
Ab and AC (each an average of at least four values) then the
photo-electric ceil, provision of a matt black screen with a
test set-up is satisfactory if :
central hole slightly larger than the image of the lamp
formed by the lens, and provision to move the
A, < 0,l m-l (this will mainly be light
photo-electric cell to collect light which comes through the
scattered from the lens surface)
hole in the screen.
reflection and diffusion characteristics
and the opacimeter
Arrangements shall be made to allow measurement in two
are satisfactory if :
conditions :
a) The lamp, lens, screen and photo-electric cell shall be - Aa < 0,65 m-t
Ab
fitted in the opacimeter (for example as in figure 3) with and AC - A, < 0,l m-l
the smoke chamber in normal condition (this should not
be a “new” condition but the inside surfaces of the
7.7.4 Photo-electric cell temperature (4.2.4)
smoke chamber should be “conditioned” by passing
smoke through the opacimeter in normal operation).
OBJECT
7.7.4.1
Arrangements should be made for easy removal of the
screen from the light path, and it may be necessary to
Above a certain temperature the sensitivity of the
modify the opacimeter casing so that the screen and
photo-electric cell is changed; this temperature is given by
photo-electric cell can be accommodated inside the
the manufacturer and the object of the test is to verify that
opacimeter casing and the opacimeter can be operated
this is not exceeded under the most severe operating
normally in terms of passage of smoke and (where
conditions of the opacimeter. For this test a thermocouple
relevant) scavenge air.
resting on the surface of the cell/filter assembly shall be
deemed to indicate photo-electric cell temperature.
b) The lamp, lens, screen and photo-electric cell shall
be set up in the same relative positions as in
7.7.4.2 PREPARATION OF TEST
arrangements a) but in a non-reflecting environment. In
a sampling type opacimeter this may be achieved by
A thermocouple shall be placed on the surface of the
removing the smoke tube and part of the casing, painting
photo-electric cell/filter assembly on the axis and facing the
the inside of the remainder of the casing matt black and
light beam. Arrangements shall be made to supply the
carrying out the test in a room with matt black walls.
opacimeter with exhaust gas or air at the highest
temperature and pressure recommended by the
7.7.3.3 TEST PROCEDURE
manufacturer. Arrangements shall be made to heat the
scavenge air supply to the maximum recommended by the
a) With the lamp, lens etc., arranged as in 7.7.3.2 b)
manufacturer.
above, set the electrical circuit sensitivity to give an
indicator reading of I,7 m-t when the lamp is switched
7.7.4.3 TEST PROCEDURE
on. Remove the screen and note the new reading. Repeat
to give at least four pairs of readings.
The exhaust gas or hot air shall be passed through the
opacimeter, otherwise operating normally, until the
b) With the opacimeter arranged as in 7.7.3.2 a) above
temperature of the photo-electric cell has stabilised. This
and screen in position, set the electrical circuit
temperature shall be measured together
with the
sensitivity to give an indicator reading of I,7 m-t units;
temperature and pressure of the gas and the temperature of
remove the screen and note the new reading. Repeat to
the scavenge air.
give at least four pairs of readings.
c) With the opacimeter arranged as in 7.7.3.2 a) above
7.7.4.4 EVALUATION
and screen in position, set the sensitivity to give an
indicator reading of zero when the smoke chamber is
The specification is deemed to be met if the temperature of
filled with clean air.
Pass smoke of about I,7 m-l the photo-electric cell is below the maximum recommended
through the instrument and note the indicator reading;
by the manufacturer.
1) It should be noted that this light does not only come from reflection and diffusion effects in the opacimeter but may also come from light
scattering at the surface of the lens. This scattered light may be reduced by use of a bloomed lens but some remains as a baseline which has to
be taken into account during calculation.
IS0 3173=1974(E)
7.7.5.2.4 Alternative
7.7.5 Effective length (4.2.5)
When it is not possible to control the sample temperature
measurements should be made
to the desired values,
7.7.5.1 OBJECT
separately of the average temperature in the smoke
The effective length, given by the manufacturer, must be chamber of both opacimeters; the opacimeter readings
checked to verify the absolute calibration of the should then be corrected for the difference between the
opacimeter; it can be obtained either by comparison with measured temperature and the average temperature in the
an opacimeter for which the effective length is known or by smoke chamber corresponding to the minimum sample
comparison of readings taken with the opacimeter temperature specified by the manufacturer.
operating normally and when modified so that the smoke
fills a known length. In both cases it is necessary also to
7.7.5.3 COMPARISON OF RESULTS FROM ONE
know the average temperature of the gas in the smoke
OPACIMETER WITH AND WITHOUT MODIFICATION
chamber in order to permit corrections for the difference in
OF OPERATION
temperature between the opacimeter operating normally
and the reference or modified opacimeter.
7.7.5.3.1 Preparation of test
7.7.5.2 COMPARISON WITH A KNOWN OPACIMETER
Provision must be made for rapid modification of the
opacimeter from its normal operating condition (geometric
effective length L) to a condition where the test gas fills a
7.7.5.2.1 Preparation of test
With an opacimeter using scavenge
well-defined length Lo.
The test opacimeter and known opacimeter shall be
air to contain the smoke column a convenient method of
connected for simultaneous sampling. The sample to each
modification is merely to block the scavenge air inlet so
opacimeter shall be controlled to the lower limits of
that the test gas fills the space between the bulb and
temperature and minimum sample flow recommended by
photo-electric cell. The surfaces defining the length Lo will
the manufacturer (minimum sample pressure and maximum
depend on the design of the opacimeter, they may for
scavenge air pressure). Provision shall be made for
example be glass screens or the surface of the bulb and the
measuring the mean temperature, t, in the smoke chamber
surface of the photo-electric cell/filter combination. In the
of the opacimeter under test in accordance with 7.7.1.
latter case the measurement shall be made from the surface
of the bulb nearest to the photo-electric ceil.
7.7.5.2.2 Test procedure
For the actual test the opacimeter should be supplied with
Simultaneous readings shall be taken on the two exhaust gas of constant opacity at the lower limit of
opacimeters with smoke at between 40 and 60 obscuration temperature and sample flow (lowest sample pressure and
units. At least ten readings shall be made. highest scavenge air pressure) specified by the
manufacturer. The output from the photo-electric cell shall
be connected to a recorder with a response time of less than
7.7.5.2.3 Evaluation
I,0 s and sensitivity such that 4 mm corresponds to not
more than 0,05 m-l for a smoke at I,7 m-l. The relation of
reading cal culate the effective I ength
For each obscuration
recorder deflection to obscuration units shall be
by the formula :
determined.
lo+&)
t+273 To ensure satisfactory constancy of opacity, exhaust
L=L()x
samples shall be passed through a damping chamber of at
to + 273
least 20 times the flow through the sample line in 1 s. This
xlog(l -Z)
sampling system may require a heater to ensure satisfactory
sample temperature. If not already provided, a by-pass shall
where L, N and t,refer to the opacimeter under test and Lo,
be fitted to the opacimeter with the outlet adjusted so that
No and to refer to the known opacimeter. The average of
the temperature of the sample at the by-pass is not changed
the readings shall be taken as the effective length. Verify
by more than 5 “C between the two by-pass positions.
that the average effective length is statistically valid to an
accuracy of f. 1 %I ) with 95 % confidence2); if this degree
Provision shall be made for measuring the mean
of confidence is not attained then further tests shall be
temperature in the smoke chamber as described in 7.7.1.
made until the statistical requirement is satisfied. In
Where the modification to fill a known length involves any
calculating the confidence limits account must be taken of
the known accuracy of the reference opacimeter. The latter modification of scavenge air flow, a check should be made
must clearly be much better than f 1 %. to ensure that this modification does not affect the bulb
1) For the present this may be increased to 2 %.
2) Annex 6 gives some notes on statistical tests.
IS0 3173-1974 (E)
performance (i.e. the modification does not affect zero The effective length is then given by :
reading) or a separate power supply to the bulb must be
provided. Where the ratio LO/L < I,25 the mean
log(l--&)
t + 273
temperature sensor position derived from 7.7.1 can also be
L=L,x
taken as indicating the mean temperature of the smoke in to + 273 ’
log(l -G)
both the modified and unmodified opacimeter conditions.
But, when LO/L > I,25 the temperature indicated by the
Verify that the average effective length is statistically valid
above sensor must be converted to true mean temperature
+ 1 %I) with 95 % confidence; if this
to an accuracy of
over the length LO by use of separately obtained data. Such
degree of confidence is not attained then further tests shall
data can, for example, be obtained by comparing the sensor
be made until the statistical requirement is satisfied.
temperature with the temperature indicated by a resistance
wire cage spanning the full length LO; it is essential,
7.7.6 Effect of sample and scavenge air pressures (4.2.7)
however, that the comparative data be obtained under the
same sequence of test conditions as used in the
7.7.6.1 OBJECT
measurement of effective length, for example scavenge air
blanked for 10 to 15 s following a stabilised period of
The effective length of the opacimeter may be changed by
normal operation.
changes of sample pressure and scavenge air (where used);
the operating limits claimed by the manufacturer should be
7.7.5.3.2 Test procedure
verified. This test also enables a check to be made on the
pressure in the measuring chamber.
Calibration lines should be recorded corresponding to two
convenient points. Recordings should then be made while
7.7.6.2 PREPARATION OF TEST
test gases of different opacities are passed through the
opacimeter and the opacimeter is switched from working
The same test method should be used as for the
normally to working as modified with the effective length
measurement of effective length, 7.7.5, but additionally
LO. For each test the modified conditions should be held
arrangements should be made to measure the maximum
for at least 10 s or for a time greater than the response time
pressure/depression in the smoke chamber. This latter
of the mean temperature indicator, whichever is the longer.
may be omitted if it can be shown from
provision
At the end of each period of modification check the “zero”
consideration of sample and scavenge air pressures that the
setting with clean air.
pressure in the smoke chamber does not differ from
atmospheric pressure by more than 4 mbar.
In order to protect the photo-electric cell surface from
excessive temperatures a shield may be placed in front of it
7.7.6.3 TEST PROCEDURE
during the initial period of each modification; this shield
should not be more than 1 mm from the su
...

N O R M E INT ER NAT IO N ALE @ 3173
INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION *MEXKAYHAPOnHAR OPrAHHJAUHIl i'i0 CTAHAAPTA3ALWi .ORGANISATION INTERNATIONALE DE NORMALISATION
0 Véhicules routiers - Dispositif pour le mesurage de l'opacité
des gaz d'échappement des moteurs diesel fonctionnant en
régime stabilisé
Road vehicles - Apparatus for measurement of the opacity of exhaust gas from diesel engines operating under steady
state conditions
Première édition - 1974-12-15
-
U
-
CDU 621.43.06-74 : 629.11-843.6 Réf. NO : IS0 3173-1974 (F)
d
I-
F
Descripteurs : véhicule routier, moteur diesel, gaz d'échappement, émission de gaz d'échappement, essai, mesurage, instrument de mesurage.
r
m
w
Prix basé sur 26 pages
AVANT-PROPOS
L'ISO (Organisation Internationale de Normalisation) est une fédération mondiale
d'organismes nationaux de normalisation (Comités Membres ISO). L'élaboration de
Normes Internationales est confiée aux Comités Techniques ISO. Chaque Comité
Membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du Comité Technique
correspondant. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en I iaison avec I'ISO, participent également aux travaux.
Les Projets de Normes Internationales adoptés par les Comités Techniques sont
soumis aux Comités Membres pour approbation, avant leur acceptation comme
Normes Internationales par le Conseil de I'ISO.
La Norme Internationale IS0 3173 a été établie par le Comité Technique
ISO/TC 22, Véhicules routiers, et soumise aux Comités Membres en
novembre 1973.
Elle a été approuvée par les Comités Membres des pays suivants :
Iran Suisse
Afrique du Sud, Rép. d'
Irlande Tchécoslovaquie
Australie
Italie Thaïlande
Autriche
Belgique Nouvelle-Zélande Turquie
Brésil Pays- Bas U.R.S.S.
Pologne U.S.A.
Egypte, Rép. arabe d'
Roumanie Yougoslavie
France
Hongrie Roy au me- Uni
Les Comités Membres des pays suivants ont désapprouvé le document pour des
:
raisons techniques
Allemagne
Japon
Suède
O Organisation Internationale de Normalisation, 1974 0
Imprimé en Suisse
II
SOMMAIRE
Page
1 Objet . 1
2 Domaine d'application . 1
3 Principe des opacimètres . 1
4 Caractéristiques des opacimètres .
4.1 Spécifications de base 1
................
4.2 Spécifications de construction . 1
4.3 Détails de conception 3
................
5 Données nécessaires et moyens de mesurage des paramètres .
5.1 Données à fournir par le fabricant .
5.2 Moyens de mesure 4
.................
6 Montage des opacimètres . 4
6.1 Opacimètre à prélèvement . 4
6.2 Opacimètres à flux total . 4
7 Vérification des types d'opacimètres .
7.1 Objet et domaine d'application .
7.2 Considération générales .
7.3 Définitions .
7.4 Données fournies par le fabricant .
7.5 Moyens de mesure .
7.6 Vérification de l'instrumentation .
7.7 Vérification des caractéristiques de débit
par rapport à la conception interne . 5
8 Vérification de la conformité en service des opacimètres .
8.1 Objet et domaine d'application . 12
8.2 Points à vérifier . 13
8.3 Détail des vérifications . 13
9 Procès-verbal de vérification de I'opacimètre . 13
9.1 Données fournies par le fabricant . 13
9.2 Résultats de la vérification des instruments . 13
9.3 Résultats de la vérification des caractéristiques de débit . 14
Annexes
A Détermination de la température moyenne de gaz d'échappement . . 23
B Essais statistiques . 26
...
III
IS0 3173-1974 (F)
NORME INTERNATIONALE
Véhicules routiers - Dispositif pour le mesurage de l'opacité
des gaz d'échappement des moteurs diesel fonctionnant en
regime stabilisé
1 OBJET
4 CAR ACTÉR I STI QU ES DES OPACIM ÈTR ES
La présente Norme Internationale définit les spécifications
4.1 Spécifications de base
les appareils de
générales auxquelles doivent répondre
mesure de l'opacité des gaz d'échappement des moteurs
Le gaz à mesurer doit être enfermé dans une enceinte ayant
diesel pour véhicules routiers, fonctionnant en régime
une surface interne non réfléchissante, ou un environnement
stabilisé, ainsi que leur installation. Ces appareils sont
optique équivalent.
généralement connus sous le nom d'((opacimètres)).l)
la longueur effective de la trajectoire
Pour déterminer
Les chapitres 7 et 8 donnent le détail des essais à effectuer
lumineuse à travers le gaz, il faut tenir compte de
pour vérifier la conformité à la présente Norme
l'influence possible des dispositifs protégeant la source
Internationale d'un modèle particulier d'opacimètre, et les
lumineuse et la cellule photoélectrique.
vérifications 2 faire en service pour s'assurer que lors de son
Cette longueur effective doit être indiquée sur l'appareil.
utilisation I'opacimètre continue d'être conforme à la
présente Norme Internationale. Le chapitre 9 donne le type
Le cadran indicateur de I'opacimètre doit avoir deux échelles
de procès-verbal d'essai à employer pour enregistrer le
de mesure, l'une en unités absolues d'absorption de lumière,
résultat des essais de vérification.
graduée de O à (m-') et l'autre en unités d'opacité
graduée de O à 100 % suivant le flux lumineux atteignant la
cellule photoélectrique : les deux échelles doivent aller de O
2 DOMAINE D'APPLICATION
pour le flux total de lumière jusqu'à la graduation maximale
pour un obscurcissement complet.
La présente Norme Internationale concerne les opacimètres
pour moteurs diesel de véhicules routiers. II ne couvre pas :
L'opacité du gaz doit être rapportée à la pression ambiante,
et à 100 OC.
- les moteurs à pistons libres
- les moteurs fixes
4.2 Spécifications de construction
- les moteurs marins
4.2.1 Généralités
- les moteurs pour la traction sur rails
e
La conception doit être telle qu'en régime stabilisé, la
- les moteurs d'aviation
chambre de fumée soit remplie d'une fumée uniforme.
- les moteurs pour tracteurs agricoles et véhicules
Cette condition sera considérée comme remplie si
spéciaux pour le génie civil.
a) la variation de la réponse de l'indicateur de
I'opacimètre pendant une période de 10s pour une
3 PRINCIPE DES OPACIMÈTRES fumée, à température constante et de masse volumique
constante, d'environ 1,7 m-l mesurée au moyen d'un
Le principe du mesurage consiste à faire passer un faisceau
appareil d'enregistrement ayant un temps de réponse
lumineux à travers une certaine longueur de l'agent à
égal à 1 s, n'est pas supérieure à 0,075 m-l;
mesurer, et à utiliser la proportion de lumière incidente qui
la chambre de fumée est divisée, la
atteint le récepteur (par exemple une cellule photo- b) lorsque
température moyenne dans les différentes sections ne
électrique) pour évaluer l'obscurcissement occasionné par
cet agent. diffère pas de plus de 7 OC.
11 La spécification de l'instrument et son installation sont basées à l'origine sur le travail de la C.E.C. incorporé dans les spécifications C.E.C.
No A-01-T-70 et A-01-M-70 qui furent rédigées pour satisfaire à la demande du Groupe de Travail WP 29 de la Commission Econornique pour
l'Europe des Nations Unies.
IS0 3173-1974 (FI
Le rapport entre l'échelle d'opacité O à 100 et le coefficient
4.2.2 Chambre de fumée et boîtier de I'opacimètre
d'absorption est donné par la formule
On empêchera au maximum que la lumière diffusée vienne
heurter la cellule photoélectrique par suite de réflexions
internes ou d'effets de diffusion (par exemple, par
revêtement des surfaces internes en noir mat, et par une
où
disposition générale adéquate).
N est une lecture de l'échelle d'opacité;
Les caractéristiques optiques doivent être telles que l'effet
k est la valeur correspondante du coefficient
combiné de diffusion et de réflexion ne dépasse pas de
d'absorption.
0,l m-l l'échelle d'opacité lorsque la chambre de fumée est
remplie d'une fumée ayant un coefficient d'absorption
Le cadran indicateur de I'opacimètre doit permettre de lire
proche de 1,7 m-l.
un coefficient d'absorption de 1,7 m-' avec une précision
de 0,025 m-l.
4.2.3 Source lumineuse
4.2.6 Réglage et étalonnage de l'appareil de mesurage
La source lumineuse doit être une lampe à incandescence,
Le circuit électrique de la cellule photoélectrique et de
d'une température de couleur comprise entre 2 800 et
l'indicateur doit être réglable, afin que l'aiguille puisse être
3 250 K.
remise à zéro lorsque le flux de lumière passe à travers la
chambre de fumée remplie d'air propre ou à travers une
chambre ayant des caractéristiques identiques.
4.2.4 Récepteur
La lampe étant éteinte et le circuit électrique de mesurage
Le récepteur sera une cellule photoélectrique ayant une
ouvert ou court-circuité, la lecture sur l'échelle du
courbe de réponse spectrale similaire à la courbe
coefficient d'absorption doit être réglée sur 00, et elle doit
photopique de l'oeil humain (réponse maximale dans la
demeurer sur ~0 lorsque le circuit de mesurage est
gamme 550 à 570 nm et moins de 4 % de cette réponse
reconnecté.
maximale au-dessous de 430 nm et au-dessus de 680 nm).
Une vérification intermédiaire doit être effectuée avec la
La conception du circuit électrique, y compris celle de
lampe allumée, en plaçant, dans la chambre de mesurage un
l'indicateur, doit assurer un rapport constant entre le
gaz, dont le coefficient d'absorption
écran représentant un
courant de sortie de la cellule photoélectrique et l'intensité
connu k, mesuré comme en 4.2.5, se trouve entre 1,6 et
de'la lumière reçue sur la gamme de réglage du circuit et sur
1,8 m-'. La valeur de k doit être connue à 0,025 m-' près.
la gamme des températures de fonctionnement de la cellule
La vérification consiste à s'assurer que cette valeur
photoélectrique.
correspond, à 0,05 m-l près, à la lecture obtenue sur
l'indicateur lorsque l'écran est introduit entre la source
lumineuse et la cellule photoélectrique.
4.2.5 Échelles de mesures
Le coefficient d'absorption lumineuse k est calculé par la
4.2.7 Pression du gaz à mesurer et de rait- de balayage
formule
La pression du gaz d'échappement dans la chambre de
fumée ne doit pas différer de plus de 4 mbar de la pression
atmosphérique. Les variations de pression du gaz à mesurer
et de l'air de balayage dans la chambre de fumée ne doivent
où
pas provoquer de variation supérieure à 0,05m-l du
L est la longueur effective de la trajectoire lumineuse à le cas d'un gaz ayant un
coefficient d'absorption dans
coefficient d'absorption de 1,7 m-l.
travers le gaz;
L'opacimètre doit être muni des dispositifs appropriés pour
Go est le flux reçu par la cellule photoélectrique, quand
le mesurage de la pression dans la chambre de fumée. Les
l'appareil est rempli d'air propre;
lectures doivent être faites avec une précision de 0,l mbar.
@ est le flux reçu par la cellule photoélectrique, gaz et de l'air de
Les limites de variation de pression du
lorsque l'appareil est rempli de la fumée à mesurer. balayage dans la chambre de fumée doivent être fixées par
le fabricant de l'appareil.
Lorsque la longueur effective L d'un type d'opacimètre ne
4.2.8 Température du gaz à mesurer
peut être évaluée directement d'après sa géométrie, elle doit
être déterminée :
L'opacimètre doit être muni des dispositifs nécessaires pour
évaluer la température moyenne du gaz dans la chambre de
- ou par la méthode décrite en 7.7.5 b);
fumée, le fabricant doit spécifier les limites de
- ou par corrélation avec un autre type d'opacimètre
fonctionnement. La température moyenne doit être
dont la longueur effective est connue. indiquée à k 5 "C près.
IS0 3173-1974 (F)
5.1.4 Les limites de température (par exemple, air ambiant
En tous points de la chambre de fumée la température du
et échantillon de gaz d'échappement) en donnant le point
gaz d'essai au moment de la mesure de l'opacité ne doit
de mesure, et le rapport de ces limites avec la température
jamais être inférieure à 60°C et la température moyenne
moyenne du gaz d'échantillonnage dans la chambre de
dans la chambre ne doit pas être supérieure à 120 OC.
fumée.
Lorsque la température moyenne de fonctionnement (t "C)
est différente de 100 OC, la mesure de I'opacimètre doit être
5.1.5 Limites des pertes d'air de balayage par le coffrage
à î 00 "C par ia formule
rapportée
de I'opacimètre et conditions de mesure (s'il y a lieu).
(t + 273)
5.1.6 Instructions relatives aux dimensions limites des
k corrigé = observé -
tuyauteries qui peuvent être utilisées en indiquant les
orif ices équivalents.
Cette gamme de température est celle dans laquelle il est
admis que toute l'eau est en phase vapeur, mais que la
5.1.7 Données de débit
somme des autres particules non solides non condensées
(c'est-à-dire le total des carburants et d'huile imbrûlés et
a) Débit total de l'échantillon vers I'opacimètre, en
non condensés) est négligeable dans la fumée
fonction de la pression à l'entrée de la chambre de fumée
d'échappement à pleine charge. Dans ces conditions, la
dans les conditions de sortie de 5.1.6 et aux limites de
formule de correction pour l'effet de la température est
pression d'air de balayage indiquées en 5.1.3.
valable. Si la fumée contient une quantité anormale de
b) Débit de l'échantillon dans la chambre de fumée en
constituants non solides, la formule de correction ne peut
fonction de la pression à l'entrée de la chambre de fumée
plus être valable et un intervalle de température plus étroit
dans les conditions de sortie de 5.1.6 et aux limites de
autour de la condition de référence de 100°C est alors
pression de l'air de balayage données en 5.1.3. Cette
choisi.
donnée n'est nécessaire que lorsqu'une soupape de
détente est installée dans I'opacimètre en amont de la
4.3 Détails de conception
chambre de fumée.
Les préchambres ou soupapes de détente éventuelles, se
5.1.8 Limites de fonctionnement de la source lumineuse :
trouvant en amont de la chambre de fumée, ne doivent pas
ou
affecter les caractéristiques d'opacité du gaz entrant dans
cette chambre de plus de 0,05 m-' pour un gaz d'opacité
a) limites de tension aux bornes de la source lumineuse
1,7 m-' .
et instructions concernant la durée de l'ampoule; ou
Lorsqu'un opacimètre est concu pour fonctionner de facon
b) limites de lecture avec un filtre coloré d'étalonnage.
intermittente, un thermomètre doit être prévu en amont de
la soupape de by-pass réglant l'entrée du gaz dans la
5.1.9 Température de la surface de la cellule photo-
chambre de fumée. Le niveau du débit de la soupape de
électrique au-dessus de laquelle ses caractéristiques de
by-pass doit être réglé de telle sorte qu'une fois réglée
réponse changent de facon significative.
d'après les instructions du fabricant la, température de
l'échantillon ne varie pas de plus de 5 C entre les deux
5.1.10 Caractéristiques spectrales de la cellule photo-
positions du by-pass.
électrique, y compris son filtre si l'on en utilise un.
5.1.1 1 Limites de tension d'alimentation à l'intérieur
desquelles I'opacimètre fonctionnera de manière
5 DONNÉES NÉCESSAIRES ET MOYENS DE
satisfaisante (des limites séparées doivent être données pour
MESURAGE DES PARAMÈTRES
la lampe et le ventilateur soufflant si ceux-ci ont des
alimentations électriques différentes).
5.1 Données à fournir par le fabricant
5.1 .I2 Description technique de I'opacimètre comprenant
5.1.1 Longueur effective de la colonne de fumée dans des le schéma du circuit électrique et des croquis cotés de la
conditions d'échantillonnage représentant les limites chambre de fumée et des zones adjacentes (par exemple,
inférieures recommandées de température et de pression du passages pour l'air et la fumée) avec les tolérances.
gaz d'échappement et la limite supérieure de pression de
l'air de balayage (s'il y a lieu), ainsi que les conditions
5.1.13 Renseignements sur l'entretien de I'opacimètre,
normales ambiantes du banc d'essai.
notamment les intervalles de nettoyage et toutes les
précautions spéciales de fonctionnement particulières au
5.1.2 Limites de pression de l'échantillon à l'entrée de la
modèle donné, y compris le fait de savoir si I'opacimètre est
chambre de fumée.
destiné à fonctionner de facon continue ou intermittente
et, dans ce dernier cas, le temps nécessaire de passage de la
fumée à travers I'opacimètre avant que l'on puisse relever
5.1.3 Limites de débit de l'air de balayage (s'il y a lieu).
une mesure.
Celles-ci doivent comprendre les instructions de réglage.
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5.2 Moyens de mesurage long en amont du point de prélèvement et 3 D de long en
aval. Si l'on utilise un tuyau d'extension, l'air ne doit pas
pouvoir entrer au joint.
5.2.1 L'instrumentation doit permettre de mesurer ce qui
suit :
La pression dans le tuyau d'échappement et les
caractéristiques de la perte de charge dans la conduite de
a) Pression du gaz d'échappement à l'entrée de la
prélèvement doivent être telles que la sonde recueille un
chambre de fumée.
échantillon équivalent à celui qui serait obtenu par
prélèvement isocinétique. Si cela s'avère nécessaire, un
b) Température au point spécifié par le fabricant pour
le mesurage de la température du prélèvement. réservoir de compensation de capacité suffisante pour
amortir les pulsations et de forme compacte, peut être
c) Pression de l'air de balayage (si on l'utilise).
à la conduite de prélèvement aussi près que
incorporé
possible de la sonde. On peut également monter un
gaz d'échappement en amont du
d) Température du
refroidisseur. La conception du réservoir de compensation
by-pass (s'il y en a un).
et du refroidisseur ne doit pas indûment perturber la
e) Tension à la lampe (à moins qu'une méthode composition des gaz d'échappement.
particulière utilisant un filtre coloré soit prévue pour
Une soupape à papillon ou un autre moyen d'augmenter la
vérifier la température de couleur).
pression de prélèvement peut être placée dans le tuyau
d'échappement au moins à 3 D en aval de la sonde de
f) Réponse du circuit de la cellule photoélectrique
à condition que cela n'affecte pas les
prélèvement,
(pour indiquer par exemple l'opacité des gaz
performances du moteur.
d'échappement).
Les tuyaux de raccordement entre la sonde, le refroidisseur,
le vase d'expansion (le cas échéant) et I'opacimètre doivent
5.2.2 Des commandes doivent être installées pour régler :
être aussi courts que possible tout en respectant les
conditions de pression et de température prescrites en 4.2.7
a) La sensibilité du circuit de la cellule photoélectrique.
et 4.2.8. La tuyauterie doit être inclinée de bas en haut
b) Le débit de l'air de balayage.
depuis le point de prélèvement jusqu'à I'opacimètre, et l'on
devra éviter les courbures trop brusques où la suie pourrait
s'accumuler. Quand I'opacimètre est muni d'un piège à eau,
5.2.3 Les accessoires suivants doivent être fournis pour les
le tuyau de prélèvement peut ne pas être continuellement
besoins de la vérification :
ascendant pourvu qu'il n'y ait pas de courbes où la suie et
a) Filtre pour vérifier la précision de la cellule
l'eau puissent s'accumuler.
photoélectrique et de son circuit.
Une vérification doit être effectuée pendant l'essai pour
b) Diaphragme (ou équivalent) pour vérifier les pertes s'assurer que les exigences de 4.2.7 concernant la pression
(lorsqu'on utilise l'air de balayage). et celles de 4.2.8, concernant la température dans la
chambre de fumée sont respectées.
c) Diaphragme (ou équivalent) pour vérifier les
caractéristiques des pertes de charge dans les tuyaux
6.2 Opacimètres à flux total
d'évacuation.
Les seules précautions générales à observer sont les
suivantes :
- Les joints des raccords de conduites entre le tuyau
6 MONTAGE DES OPACIMÈTRES
d'échappement et I'opacimètre ne doivent pas laisser
entrer l'air extérieur.
6.1 Opacimètre à prélèvement
- Les tuyaux reliant l'échappement à I'opacimètre
Le rapport de la section transversale de la sonde à celle du
doivent être aussi courts que possible. Le système de
tuyau d'échappement ne doit pas être inférieur à 0,05.
tuyauterie devra être incliné de bas en haut du tuyau
L'introduction de la sonde de prélèvement dans le tuyau
d'échappement vers I'opacimètre, et les courbures
les performances du
d'échappement ne doit pas affecter
brusques où la suie pourrait s'accumuler devront être
moteur.
évitées. Quand I'opacimètre est muni d'un piège à eau, le
tuyau de circulation peut ne pas être continuellement
La sonde doit être un tube ayant son extrémité ouverte
ascendant pourvu qu'il n'y ait pas de courbes où la suie
dirigée vers l'amont, dans l'axe du tuyau d'échappement, ou
et l'eau puissent s'accumuler.
du tuyau d'extension s'il en est exigé un. Elle doit être
placée dans une section où lasrépartition de la fumée est
- Une vérification doit être effectuée pendant l'essai
approximativement uniforme. A cet effet, la sonde doit être
pour s'assurer que les conditions de 4.2.7, concernant la
placée aussi loin que possible en aval dans le tuyau
pression et celles de 4.2.8, concernant la température
d'échappement (ou, si besoin est, dans un tuyau
dans la chambre de fumée sont respectées.
d'extension) de sorte que si D est le diamètre du tuyau
- Un système refroidisseur peut également être exigé
d'échappement au niveau de la sonde, l'extrémité de la
en amont de I'opacimètre.
sonde soit située dans une portion droite d'au moins 6 D de
IS0 3173-1974
7 VERIFICATION DES TYPES D'OPACIMÈTRES 7.6 Vérification de l'instrumentation
7.6.1 Température de couleur (4.2.3)
7.1 Objet et domaine d'application.
les conditions indiquées (par exemple,
Vérifier que, dans
Le présent chapitre donne le détail des modes opératoires à
adopter pour vérifier qu'un opacimètre de type donné tension aux bornes de l'ampoule électrique ou lecture avec
correspond aux exigences des chapitres 4 et 5. II traite des un film coloré de vérification), la température de couleur de
opacimètres à flux total et des opacimètres à prélèvement la source lumineuse est comprise entre 2 800 et 3 250 K.
avec et sans air de balayage. Les paragraphes ne sont pas
7.6.2 Réponse de la cellule photoélectrique à différentes
tous applicables à tous les opacimètres, et leur observation
longueurs d'onde et différentes températures (4.2.4)
dépend des détails de la conception des modèles,
notamment leur mode de fonctionnement, continu ou
Vérifier que la caractéristique combinée de la cellule
intermittent. Lorsque cela est possible, chaque paragraphe
photoélectrique et du filtre a un maximum de réponse dans
renvoie aux alinéas correspondants des chapitres 4 et 5
la gamme de 550 à 570 nm et une réponse inférieure à 4 %
auxquels se rapportent les essais.
de ce maximum en-dessous de 430 nm et au-dessus de
680 nm.
7.2 Considérations générales
Vérifier que la réponse de la cellule photoélectrique ne
Afin de s'assurer qu'un type d'opacimètre correspond à la
change pas lorsque celle-ci est employée à la température
spécification, il est nécessaire d'abord de vérifier que le fabricant.
maximale spécifiée par
a
certains instruments et certaines commandes exigés par la
7.6.3 Précision du circuit de mesurage et de l'étalonnage
spécification sont bien montés sur I'opacimètre et que
(4.1 et 4.2.6)
certaines limites de fonctionnement et certaines données
sont bien spécifiées par le fabricant. L'essai de vérification
a) Vérifier que le zéro de l'instrument peut être réglé de
consiste alors à s'assurer que les caractéristiques des
facon satisfaisante sur toute la gamme des tensions
instruments sont telles que l'exige la spécification et que,
d'alimentation spécifiées par le fabricant et que, la lampe
dans les limites revendiquées par le fabricant, I'opacimètre
éteinte, la mesurede l'échelle est infinie, que le circuit de
satisfait réellement aux exigences de la spécification. Pour
mesure soit connecté ou non.
les essais de vérification, certains instruments peuvent être
nécessaires en plus de ceux qui sont normalement montés
b) Vérifier la précision de l'échelle de l'opacité en au
sur i'opacimètre.
moins 6 points compris entre 10 % et 95 %
d'obscurcissement. Cette vérification peut être faite sur
Dans les domaines où il existe déjà des techniques
avec des écrans de densité neutre
un banc optique ou
expérimentales connues (par exemple, optiques et
connue avec une précision de +0,5%, ou encore par
électriques), les essais ne sont pas décrits en détail,
toute autre méthode équivalente convenable. L'échelle
contrairement aux autres cas. Les instructions ne peuvent
d'opacité est jugée satisfaisante si l'erreur d'échelle est
toutefois pas couvrir tous les modèles possibles
toujours inférieure à 1 %. L'essai doit être effectué à la
d'opacimètres et d'essais; d'autres méthodes seront donc
température normale et à la température maximale de la
si elles sont de précision équivalente et respectent
acceptées
cellule photoélectrique données par le fabricant.
les conditions de réponse de la méthode décrite. Si l'on fait
usage d'enregistreurs, il est indispensable de tenir compte de
NOTE - Si l'on utilise des filtres de densité connue, il faut tenir
leur influence sur la réponse ou la sensibilité du circuit.
compte du fait que la quantité de lumière passant à travers le
filtre n'est pas exactement proportionnelle à sa densité, mais est
modifiée par la réflexion sur les deux bords du filtre, entre le
7.3 Définitions
verre et l'air.
Les symboles suivants sont utilises :
c) Vérifier que l'absorption du filtre d'étalonnage
fourni avec I'opacimètre, intégrée sur la gamme de 430 à
k = coefficient d'absorption lumineuse (opacité). du
680 nm suivant les caractéristiques de la cellule
gaz en mètres m-l (m-' 1;
photoélectrique et du filtre, se trouve à f. 0,025 m-' près
L = longueur effective de la colonne de fumée de I'opa-
la valeur marquée sur celui-ci.
de
cimètre, en mètres (m);
le filtre d'étalonnage fourni avec
d) Vérifier que
N = lecture sur l'échelle d'opacité, en pourcentage (%);
I'opacimètre donne sur l'indicateur une lecture à
I0.05 rn-l près de la valeur marquée dessus.
t = température, en degrés Celsius (OC).
7.7 Vérification des caractéristiques de débit par rapport à
7.4 Données fournies par le fabricant (5.1 )
la conception interne
Vérifier que les données fournies par le fabricant couvrent
tous les points exigés en 5.1 de la spécification.
7.7.1 Répartition des temperatures (4.2.1 et 4.2.8)
7.7.1.1 OBJET
7.5 Moyens de mesurage (5.2)
Afin de déterminer l'opacité du gaz à 100 OC, il est
Vérifier que les instruments de mesurage de base fournis par
nécessaire de démontrer que l'indicateur de température
le fabricant satisfont aux spécifications de 5.2.
IS0 3173-1974 (FI
températures absolues (K), elles correspondent, à 5 OC,
fourni par le fabricant évalue en fait la température moyen-
près, aux températures relevées sur l'indicateur fourni
ne du gaz dans la chambre de mesure. Ceci se démontre
par le fabricant.
par comparaison des mesures de l'indicateur de température
et des résultats de mesure de la répartition des températures
b) Vérifier que, dans la condition d'essai 7.7.1.3 a), la
dans la chambre de fumée. Cet essai permet aussi de vérifier
température du gaz d'essai avant le mélange avec l'air de
que les températures minimale et maximale du gaz sont
balayage n'est pas inférieure à 60 OC.
bien celles qui sont spécifiées en 4.2.8 et, lorsqu'une entrée
centrale divise la chambre de fumée en deux, que la
c) Calculer la température moyenne ta et tb dans les
différence de température entre les deux moitiés est
conditions d'essais 7.7.1.3 a) et b) et vérifier que
acceptable.
tb + 273
< 1,06
7.7.1.2 PRÉPARATION DE L'ESSAI
ta + 273
Pour mesurer la répartition des températures, il convient de
Vérifier que dans la condition 7.7.1.3 c) la température
prévoir différents points de mesure le long de l'axe de la
maximale moyenne ne dépasse pas 120 OC.
chambre de fumée. Tous les thermomètres doivent être
d) Trouver la distance I, (à partir du point d'entrée de
enfermés dans des gaines assurant une bonne isolation
la fumée) sur le cheminement des températures pour la
thermique, à l'exception de la soudure, sans gêner
condition 7.7.1.3 b), à laquelle la température indiquée
l'écoulement des gaz. Comme méthode satisfaisante, on
égale la température moyenne. Pour les autres parties de
peut citer par exemple la technique qui consiste à placer
l'essai de vérification, la température à ce point sera
dans l'axe de la chambre de fumée un couple
les fils, d'environ 0,l mm de supposée égale à la température moyenne de
thermoélectrique dont
diamètre, sont soudés bout à bout; avec ce système l'échantillon de gaz dans la chambre de fumée. Pour les
toutefois, il peut s'avérer nécessaire d'utiliser une ampoule opacimètres ayant une entrée centrale dans la chambre
factice et une cellule photoélectrique percée de trous pour de fumée, déterminer I,, et /,2 pour les deux moitiés
la chambre de fumée séparément. Pour les autres
permettre le passage des fils. Un couple thermoélectrique de
la parties de l'essai de vérification, la température moyenne
peut également être utilisé pour mesurer éventuellement
température de l'air de balayage à proximité de l'endroit où dans la chambre de fumée sera supposée être la lecture
il se mélange avec la fumée. moyenne des deux couples thermoélectriques, un dans
à une distance 0,5 (I, , + Im2)
chaque moitié, montés
du centre. Un exemple de montage du couple
7.7.1.3 MODE OPÉRATOIRE
thermoélectrique est donné à la figure 1.
L'opacimètre étant alimenté en gaz d'échappement ou en
e) Pour les opacimètres ayant une entrée centrale dans
air chauffé, mesurer la répartition de la température, point
la chambre de fumée, vérifier que la température
le long de l'axe de la chambre de fumée et de la
par point,
moyenne dans les deux moitiés ne diffère pas de plus de
température de l'air de balayage près de la zone de mélange
7 OC dans l'une ou l'autre des conditions d'essais.
dans les conditions stabilisées suivantes :
a) température minimale de l'échantillon et débit
7.7.2 Stabilité de lecture (4.2.1)
minimal de prélèvement recommandés par le fabricant
(pression minimale de l'échantillon et pression maximale
7.7.2.1 OBJET
de l'air de balayage);
Dans les opacimètres utilisant l'air de balayage, il peut y
b) température maximale de l'échantillon et débit
avoir une région relativement grande où l'air et le gaz
minimal de prélèvement recommandés par le fabricant
d'échappement aux extrémités de la chambre de fumée se
(pression minimale de l'échantillon et pression maximale
mélangent. Ce mélange peut provoquer des tourbillons et
de l'air de balayage);
une variation de la longueur effective, conduisant à une
instabilité et à une possibilité d'erreur de lecture. De la
c) température maximale de l'échantillon et débit
même manière, si l'écoulement est divisé dans la chambre
maximal de l'échantillon recommandés par le fabricant
de fumée, à cause par exemple, de l'entrée centrale, le débit
(pression maximale de l'échantillon et pression minimale
peut varier entre les deux moitiés de la chambre et faire
de l'air de balayage).
ainsi varier les mesures de I'opacimètre. La grandeur de ces
effets doit être vérifiée. D'autres modèles d'opacimètres,
7.7.1.4 ESTIMATION
par exemple les opacimètres à flux total, peuvent aussi
Relever un diagramme de répartition des températures le cette instabilité doit
présenter des instabilités de mesure;
long de l'axe de la chambre de fumée et, pour les être vérifiée sur tous les modèles.
opacimètres qui utilisent l'air de balayage, régler la
répartition de la température pour tenir compte de la
7.7.2.2 PRÉPARATION DE L'ESSAI
présence d'air se mélangeant à la fumée, par la méthode
La sortie de la cellule photoélectrique doit être reliée à un
indiquée de l'annexe A, et évaluer comme suit :
enregistreur ayant une réponse en fréquence d'environ 1 s
a) Calculer les températures moyennes ta, tb et t, dans pour 90 % de l'échelle totale et une vitesse d'enregistrement
les trois conditions d'essais et vérifier qu'exprimées en d'au moins 10 mm/s. La sensibilité doit être telle que 4 mm
IS0 3173-1974 (F)
ne corresponde pas à plus de 0.05m-I pour une fumée formée par la lentille et un moyen de déplacement de la
d'opacité égale à 1,7 m-l. Pour assurer la constance de cellule photoélectrique pour recueillir la lumière passant par
l'opacité, l'échantillon d'échappement doit passer a travers le trou de l'écran.
une chambre d'amortissement ayant un volume d'au moins
Toutes les dispositions nécessaires doivent être prises pour
20 fois le débit à travers le conduit de prélèvement en 1 s et
réaliser les mesurages dans deux conditions :
doit sortir d'un moteur ayant une fréquence d'allumage
.
d'au moins 5 O00 par minute.
a) La lampe, la lentille, l'écran et la cellule
photoélectrique sont montés dans I'opacimètre (voir par
exemple, figure 3), la chambre de fumée étant à l'état
7.7.2.3 MODE OPÉRATOIRE
normal (celui-ci n'est pas considéré comme un état
Enregistrer la réponse de la cellule photoélectrique pendant «nouveau» mais les surfaces intérieures de la chambre de
environ 10 s, tandis que l'on fait passer dans I'opacimètre fumée ont été ((conditionnées)) par passage de fumée dans
une fumée constante d'environ 1,7 m-' aux pressions I'opacimètre fonctionnant normalement). Un dispositif
minimale et maximale de l'échantillon. doit permettre l'enlèvement rapide de l'écran de la
trajectoire lumineuse. II peut s'avérer nécessaire de
modifier le boîtier de I'opacirnètre pour y loger l'écran
7.7.2.4 ESTIMATION
et la cellule photoélectrique, I'opacimètre continuant à
fonctionner normalement en ce qui concerne le passage
La stabilité sera considérée comme satisfaisante si la
de la fumée et (le cas échéant) l'air de balayage.
différence entre les valeurs maximale et minimale
enregistrées est inférieure à ? 0,075 dans toutes les
b) La lampe, la lentille et la cellule photoélectrique
conditions d'essai.
doivent être montées dans des positions similaires à celle
du montage mais dans un milieu non réfléchissant. Dans
un opacimètre du type à l'échantillonnage, on peut, pour
7.7.3 Réflectivité interne et diffusion (4.2.2)
ce faire, enlever le tube à fumée et une partie du boîtier,
et peindre l'intérieur du reste du boîtier en noir mat,
7.7.3.1 OBJET l'essai étant réalisé dans une pièce aux murs peints en
noir mat.
Si les surfaces internes de la chambre de furnée sont
réfléchissantes ou insuffisamment fermées à la lumière
7.7.3.3 MODE OPÉRATOIRE
extérieure, une lumière intempestive refletée ou diffusée
a) La lampe, la lentille, etc . étant disposées comme en
sera recue par la cellule photoélectrique. II faut mesurer
7.7.3.2 b) ci-dessus, régler la sensibilité du circuit
l'importance de cet effet.
électrique de manière à avoir une mesure de l'indicateur
de 1,7 m-l lorsque la lampe est allumée. Enlever l'écran
7.7.3.2 PRÉPARATION DE L'ESSAI ,
et noter le nouveau relevé. Répéter les opérations pour
avoir au moins quatre couples de mesures.
Le principe de la méthode est de différencier la lumière
la lumière directe par focalisation
réfléchie ou diffusée de
b) L'opacimètre étant monté comme en 7.7.3.2 a)
de la lumière directe de la lampe à l'aide d'une lentille. La
ci-dessus et l'écran mis en position, règler la sensibilité
lumière due aux effets de diffusion et de réflection peut
du circuit électrique de manière à avoir une mesure de
I)
se définir comme la lumière qui traverse le plan focal
alors
l'indicateur de 1,7 m-l unités. Enlever l'écran et noter le
en dehors de la zone englobée par l'image du filament de la
nouveau relevé. Répéter les opérations pour avoir au
lampe dirigée vers le foyer. Ainsi, si l'image est un cercle de
moins quatre couples de mesures.
10 mm de diamètre, toute lumière traversant le plan focal
en dehors de ce cercle de 10 mm de diamètre, doit être de c) L'opacimètre étant monté comme en 7.7.3.2 a)
la lumière diffusée ou réfléchie. Un écran, placé dans le plan ci-dessus et l'écran mis en position, règler la sensibilité de
focal et percé d'un trou central légèrement plus grand que manière à avoir une indication nulle lorsque la chambre
est remplie d'air propre. Faire passer une
l'image du filament de la lampe, laisse passer la lumière de fumée
formant l'image, mais arrête la plus grande partie de la fumée d'environ 1,7 m-' dans l'instrument et faire le
lumière réfléchie ou diffusée. La mesure de la lumière avec
relevé. Enlever l'écran et noter le nouveau relevé.
et sans écran donne, par différence, la lumière réfléchie et la
Répéter les opérations pour avoir au moins quatre
lumière diffusée'). La préparation de l'essai nécessite le
couples de mesures. (Un dispositif amortisseur de grand
remplacement de la cellule photoélectrique par une lentille
volume peut être nécessaire dans la conduite
de longueur et de diamètre focaux approximativement essai pour adoucir les
d'échantillonnage pendant cet
égaux au diamètre de la partie sensible de la cellule
effets des variations du moteur; il est également
photoélectrique, l'utilisation d'un écran noir mat d'orifice recommandé d'enregistrer les signaux de sortie de la
central légèrement plus grand que l'image de .la lampe cellule photoélectrique.
1) À noter que la lumière n'entre pas seulement par reflection et diffusion dans I'opacimètre mais peut aussi provenir de la dispersion
lumineuse à la surface de la lentille. Cette dispersion peut être réduite grâce a l'utilisation d'une lentille anti-reflets mais le résidu de base doit
être considéré dans les calculs.
IS0 3173-1974 (FI
7.7.3.4 EVALUATION 7.7.5 Longueur effective (4.2.5)
Soient Aa, Ab et A, (moyennes d'au moins quatre valeurs)
7.7.5.1 OBJET
les variations de mesure dans les trois conditions, le réglage
La longueur effective, indiquée par le fabricant, doit être
de l'essai est satisfaisa t si :
vérifiée pour voir si elle correspond à l'étalonnage absolu de
I'opacimètre; elle peut être obtenue soit par comparaison
A, < 0,l m-l (il s'agit principalement de lumière
avec un opacimètre dont la longueur effective est connue,
dispersée à la surface de la lentille).
soit par comparaison des lectures relevées avec I'opacimètre
fonctionnant normalement mais modifié de sorte que la
fumée remplisse une longueur connue. Dans les deux cas, il
Les caractéristiques de réflection et de diffusion de
est nécessaire de connaître également la température
si :
I'opacimètre sont satisfaisantes
moyenne du gaz dans la chambre de fumée afin de
permettre la correction de la différence de température
Ab - A, < 0,65 m-l
entre le fonctionnement normal et le fonctionnement de
A, -A, < 0.1 m-l
et
référence ou modifié de I'opacimètre.
7.7.5.2 COMPARAISON AVEC UN OPACIMÈTRE
7.7.4 Température de la cellule photoélectrique (4.2.4)
CONNU
7.7.5.2.1 Préparation de l'essai
7.7.4.1 OBJET
L'opacimètre essayé et I'opacimètre connu doivent être
Au-dessus d'une certaine température, la sensibilité de la
reliés pour permettre un prélèvement simultané. Le
cellule photoélectrique change; cette température est
prélèvement de chaque opacimètre doit être contrôlé
donnée par le fabricant et l'objet de l'essai est de vérifier
jusqu'aux limites inférieures de température et de débit
que celle-ci n'est pas dépassée dans les conditions les plus
d'échantillonnage recommandés par le fabricant (pression
sévères de fonctionnement de I'opacimètre. Pour cet essai,
minimale de l'échantillon et pression maximale de l'air de
un couple thermoélectrique reposant sur la surface du
balayage). On doit prévoir la mesure de la température
montage cellule/filtre est censé indiquer la température de
moyenne, t, dans la chambre de fumée de I'opacimètre
la cellule photoélectrique.
essayé conformément aux indications de 7.7.1.
7.7.5.2.2 Mode opératoire
7.7.4.2 PRÉPARATION DE L'ESSAI
Des lectures simultanées doivent être relevées sur les deux
Un couple thermoélectrique doit être placé sur la surface du
opacimètres avec de la fumée d'opacité comprise entre 40
montage cellule photoélectrique/filtre face au faisceau de
et 60 unités. Un minimum de dix mesurages doit être
lumière et dans son axe. Des dispositions doivent être prises
effectué.
pour alimenter I'opacimètre en gaz d'échappement ou en air
aux plus hautes température et pression recommandées par
7.7.5.2.3 Estimation
le fabricant. Des dispositions doivent être prises pour
chauffer l'air de balayage fourni au maximum recommandé
Pour chaque lecture d'opacité, calculer la longueur effective
par le fabricant.
à l'aide de la formule
t + 273 log (1 -&)
7.7.4.3 MODE OPÉRATOIRE
L=L,x X
to + 273
Le gaz d'échappement ou l'air chaud doivent passer à
travers I'opacimètre, fonctionnant par ailleurs nor-
malement, jusqu'à ce que la température de la cellule
où L, N et t, se réfèrent à I'opacimètre essayé et L,, No et
photoélectrique soit stabilisée. Cette température doit être
to à I'opacimètre connu. La moyenne des lectures doit être
mesurée avec la température et la pression du gaz et la
prise comme longueur effective. Vérifier que la longueur
température de l'air de balayage.
effective moyenne peut être déterminée avec une précision
de k 1 %I) pour un intervalle de confiance de 95 %2). Si ce
degré de confiance n'est pas atteint, continuer les essais
7.7.4.4 EST IMATI O N
jusqu'à ce que les conditions statistiques soient respectées.
La spécification est considérée comme respectée si la Le calcul des limites de confiance doit tenir compte de la
température de la cellule photoélectrique est inférieure au
précision connue de I'opacimètre de référence. Cette
maximum recommandé par le fabricant.
dernière doit être nettement supérieure à k 1 %.
1) Actuellement cette valeur peut atteindre jusqu'à 2 %.
2) L'annexe B donne quelques notes sur les essais statistiques.

IS0 3173-1974 (FI
Lorsque le rapport Lo/L < 1.25. la position moyenne du
7.7.5.2.4 Alternative
thermomètre calculée d'après 7.7.1 peut également être
la température de
Lorsqu'il n'est pas possible de contrôler
considérée comme indiquant la température moyenne de la
l'échantillon aux valeurs désirées, des mesures doivent être
fumée dans I'opacimètre en fonctionnement normal ou en
faites séparément pour trouver la moyenne des
fonctionnement modifié. Mais quand Lo/L > 1,25, la
températures dans la chambre de fumée des deux
température indiquée par le thermomètre ci-dessus doit être
opacimètres; les lectures de I'opacimètre doivent être alors
corrigée par rapport à la température moyenne vraie sur la
corrigées pour tenir compte de la différence entre la
longueur L obtenue grâce à d'autres données. Ces données
température mesurée et la température moyenne dans la
peuvent être obtenues par comparaison de la température
chambre de fumée correspondant au minimum de
donnée par le thermomètre et de la température indiquée
température de l'échantillon spécifié par le fabricant.
par une cage métallique en fil résistant couvrant toute la
longueur Lo. II est toutefois essentiel que les résultats à
comparer soient obtenus dans la même série de conditions
7.7.5.3 COMPARAISON DES RÉSULTATS ENTRE UN
d'essai que pour la mesure de la longueur effective
OPACIMÈTRE EN FONCTIONNEMEN.T NORMAL ET
c'est-à-dire, l'alimentation en air de balayage étant arrêtée
EN FONCTIONNEMENT MODIFIÉ
durant 10 à 15 s après la période stabilisée de
fonctionnement normal.
7.7.5.3.1 Préparation de l'essai
7.7.5.3.2 Mode opératoire
II doit être possible de transformer rapidement un
opacimètre normal (longueur effective géométrique L ) pour
Les courbes de référence correspondant à deux niveaux
l'adapter à des conditions où le gaz d'essai remplit une
di
...