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尘埃粒子计数器校准方法的研究

1光散射式尘埃粒子计数器c以下简称仪器
  
光散射式尘埃粒子计数器(以下简称仪器)是利用光的散射原理对空气中的尘埃粒子数日和粒径进行计量,其原理如下:来自光源的光线被透镜组聚焦于测量区 域,仪器通过采样器使采样空气通过该区域。当一个微粒通过时,便把入射光散射一次,产生一个光脉冲信号,该信号经光电转换器件转换为电脉冲信号.经过放 大、甄别,拣出需要的信号,再通过计数系统显示出来,电脉冲信号的高度反映微粒的大小,信号的数量反映微粒的个数。由此可以看出.采样是整个流程中一个较 重要的环节,采样流量的大小直接影响仪器计数的准确,因此.必须对仪器的采样流量进行计量,而规程中却未反映出来,采样流量的校准可按(图1)进行,通过 调节仪器的流量旋钮,调节流量的大小,使之达到仪器规定的采样流量值,同时读取标准流量计的读数,两者之间的相对误差即为仪器上流量计的采样流量误差(采 样误差应≤5%,标准流量计的准确度应为I.5%或更高)。

 2在规程中,仪器的测量准确度是通过多分散粒子来实现的
  
将混有多分散粒子的标准溶液加入到气溶胶发生器中,喷雾后产生的采样气体通过采样口进入仪器,仪器显示出各粒径档粒子的计数值,校准人员根据某一档计数 值减去下一档粒子数除以总粒子数计算出该粒径档粒子的浓度,再与多分散粒子标准溶液粒径档粒子的标准浓度相比较,计算出两者之间的相对误差即作为该仪器在 这一粒径档的测量准确度。这个测量准确度实际上反映了多分散粒子标准溶液中各粒径档粒子之间的比例的误差,即仪器不管各粒径档的计数为多少只要它们之间的 比例与标准溶液中各粒径档粒子之间的比例保持一致,则仪器的测量准确度就得到了保证,实际上这是规程中的一个缺陷。

我们在参考了 国外的资料并进行了大量的实验之后,认为有必要在校准过程中引入计数效率这一概念。所谓计数效率,即为仪器显示的粒子数与从仪器进气口采样空气中得到的标 准粒子数的比值。计数效率的校准如图2所示,将zui小可测粒径<0.2um的仪器归为A类,≥0.2um的归为B类。A类计数器称为凝结核计数器或具 有不低于同等性能的类似计数器,以A类计数器为标准即可得到B类计数器的计数效率,计数效率具体指标:仪器对于zui小可测粒径下计数效率应在30%-70% 范围内,1.5倍至2倍zui小可测粒径下计数效率应在90%-110%范围内,只有引入计数效率,仪器的计数准确才能得到保证。

影响仪器的计数效率的因素较多,除了本文中提及的采样流量外,由仪器本身性能的差异亦同样会引起计数效率的高低,其主要方面有:

(1)仪器中的光源。目前尘埃粒子计数器中采用的光源主要有两种:激光和卤钨灯。而激光又分为半导体激光器和氦氖激光器。前者由于体积小,功耗低,目前 许多仪器都采用半导体激光器,但由于其采用全封闭结构形式,所以当激光器损坏时,从外部很难观察到.而氦氖激光器虽然从外部可以观察到其是否损坏,但由于 其体积大,又需要较长的稳定时间,所以目前较少采用。不管是半导体激光器还是氦氖激光器,当其损坏时,一般不是不发光,而是其发光的模式发生改变,从而大 大降低了计数效率。而采用卤钨灯作为光源的仪器,其发光强度更是难以得到持续的稳定,这样就更会引起计数效率的波动。

(2)仪器中接收信号所用的的光敏器件,放大电路一般均采用半导体器件。由于半导体的温度特性较差,如果仪器的电路中缺少温度补偿环节,则由于温度的变化同样会引起计数效率的波动。

(3)有些仪器的性能达不到规定的指标,即其信噪比不能达到仪器的要求时,少数仪器生产厂家靠降低计数效率来实现其指标,如自净时间,集中度等。这些情 况正如本文表中所列,从单台仪器分析,都满足要求,但就其中某些仪器面言,则其测试灵敏度显然是远远不能满足测试性能要求的。

(4)仪器中采样气体所用的泵,在使用一段时间后,效率降低,采样流量减少,这样势必会影响计数效率。目前不少仪器均无采样流量的指示及调节,这样就很难保证采样流量的准确。

 3小结
  
综上所述,我们认为在校准过程中必须引入采样流量的校准及计数效率的校准,这样才能保证数据的准确,可靠及量值的统一,才能更好地为企业提供校准服务。同时对生产厂家才能进行有效地监督。提高国内仪器的质量,保证生产的顺利进行,促进社会经济的发展。

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