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塵埃粒子計數(shù)器校準(zhǔn)方法的研究

[2012/12/22]

　　隨著社會經(jīng)濟和科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展.潔凈技術(shù)在生產(chǎn)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，作為測試空氣潔凈度的塵埃粒子計數(shù)器.已廣泛應(yīng)用于制藥、食品、半導(dǎo)體生產(chǎn)、醫(yī)療器械等領(lǐng)域。因此。對塵埃粒子計數(shù)器的檢定、校準(zhǔn)已顯得日益重要。

　　1光散射式塵埃粒子計數(shù)器c以下簡稱儀器

　　光散射式塵埃粒子計數(shù)器(以下簡稱儀器)是利用光的散射原理對空氣中的塵埃粒子數(shù)日和粒徑進行計量，其原理如下：來自光源的光線被透鏡組聚焦于測量區(qū)域，儀器通過采樣器使采樣空氣通過該區(qū)域。當(dāng)一個微粒通過時，便把入射光散射一次，產(chǎn)生一個光脈沖信號，該信號經(jīng)光電轉(zhuǎn)換器件轉(zhuǎn)換為電脈沖信號.經(jīng)過放大、甄別，揀出需要的信號，再通過計數(shù)系統(tǒng)顯示出來，電脈沖信號的高度反映微粒的大小，信號的數(shù)量反映微粒的個數(shù)。由此可以看出.采樣是整個流程中一個較重要的環(huán)節(jié)，采樣流量的大小直接影響儀器計數(shù)的準(zhǔn)確，因此.必須對儀器的采樣流量進行計量，而規(guī)程中卻未反映出來，采樣流量的校準(zhǔn)可按(圖1)進行，通過調(diào)節(jié)儀器的流量旋鈕，調(diào)節(jié)流量的大小，使之達到儀器規(guī)定的采樣流量值，同時讀取標(biāo)準(zhǔn)流量計的讀數(shù)，兩者之間的相對誤差即為儀器上流量計的采樣流量誤差(采樣誤差應(yīng)≤5%，標(biāo)準(zhǔn)流量計的準(zhǔn)確度應(yīng)為I.5%或更高)。

　　2在規(guī)程中，儀器的測量準(zhǔn)確度是通過多分散粒子來實現(xiàn)的

　　將混有多分散粒子的標(biāo)準(zhǔn)溶液加入到氣溶膠發(fā)生器中，噴霧后產(chǎn)生的采樣氣體通過采樣口進入儀器，儀器顯示出各粒徑檔粒子的計數(shù)值，校準(zhǔn)人員根據(jù)某一檔計數(shù)值減去下一檔粒子數(shù)除以總粒子數(shù)計算出該粒徑檔粒子的濃度，再與多分散粒子標(biāo)準(zhǔn)溶液粒徑檔粒子的標(biāo)準(zhǔn)濃度相比較，計算出兩者之間的相對誤差即作為該儀器在這一粒徑檔的測量準(zhǔn)確度。這個測量準(zhǔn)確度實際上反映了多分散粒子標(biāo)準(zhǔn)溶液中各粒徑檔粒子之間的比例的誤差，即儀器不管各粒徑檔的計數(shù)為多少只要它們之間的比例與標(biāo)準(zhǔn)溶液中各粒徑檔粒子之間的比例保持一致，則儀器的測量準(zhǔn)確度就得到了保證，實際上這是規(guī)程中的一個缺陷。

　　我們在參考了國外的資料并進行了大量的實驗之后，認為有必要在校準(zhǔn)過程中引入計數(shù)效率這一概念。所謂計數(shù)效率，即為儀器顯示的粒子數(shù)與從儀器進氣口采樣空氣中得到的標(biāo)準(zhǔn)粒子數(shù)的比值。計數(shù)效率的校準(zhǔn)如圖2所示，將最小可測粒徑<0.2um的儀器歸為A類，≥0.2um的歸為B類。A類計數(shù)器稱為凝結(jié)核計數(shù)器或具有不低于同等性能的類似計數(shù)器，以A類計數(shù)器為標(biāo)準(zhǔn)即可得到B類計數(shù)器的計數(shù)效率，計數(shù)效率具體指標(biāo)：儀器對于最小可測粒徑下計數(shù)效率應(yīng)在30%-70%范圍內(nèi)，1.5倍至2倍最小可測粒徑下計數(shù)效率應(yīng)在90%-110%范圍內(nèi)，只有引入計數(shù)效率，儀器的計數(shù)準(zhǔn)確才能得到保證。

　　影響儀器的計數(shù)效率的因素較多，除了本文中提及的采樣流量外，由儀器本身性能的差異亦同樣會引起計數(shù)效率的高低，其主要方面有：

　　(1)儀器中的光源。目前塵埃粒子計數(shù)器中采用的光源主要有兩種：激光和鹵鎢燈。而激光又分為半導(dǎo)體激光器和氦氖激光器。前者由于體積小，功耗低，目前許多儀器都采用半導(dǎo)體激光器，但由于其采用全封閉結(jié)構(gòu)形式，所以當(dāng)激光器損壞時，從外部很難觀察到.而氦氖激光器雖然從外部可以觀察到其是否損壞，但由于其體積大，又需要較長的穩(wěn)定時間，所以目前較少采用。不管是半導(dǎo)體激光器還是氦氖激光器，當(dāng)其損壞時，一般不是不發(fā)光，而是其發(fā)光的模式發(fā)生改變，從而大大降低了計數(shù)效率。而采用鹵鎢燈作為光源的儀器，其發(fā)光強度更是難以得到持續(xù)的穩(wěn)定，這樣就更會引起計數(shù)效率的波動。

　　(2)儀器中接收信號所用的的光敏器件，放大電路一般均采用半導(dǎo)體器件。由于半導(dǎo)體的溫度特性較差，如果儀器的電路中缺少溫度補償環(huán)節(jié)，則由于溫度的變化同樣會引起計數(shù)效率的波動。

　　(3)有些儀器的性能達不到規(guī)定的指標(biāo)，即其信噪比不能達到儀器的要求時，少數(shù)儀器生產(chǎn)廠家靠降低計數(shù)效率來實現(xiàn)其指標(biāo)，如自凈時間，集中度等。這些情況正如本文表中所列，從單臺儀器分析，都滿足要求，但就其中某些儀器面言，則其測試靈敏度顯然是遠遠不能滿足測試性能要求的。

　　(4)儀器中采樣氣體所用的泵，在使用一段時間后，效率降低，采樣流量減少，這樣勢必會影響計數(shù)效率。目前不少儀器均無采樣流量的指示及調(diào)節(jié)，這樣就很難保證采樣流量的準(zhǔn)確。

　　3小結(jié)

　　綜上所述，我們認為在校準(zhǔn)過程中必須引入采樣流量的校準(zhǔn)及計數(shù)效率的校準(zhǔn)，這樣才能保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確，可靠及量值的統(tǒng)一，才能更好地為企業(yè)提供校準(zhǔn)服務(wù)。同時對生產(chǎn)廠家才能進行有效地監(jiān)督。提高國內(nèi)儀器的質(zhì)量，保證生產(chǎn)的順利進行，促進社會經(jīng)濟的發(fā)展。