CN105043954B - 数字粉尘仪的标定系统及其标定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数字粉尘仪的标定系统及其标定方法，该标定系统包括切割头的标定系统和粉尘仪质量浓度的标定系统；切割头的标定装置包括压缩空气处理装置，所述压缩空气处理装置连接单分散粒子发生器，单分散粒子发生器连接均匀混合箱，均匀混合箱分别连接除尘装置、等速采样头，两个等速采样头分别连接标准切割头和被检切割头，被检切割头连接第一滤膜，标准切割头连接第二滤膜，第一滤膜和第二滤膜同时连接采样装置和自动称重装置；粉尘仪质量浓度的标定系统包括压缩空气处理装置、粉尘发生器、均匀混合箱、除尘装置、第一标准切割头、第二标准切割头、数字粉尘仪、第三滤膜和采样装置，第三滤膜连接自动称重装置。本发明使粉尘仪的检定工作得到规范化管理，提高了仪器测量的准确度。

Description

数字粉尘仪的标定系统及其标定方法

技术领域

本发明涉及粉尘测量领域，具体涉及一种数字粉尘仪的标定系统及其标定方法。

背景技术

数字粉尘仪是用于测量各种粉尘质量浓度的仪器包括呼吸性粉尘仪、防爆型粉尘仪、微电脑粉尘仪，其广泛应用于室内空气质量检测、工作场所空气质量检测及户外空气质量检测。粉尘仪质量浓度示值的误差和切割效率准确性是影响测量结果的重要参数。目前的情况是，厂家的质量控制技术不但方法各异，而且很不规范，有些只是对流量参数进行了评价，而且我国对该仪器的量值溯源缺乏相关技术设备与技术规范，也导致了测量数据的混乱，可比性差，因此建立起一套数字粉尘仪的标定系统及其标定方法，完善该类仪器的量值溯源传递系统，规范仪器性能评价，使得数字粉尘仪的量值溯源工作得到规范化管理。

发明内容

在下文中给出关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

本发明实施例的目的是针对现有的粉尘仪的响应曲线及准确度千差万别的缺陷，提供一种数字粉尘仪的标定系统及其标定方法，用以检定不同厂家及不同用户的粉尘仪，以使粉尘仪的检测工作得到规范化管理。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种数字粉尘仪的标定系统，包括切割头的标定系统和粉尘仪质量浓度的标定系统；

所述切割头的标定系统包括压缩空气处理装置，所述压缩空气处理装置连接单分散粒子发生器，所述单分散粒子发生器连接均匀混合箱，所述均匀混合箱分别连接除尘装置、标准切割头和被检切割头，所述被检切割头连接第一滤膜，所述标准切割头连接第二滤膜，所述第一滤膜和第二滤膜同时连接采样装置和自动称重装置；

所述粉尘仪质量浓度的标定系统包括压缩空气处理装置，所述压缩空气处理装置连接粉尘发生器，所述粉尘发生器连接均匀混合箱，所述均匀混合箱分别连接除尘装置、第一标准切割头和第二标准切割头，所述第一标准切割头连接数字粉尘仪，所述第二标准切割头依次连接第三滤膜和采样装置，所述第三滤膜连接自动称重装置。

本发明还提供一种使用上述数字粉尘仪的标定系统的标定方法，包括切割头的标定方法和粉尘仪质量浓度的标定方法：

(1)切割头的标定方法：

压缩空气通入单分散粒子发生器后，单分散粒子发生器产生的粉尘样品进入均匀混合箱，经静电消除器消除静电后，在均匀混合箱中与压缩空气混合均匀，由等速采样头采集出来的粉尘样品分别进入标准切割头和被检切割头；将采样装置的双路可调气体流量计调至成相同流量，在相同采集时间下，利用自动称重装置对第一滤膜和第二滤膜进行称重；第一滤膜和第二滤膜所收集的颗粒质量的比值为标准切割头的入口的切割效率；分别做出至少5种粒径下标准切割头的入口切割效率，得出切割曲线；对应50％切割效率的粒径即为切割点，判断该切割点与仪器标称的切割点是否一致；

(2)粉尘仪质量浓度的标定方法：

压缩空气通入粉尘发生器后，经粉尘发生器产生的粉尘样品进入均匀混合箱，经静电消除器消除静电后，在均匀混合箱中与压缩空气混合均匀，由等速采样头采集出来的粉尘样品分别进入标准切割头；将采样装置的可调气体流量计的流量调至与待测数字粉尘仪的流量相同，在相同采集时间下，读取数字粉尘仪稳定读数，同时，利用自动称重装置对第三滤膜进行称重；计算第三滤膜称重的质量与采样体积的比值，得到粉尘质量浓度，判断该粉尘质量浓度与粉尘仪质量浓度的读数是否一致；在粉尘仪的量程范围内选取至少三个浓度值进行对比。与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供了一种数字粉尘仪的标定系统及其标定方法，针对不同的光散射仪器，在统一的、稳定的散射介质下进行质量浓度的标定，从而检定不同厂家及不同用户的粉尘仪，以使粉尘仪的检定工作得以规范化管理，同时提高了仪器测量的准确度。本发明的方法具有NIST(美国国家标准与技术研究院)可溯源性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的切割头的标定系统的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的粉尘仪质量浓度的标定系统的流程示意图；

图3为本发明实施例提供的均匀混合箱正视图；

图4为本发明实施例提供的切割曲线图。

附图标记：

1-压缩空气处理装置；2-单分散粒子发生器；4-均匀混合箱；5-除尘装置；6-标准切割头；7-被检切割头；8-第一滤膜；9-采样装置；10-自动称重装置；11-粉尘发生器；12-采样装置；13-第二滤膜；14-第一标准切割头；15-第二标准切割头；16-第三滤膜；17-数字粉尘仪；18-压缩空气入口；19-静电消除器；20-等速采样头；21-除尘口；22-箱体；23-粉尘入口。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。在本发明的一个附图或一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚的目的，附图和说明中省略了与本发明无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1和图2，一种数字粉尘仪的标定系统，包括切割头的标定系统和粉尘仪质量浓度的标定系统；

所述切割头的标定系统包括压缩空气处理装置1，压缩空气处理装置1连接单分散粒子发生器2，单分散粒子发生器2连接均匀混合箱4，均匀混合箱4分别连接除尘装置5、标准切割头6和被检切割头7，所述被检切割头7连接第一滤膜8，标准切割头6连接第二滤膜13，第一滤膜8和第二滤膜13同时连接采样装置9和自动称重装置10；

所述粉尘仪质量浓度的标定系统包括压缩空气处理装置1，压缩空气处理装置1连接粉尘发生器11，粉尘发生器11连接均匀混合箱4，均匀混合箱4分别连接除尘装置5、第一标准切割头14和第二标准切割头15，第一标准切割头14连接数字粉尘仪17，第二标准切割头15依次连接第三滤膜16和采样装置12，第三滤膜16连接自动称重装置10。

发明使粉尘仪的检定工作得到规范化管理，提高了仪器测量的准确度。

本实施例中，参见图3，均匀混合箱4包括箱体22，箱体22上部设有粉尘入口17，粉尘入口17的下方箱体22上设有压缩空气处理装置入口18，粉尘入口17与压缩空气处理装置入口18之间的箱体22内设有静电消除器19，箱体22下部设有等速采样头20，箱体22底部设有除尘口21。

优选地，箱体体积约150L，为两端带弧形封顶的圆形筒，直径35cm，高度150cm。设有一个内径6mm粉尘入口；一个压缩空气处理装置入口(内径20mm)；四个内置静电消除器(呈“十”字型分布，离弧顶10cm，静电消除器长10cm，宽2cm)；四个内径为10mm的等速采样头；一个内径10mm除尘口。

本实施例中，箱体22的材料为304不锈钢板；箱体22的内壁面经过刨光处理，其表面粗糙度小于2.5μm，以防止静电及颗粒吸附，静电消除器19为气源型静电消除器，呈“十”字形放置在箱体22内同一水平面。本实施例中，压缩空气处理装置1是由无油静音空压机、冷干机、三级高效过滤器和缓冲罐组成，经过处理后的干燥洁净压缩空气存储在储气罐中。

无油静音空压机制得后存储在储气罐中的空气。

本实施例中，标准切割头6包括PM10切割头和PM2.5切割头，其中第一标准切割头14和第二标准切割头15也可以是PM10切割头或PM2.5切割头；第一滤膜8、第二滤膜13和第三滤膜16均为47mm的聚四氟乙烯滤膜。

PM(Particulate Matter，颗粒物)，PM10代表颗粒物空气动力学直径为10微米，TSP(Total Suspended Particulate，总悬浮微粒，又称总悬浮颗粒物)。

本实施例中，自动称重装置10用于通过机械手和精密电子天平实现自动采样和称重，所述自动称重装置还具有恒温、抗震、滤膜称重、自动换膜和和无线数据传输的功能。

本发明的自动称重装置是通过机械手和精密电子天平(十万分之一)实现自动采样、称重，装置含有自动化控制软件，实现人机操作。具有恒温(25±0.5℃)、抗震、滤膜称重、自动换膜、数据无线传输的功能。自动称重装置包括壳体，携带2个滤膜的机械手、控制系统与执行机构、精密电子天平(十万分之一)、滤膜贮存及装卸机构，壳体内具有恒温的功能，壳体下方安装有底座，四级防震功能的精密电子天平放置在底座上，使整个自动称重装置具有抗震功能，机械手固定在壳体上，机械手用于抓取滤膜放置于精密电子天平上进行称重，所得到的质量通过无线数据传输到电脑，经过和电脑中输入的其它参数进行运算，得到粉尘的浓度。

本实施例中，采样装置9为带有双路可调气体流量计或带有单路可调气体流量计的采样泵；采样装置12为带有单路可调气体流量计的采样泵。

本实施例中，除尘装置5为设置在均匀混合箱底部的外接真空吸尘器。

本发明还提供一种数字粉尘仪的标定方法，包括切割头的标定方法和粉尘仪质量浓度的标定方法：

(1)切割头的标定方法：

压缩空气通入单分散粒子发生器后，单分散粒子发生器产生的粉尘样品进入均匀混合箱，经静电消除器消除静电后，在均匀混合箱中与压缩空气混合均匀，由等速采样头采集出来的粉尘样品分别进入标准切割头和被检切割头；将采样装置的双路可调气体流量计调至成相同流量，在相同采集时间下，利用自动称重装置对第一滤膜和第二滤膜进行称重；计算出切割效率；分别做出至少5种粒径下切割头的入口切割效率，得出切割曲线；对应50％切割效率的粒径即为切割点，判断该切割点与仪器标称的切割点是否一致；

(2)粉尘仪质量浓度的标定方法：

压缩空气通入粉尘发生器后，经粉尘发生器产生的粉尘样品进入均匀混合箱，经静电消除器消除静电后，在均匀混合箱中与压缩空气混合均匀，由等速采样头采集出来的粉尘样品分别进入标准切割头；将采样装置的可调气体流量计的流量调至与待测数字粉尘仪的流量相同，在相同采集时间下，读取数字粉尘仪稳定读数，同时，利用自动称重装置对第三滤膜进行称重；计算第三滤膜称重的质量与采样体积的比值，得到粉尘质量浓度，判断该粉尘质量浓度与粉尘仪质量浓度的读数是否一致；在粉尘仪的量程范围内选取至少三个浓度值进行对比。

本发明还提供一种数字粉尘仪的标定方法，包括切割头的标定方法和粉尘仪质量浓度的标定方法：

(1)切割头的标定方法：

压缩空气通入单分散粒子发生器后，单分散粒子发生器产生的粉尘样品进入均匀混合箱，经静电消除器消除静电后，在均匀混合箱中与压缩空气混合均匀，由等速采样头采集出来的粉尘样品分别进入标准切割头和被检切割头；将采样装置的双路可调气体流量计调至成相同流量，在相同采集时间下，利用自动称重装置对滤膜进行称重；两张滤膜所收集的颗粒质量的比值为标准切割头的入口的切割效率；分别做出至少5种粒径下标准切割头的入口切割效率，得出切割曲线；对应50％切割效率的粒径即为切割点，判断该切割点与仪器标称的切割点是否一致；

(2)粉尘仪质量浓度的标定方法：

压缩空气通入粉尘发生器后，经粉尘发生器产生的粉尘样品进入均匀混合箱，经静电消除器消除静电后，在均匀混合箱中与压缩空气混合均匀，由等速采样头采集出来的粉尘样品分别进入标准切割头；将采样装置的可调气体流量计的流量调至与待测数字粉尘仪的流量相同，在相同采集时间下，读取数字粉尘仪稳定读数，同时，利用自动称重装置对滤膜进行称重，采样体积通过标准采样流量乘以采样时间得到，计算滤膜称重的质量与采样体积的比值，得到粉尘质量浓度，判断该粉尘质量浓度与粉尘仪质量浓度的读数是否一致；在粉尘仪的量程范围内选取至少三个浓度值进行对比。

本实施例中，所述粉尘样品的粒径至少选用以下五种：5μm、8μm、10μm、12μm和15μm。

下面通过具体的实施例对本发明的标定方法说明如下：

可吸入性数字粉尘仪的标定分两部分：PM10切割头的标定及质量浓度的标定。PM10切割头的标定方法如图1所示，需要至少5种粒径的单分散PSL粒子(如5μm、8μm、10μm、12μm、15μm等)。对每种粒径的干粉样品，首先压缩空气1通入单分散粒子发生器2后，单分散粒子发生器2产生的粉尘样品进入均匀混合箱4，经静电消除器3消除静电后，在均匀混合箱4中与压缩空气1混合均匀，由等速采样头采集出来的粉尘样品分别进入标准切割头6和被检切割头7；将采样装置9的双路可调气体流量计调至成相同流量，在相同采集时间下，利用自动称重装置10对第一滤膜8和第二滤膜13进行称重；两张滤膜所收集的颗粒质量的比值为标准切割头6的切割效率，得出切割曲线如图4所示；参见图4，横坐标为粒径，单位为μm，纵坐标为切割效率。对应50％切割效率的粒径即为切割点，判断该切割点与仪器标称切割点是否一致。本实施例中的切割点为PM10，与仪器标称切割点一致。对应50％切割效率的粒径即为切割点，判断该切割点与仪器标称的切割点是否一致。

粉尘仪质量浓度的标定方法如图2所示。

压缩空气1通入粉尘发生器11后，经粉尘发生器11产生的粉尘样品进入均匀混合箱4，经静电消除器3消除静电后，在均匀混合箱4中与压缩空气1混合均匀，由等速采样头采集出来的粉尘样品分别进入标准切割头6；将采样装置12的可调气体流量计的流量调至与待测数字粉尘仪17的流量相同，在相同采集时间下，读取数字粉尘仪17的稳定读数，同时，利用自动称重装置10对第三滤膜16进行称重，采样体积通过标准采样流量乘以采样时间得到，计算滤膜称重的质量与采样体积的比值，得到粉尘质量浓度，判断该粉尘质量浓度与粉尘仪质量浓度的读数是否一致；在粉尘仪的量程范围内选取至少三个浓度值进行对比。

本实施例的测量结果如下：

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种数字粉尘仪的标定系统，其特征在于，包括切割头的标定系统和粉尘仪质量浓度的标定系统；

所述切割头的标定系统包括压缩空气处理装置，所述压缩空气处理装置连接单分散粒子发生器，所述单分散粒子发生器连接均匀混合箱，所述均匀混合箱分别连接除尘装置、标准切割头和被检切割头，所述被检切割头连接第一滤膜，所述标准切割头连接第二滤膜，所述第一滤膜和第二滤膜同时连接采样装置和自动称重装置；

所述粉尘仪质量浓度的标定系统包括压缩空气处理装置，所述压缩空气处理装置连接粉尘发生器，所述粉尘发生器连接均匀混合箱，所述均匀混合箱分别连接除尘装置、第一标准切割头和第二标准切割头，所述第一标准切割头连接数字粉尘仪，所述第二标准切割头依次连接第三滤膜和采样装置，所述第三滤膜连接自动称重装置；

所述均匀混合箱包括箱体，所述箱体上部设有粉尘入口，所述粉尘入口的下方箱体上设有压缩空气入口，所述粉尘入口与所述压缩空气入口之间的箱体内设有静电消除器，所述箱体下部设有等速采样头，所述箱体底部设有除尘口；

所述压缩空气处理装置是由无油静音空压机、冷干机、三级高效过滤器和缓冲罐组成。

2.根据权利要求1所述的数字粉尘仪的标定系统，其特征在于，所述箱体的材料为304不锈钢板；所述箱体的内壁面经过刨光处理，其表面粗糙度小于2.5μm，所述静电消除器为气源型静电消除器，呈“十”字形放置在箱体内同一水平面。

3.根据权利要求1所述的数字粉尘仪的标定系统，其特征在于，所述标准切割头包括PM10切割头和PM2.5切割头；所述第一滤膜、第二滤膜和第三滤膜均为47mm的聚四氟乙烯滤膜。

4.根据权利要求1-3任一项所述的数字粉尘仪的标定系统，其特征在于，所述自动称重装置用于通过机械手和精密电子天平实现自动采样和称重，所述自动称重装置还具有恒温、抗震、滤膜称重、自动换膜和和数据无线传输的功能。

5.根据权利要求4所述的数字粉尘仪的标定系统，其特征在于，所述采样装置为带有双路可调气体流量计或带有单路可调气体流量计的采样泵。

6.根据权利要求4所述的数字粉尘仪的标定系统，其特征在于，所述除尘装置为设置在均匀混合箱底部的外接真空吸尘器。

7.一种使用权利要求1-6任一项所述数字粉尘仪的标定系统的标定方法，其特征在于，包括切割头的标定方法和粉尘仪质量浓度的标定方法：

(1)切割头的标定方法：

压缩空气通入单分散粒子发生器后，单分散粒子发生器产生的粉尘样品进入均匀混合箱，经静电消除器消除静电后，在均匀混合箱中与压缩空气混合均匀，由等速采样头采集出来的粉尘样品分别进入标准切割头和被检切割头；将采样装置的双路可调气体流量计调至成相同流量，在相同采集时间下，利用自动称重装置对第一滤膜和第二滤膜进行称重；第一滤膜和第二滤膜所收集的颗粒质量的比值为标准切割头的入口的切割效率；分别做出至少5种粒径下标准切割头的入口切割效率，得出切割曲线；对应50％切割效率的粒径即为切割点，判断该切割点与仪器标称的切割点是否一致；

(2)粉尘仪质量浓度的标定方法：

压缩空气通入粉尘发生器后，经粉尘发生器产生的粉尘样品进入均匀混合箱，经静电消除器消除静电后，在均匀混合箱中与压缩空气混合均匀，由等速采样头采集出来的粉尘样品分别进入标准切割头；将采样装置的可调气体流量计的流量调至与待测数字粉尘仪的流量相同，在相同采集时间下，读取数字粉尘仪稳定读数，同时，利用自动称重装置对第三滤膜进行称重；计算第三滤膜称重的质量与采样体积的比值，得到粉尘质量浓度，判断该粉尘质量浓度与粉尘仪质量浓度的读数是否一致；在粉尘仪的量程范围内选取至少三个浓度值进行对比。