CN114739878A - 一种呼吸性粉尘分离效能测试粒子浓度不确定度分析方法 - Google Patents
一种呼吸性粉尘分离效能测试粒子浓度不确定度分析方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114739878A CN114739878A CN202210397763.9A CN202210397763A CN114739878A CN 114739878 A CN114739878 A CN 114739878A CN 202210397763 A CN202210397763 A CN 202210397763A CN 114739878 A CN114739878 A CN 114739878A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- uncertainty
- measuring
- measurement
- particles
- monodisperse
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000002245 particle Substances 0.000 title claims abstract description 120
- 238000000926 separation method Methods 0.000 title claims abstract description 48
- 239000000428 dust Substances 0.000 title claims abstract description 47
- 238000012360 testing method Methods 0.000 title claims abstract description 43
- 230000000241 respiratory effect Effects 0.000 title claims abstract description 41
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 32
- 238000013076 uncertainty analysis Methods 0.000 title claims abstract description 8
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 61
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims abstract description 60
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims abstract description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 8
- 239000000443 aerosol Substances 0.000 claims description 49
- RBTBFTRPCNLSDE-UHFFFAOYSA-N 3,7-bis(dimethylamino)phenothiazin-5-ium Chemical compound C1=CC(N(C)C)=CC2=[S+]C3=CC(N(C)C)=CC=C3N=C21 RBTBFTRPCNLSDE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 39
- 229960000907 methylthioninium chloride Drugs 0.000 claims description 39
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 11
- 239000012086 standard solution Substances 0.000 claims description 11
- 239000003350 kerosene Substances 0.000 claims description 10
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 9
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 7
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 5
- 108010003272 Hyaluronate lyase Proteins 0.000 claims description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 4
- 238000000326 densiometry Methods 0.000 claims description 4
- 238000001739 density measurement Methods 0.000 claims description 4
- 238000005303 weighing Methods 0.000 claims description 4
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 3
- 238000003892 spreading Methods 0.000 claims description 3
- 230000007480 spreading Effects 0.000 claims description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 3
- 238000011056 performance test Methods 0.000 claims 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 abstract description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 206010035653 pneumoconiosis Diseases 0.000 description 2
- 238000003908 quality control method Methods 0.000 description 2
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000012854 evaluation process Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 238000013178 mathematical model Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
- G01N15/06—Investigating concentration of particle suspensions
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
- G01N2015/0096—Investigating consistence of powders, dustability, dustiness
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
Abstract
本发明涉及一种呼吸性粉尘分离效能测试粒子浓度不确定度分析方法，属于粉尘监测领域。该方法包括以下步骤：S1：在静态箱内生成呼吸性粉尘预分离装置分离效能测定用的单分散测试粒子；S2：建立单分散测试粒子的浓度及浓度不确定度计算模型；S3：计算单分散的测试粒子浓度测量结果的不确定度分量、合成标准不确定度和合成扩展不确定度。对呼吸性粉尘预分离装置分离效能测定用静态箱粒子浓度的测量过程进行不确定度分析，提出了降低误差的途径，为呼吸性粉尘预分离器分离效能的准确、高效评定提供了依据。
Description
技术领域
本发明属于粉尘监测领域，涉及一种呼吸性粉尘分离效能测试粒子浓度不确定度分析方法。
背景技术
呼吸性粉尘是尘肺病的主要引发源，尘肺病预防的关键在于最大限度减少或避免呼吸性粉尘的吸入，有效的途径是及时准确地对作业场所的呼吸性粉尘浓度进行测量，并根据测量结果采取有效的降除尘措施。呼吸性粉尘传感器及个体监测仪是测量呼吸性粉尘浓度的常用仪器，其中呼吸性粉尘预分离器是其关键部件，其分离效能的准确性对作业场所呼吸性粉尘浓度的测量结果影响很大。单分散气溶胶静态箱测试法是进行分离效能的测定的常用方法，静态箱内粒子浓度是影响测定结果的重要因素，因此考察静态箱内粒子浓度的不确定度具有重要意义。静态箱内粒子生成过程复杂，包括了溶质称量、溶质密度测定、溶液配制、气溶胶发生器参数调节、粒子生成等环节，每个环节存在的偏差累积，使得静态箱内单分散粒子的评定误差较大，给分离效能检测评定的性能评价和质量控制带来困扰。因此，本申请在建立静态箱粒子浓度数学模型的基础上，分析不确定度的来源，计算系统误差和随机误差引入的不确定分量，通过分量合成得到可信的总不确定度数据，为呼吸性粉尘分离效能测试提供可靠的测试方法与评价依据。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种呼吸性粉尘分离效能测试粒子浓度不确定度分析方法，旨在解决目前在呼吸性粉尘预分离装置分离效能测量评定过程中，长期没有很好地解决影响静态箱内单分散粒子浓度的各因素的不确定度分析评价和质量控制方法，以评价测定的准确性、可靠性问题。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种呼吸性粉尘分离效能测试粒子浓度不确定度分析方法，该方法包括以下步骤：
S1：生成呼吸性粉尘预分离装置分离效能测定用静态箱单分散的测试粒子；
S2：建立单分散测试粒子的浓度及浓度不确定度计算模型；
S3：计算单分散的测试粒子浓度测量结果的不确定度分量、合成标准不确定度和合成扩展不确定度。
可选的，所述S1具体为：
S11：使用量筒量取体积为v ml的无水乙醇，称取质量为Mmg的亚甲基蓝，配置以亚甲基蓝为溶质、无水乙醇为溶剂的标准溶液，标准溶液的体积浓度为：
S12：使用单分散气溶胶发生器生成气溶胶测试粒子。
可选的，所述单分散的测试粒子的浓度为：
式中：ci为第i种粒径对应的静态箱内单分散粒子的质量浓度，单位为mg/m3；mi为静态箱内的粒子质量，单位为mg；V为静态箱的体积，单位为L；Ni为第i种粒径的粒子数，单位为个；ρ为亚甲基蓝密度，单位为mg/cm3；Dpi为第i种粒子的空气动力学直径，单位为μm；
当i＝1,2,3,4,5时，若呼吸性粉尘预分离装置选用BMRC曲线，则测试粒子空气动力学直径分别为2.2μm、3.9μm、5.0μm、5.9μm和7.1μm；若呼吸性粉尘预分离装置选用ACGIH曲线，则测试粒子空气动力学直径分别为2.0μm、2.5μm、3.5μm、5.0μm和10.0μm。
可选的，所述S12具体为：
安装调试单分散气溶胶发生器，按照气溶胶发生器的微孔板规格和配套注射器容积调整射流泵运行速度；用注射器吸入S11中适量的标准溶液，安装于气溶胶发生器的注射器架上，设定气溶胶发生器的扰动频率；颗粒空气动力学粒径与气溶胶发生器扰动频率关系为：
其中，ρ0＝1g/cm3，上式写为
式中：Dpi为第i种粒子的空气动力学直径，单位为μm；M为亚甲基蓝质量，单位为mg；Q为气溶胶发生器射流泵流量，单位为cm3/s；fi为气溶胶发生器扰动频率，单位为Hz；v为无水乙醇溶液体积，单位为ml；ρ为亚甲基蓝密度，单位为mg/cm3；
对20μm的微孔片，Q＝0.139cm3/min＝0.0023167cm3/s
则单分散的测试粒子的浓度的计算公式变换为
式中：ci为第i种粒径对应的静态箱内单分散粒子的质量浓度，单位为mg/m3；M为亚甲基蓝质量，单位为mg；Q为气溶胶发生器射流泵流量，单位为cm3/s；Ni为第i种粒径的粒子数，单位为个；ρ为亚甲基蓝密度，单位为mg/cm3；v为无水乙醇溶液体积，单位为ml；fi为第i种粒径对应的气溶胶发生器扰动频率，单位为Hz；V为静态箱的体积，单位为L。
可选的，所述单分散的测试粒子测量结果的合成标准不确定度为：
取扩展因子k＝2，所述合成扩展不确定度为：urel＝2uc。
可选的，所述单分散的测试粒子测量结果的合成标准不确定度和合成扩展不确定度的不确定度来源包括：
ci的不确定度uci由M、v、Q、f、ρ、Ni和V的不确定度确定；根据静态箱内单分散粒子质量浓度测量步骤，分别计算各步骤的不确定度，再通过各步骤的不确定度计算总不确定度；
具体包括：
(1)称量亚甲基蓝标样引入的不确定度u(m)；
使用十万分之一电子天平称量亚甲基蓝标样，电子天平的最小读数为Er(m)，其半宽为Er(m)/2，按照平均分布，有
(2)量取无水乙醇溶剂引入的不确定度u(v)；
使用250mL量筒，量取无水乙醇定容至200mL，量筒最大允许误差为±Er(v)，按照三角分布，有
(3)单分散气溶胶发生器的射流泵流速计的引入的不确定度u(Q)
采用B类评定方法，流速计的最大允许误差为±Er(Q)，区间带宽为Er(Q)，置信因子为k，有
单位为％；
(4)气溶胶发生器频率设置引入的不确定度u(f)；
气溶胶发生器频率设置误差为Er(f)，半宽为Er(f)/2，按照平均分布，有
单位为Hz；
(5)亚甲基蓝密度测定引入的不确定度u(ρ)；
密度不确定度采用GB4472-2011《化工产品密度、相对密度测定通则》中的比重瓶法，以煤油作为浸渍液；测量亚甲基蓝粉末密度的不确定度来源包括测量重复性引入的不确定度、煤油密度测量引入的不确定度和环境温度引入的不确定度；密度的合成标准不确定度为
sρ为重复测量条件下n个测试结果的实验标准差，单位为g/cm3；ρmax为密度最大测量值，单位为g/cm3；ut为试验过程中环境温度及煤油温度的波动值，单位为℃；
(6)使用粒计数器测量静态箱内的粒子数引入的不确定度u(N)
粒子计数的不确定度主要由与标准仪器有关的不确定度u1(N)和测量重复性引入的不确定度u2(N)组成；
则
其中与标准仪器有关的不确定度u1(N)分为标准仪器测量误差引入的不确定度和标准仪器和被检测仪器采样口位置差异引入的不确定度，两者均服从均匀分布，互不相关；则与标准仪器有关的不确定度为：
式中：ε1为标准仪器测量误差，单位为％；ε2标准仪器和被检测仪器采样口不同位置的测量误差，单位为％；
测量重复性引入的不确定度：
式中：sN为测量结果的标准偏差；
(7)静态箱体积测量引入的不确定度u(V)
静态箱为圆筒形，圆筒体积的不确定度由圆筒高度测量引入的不确定度uD(V)和圆筒直径测量引入的不确定度uH(V)组成；静态箱体积测量的不确定度为：
式中：cD为直径测量不确定度的传递系数，单位为mm2；cH为高度测量不确定度的传递系数，单位为mm2；
圆筒高度和直径测量引入的不确定度uD(V)和uH(V)由测量工具、测量人员读数及高度和直径的不均匀性三部分引入的不确定度组成；
式中：u11、u21为卷尺本身存在误差引入的不确定度，单位为mm；u12、u22为测量人员读数误差引入的不确定度，单位为mm；u13、u23为直径和高度不均匀性引入的不确定度，单位为mm。
本发明的有益效果在于：
(1)通过建立静态箱内单分散粒子浓度的计算模型，准确掌握了影响呼吸性粉尘预分离装置分离效能测定用静态箱粒子浓度的各因素的影响；
(2)对呼吸性粉尘预分离装置分离效能测定用静态箱粒子浓度的测量过程进行不确定度分析，提出了降低误差的途径，为呼吸性粉尘预分离器分离效能的准确、高效评定提供了依据。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
图1为本发明流程图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
请参阅图1，为一种呼吸性粉尘预分离装置分离效能测定用静态箱粒子浓度不确定度分析方法，呼吸性粉尘预分离装置分离效能测定用静态箱单分散粒子浓度计算公式为
式中：ci为第i种粒径对应的静态箱内单分散粒子的质量浓度，单位为mg/m3；mi为静态箱内的粒子质量，单位为mg；V为静态箱的体积，单位为L；Ni为第i种粒径的粒子数，单位为个；ρ为亚甲基蓝密度，单位为mg/cm3；Dpi为第i种粒子的空气动力学直径，单位为μm；
当i＝1,2,3,4,5时，若呼吸性粉尘预分离装置选用BMRC曲线，则测试粒子空气动力学直径分别为2.2μm、3.9μm、5.0μm、5.9μm和7.1μm；若呼吸性粉尘预分离装置选用ACGIH曲线，则测试粒子空气动力学直径分别为2.0μm、2.5μm、3.5μm、5.0μm和10.0μm；
生成单分散的测试粒子需要以下步骤：
S11：使用量筒量取体积为v ml的无水乙醇，称取质量为Mmg的亚甲基蓝，配置以亚甲基蓝为溶质、无水乙醇为溶剂的标准溶液，其体积浓度为
S12：使用单分散气溶胶发生器生成气溶胶测试粒子。具体步骤为：
安装调试单分散气溶胶发生器，按照气溶胶发生器的微孔板规格和配套注射器容积调整射流泵运行速度；用注射器吸入S11中适量的标准溶液，安装于气溶胶发生器的注射器架上，设定气溶胶发生器的扰动频率。颗粒空气动力学粒径与气溶胶发生器扰动频率关系为：
其中，ρ0＝1g/cm3，上式写为
式中：Dpi为第i种粒子的空气动力学直径，单位为μm；M为亚甲基蓝质量，单位为mg；Q为气溶胶发生器射流泵流量，单位为cm3/s；fi为气溶胶发生器扰动频率，单位为Hz；v为无水乙醇溶液体积，单位为ml；ρ为亚甲基蓝密度，单位为mg/cm3；
对20μm的微孔片，Q＝0.139cm3/min＝0.0023167cm3/s
则呼吸性粉尘预分离装置分离效能测定用静态箱单分散粒子质量浓度计算公式可变换为
式中：ci为第i种粒径对应的静态箱内单分散粒子的质量浓度，单位为mg/m3；M为亚甲基蓝质量，单位为mg；Q为气溶胶发生器射流泵流量，单位为cm3/s；Ni为第i种粒径的粒子数，单位为个；ρ为亚甲基蓝密度，单位为mg/cm3；v为无水乙醇溶液体积，单位为ml；fi为第i种粒径对应的气溶胶发生器扰动频率，单位为Hz；V为静态箱的体积，单位为L。
则呼吸性粉尘预分离装置分离效能测定用静态箱单分散粒子质量浓度测量结果的合成标准不确定度为
取扩展因子k＝2，所述合成扩展不确定度为：urel＝2uc。
呼吸性粉尘预分离装置分离效能测定用静态箱粒子浓度不确定度的不确定度来源分析：
ci的不确定度uci由M、v、Q、f、ρ、Ni和V的不确定度确定；根据静态箱内单分散粒子质量浓度测量步骤，分别计算各步骤的不确定度，再通过各步骤的不确定度计算总不确定度；
(1)称量亚甲基蓝标样引入的不确定度u(m)
使用十万分之一电子天平称量亚甲基蓝标样，电子天平的最小读数为Er(m)，其半宽为Er(m)/2，按照平均分布，有有
单位为mg；
(2)量取无水乙醇溶剂引入的不确定度u(v)；
使用250mL量筒，量取无水乙醇定容至200mL，量筒最大允许误差为±Er(v)，按照三角分布，有
单位为mL；
(3)单分散气溶胶发生器的射流泵流速计的引入的不确定度u(Q)
采用B类评定方法，流速计的最大允许误差为±Er(Q)，区间带宽为Er(Q)，置信因子为k，有
单位为％；
(4)气溶胶发生器频率设置引入的不确定度u(f)；
气溶胶发生器频率设置误差为Er(f)，半宽为Er(f)/2，按照平均分布，有
单位为Hz；
(5)亚甲基蓝密度测定引入的不确定度u(ρ)；
密度不确定度采用GB4472-2011《化工产品密度、相对密度测定通则》中的比重瓶法，以煤油作为浸渍液。测量亚甲基蓝粉末密度的不确定度来源包括测量重复性引入的不确定度、煤油密度测量引入的不确定度和环境温度引入的不确定度。密度的合成标准不确定度为
sρ为重复测量条件下n个测试结果的实验标准差，单位为g/cm3；ρmax为密度最大测量值，单位为g/cm3；ut为试验过程中环境温度及煤油温度的波动值，单位为℃；
(6)使用粒计数器测量静态箱内的粒子数引入的不确定度u(N)
粒子计数的不确定度主要由与标准仪器有关的不确定度u1(N)和测量重复性引入的不确定度u2(N)组成。
则
其中与标准仪器有关的不确定度u1(N)可分为标准仪器测量误差引入的不确定度和标准仪器和被检测仪器采样口位置差异引入的不确定度，两者均服从均匀分布，互不相关。则与标准仪器有关的不确定度
式中：ε1为标准仪器测量误差，单位为％；ε2标准仪器和被检测仪器采样口不同位置的测量误差，单位为％；
测量重复性引入的不确定度：
式中：sN为测量结果的标准偏差；
(7)静态箱体积测量引入的不确定度u(V)
静态箱为圆筒形，圆筒体积的不确定度由圆筒高度测量引入的不确定度uD(V)和圆筒直径测量引入的不确定度uH(V)组成。静态箱体积测量的不确定度为
式中：cD为直径测量不确定度的传递系数，单位为mm2；cH为高度测量不确定度的传递系数，单位为mm2；
圆筒高度和直径测量引入的不确定度uD(V)和uH(V)由测量工具、测量人员读数及高度和直径的不均匀性三部分引入的不确定度组成。
式中：u11、u21为卷尺本身存在误差引入的不确定度，单位为mm；u12、u22为测量人员读数误差引入的不确定度，单位为mm；u13、u23为直径和高度不均匀性引入的不确定度，单位为mm。
以满足BMRC曲线的呼吸性粉尘分离装置的切割粒径Dp＝5μm为例，进行不确定度结果分析：
(1)称取亚甲基蓝使用十万分之一天平，其最小读数为0.01mg，半宽为0.005mg，按照平均分布，
本例中称取亚甲基蓝245.59mg。
(2)量取无水乙醇使用250ml量筒的容量允许误差为±1.0ml，
本例中量取无水乙醇200.0ml。
(3)单分散气溶胶发生器使用20μm的微孔片，射流泵流速计流速Q设置为0.0023167cm3/s。流速计的最大允许误差为±1.0％，k＝2，u(Q)/(％)＝0.005。
(4)单分散气溶胶发生器频率设置范围为1kHz to 1MHz，误差的允许范围为满量程的±1.0×10-5，即±(1.0×10-5×1.0×106)Hz＝±10Hz，其半宽为±5Hz，
本例中单分散气溶胶发生器频率设置为50.80kHz。
(5)亚甲基蓝密度测定10次，试验过程中环境温度及煤油温度的波动约为3℃，测定值如下：
1.3910，1.5038，1.3649，1.5585，1.4942，1.4628，1.4014，1.4129，1.5135，1.4450
测定值标准差sρ＝0.05922，ρmax＝1.5585
亚甲基蓝密度测定的合成标准不确定度为
(6)使用粒子计数器测量静态箱内的粒子数的不确定度u(N)
标准仪器测量误差为ε1＝10％，标准仪器和被检测仪器采样口位置不同产生的误差为ε2＝5％，与标准仪器有关的不确定度
静态箱内粒子数测量10次，测量值如下：
1.5529×1012，1.5409×1012，1.5398×1012，1.5425×1012，1.5378×1012，1.5403×1012，1.5435×1012，1.5453×1012，1.5419×1012，1.5460×1012
测量值标准差SN＝4017474331个，测量重复性引入的不确定度
使用粒子计数器测量静态箱内的粒子数的不确定度
(7)静态箱直径测量10次，测量值如下：
509.3，499.9，497.2，510.0，502.7，493.8，503.7，510.0，492.3，493.2
静态箱高度测量10次，测量值如下：
1008.5，1003.1，995.1，1009.6，999.2，1003.6，990.3，992.3，990.2，1009.4
对于测量直径D均值为501.2mm、高度均值H为1000.1mm的静态箱，传递系数cD＝197193.13mm2，cH＝786962.69mm2。
对尺长为1m的卷尺，
卷尺分度值1mm，按1/10估读，
不同位置测量10次，
静态箱体积测量的不确定度为
对于测量直径D均值为501.2mm、高度均值H为1000.1mm的静态箱
所以合成标准不确定度
取扩展因子k＝2，则当测试颗粒粒径Dp为5μm时，静态箱单分散粒子质量浓度测量的扩展不确定度：urel＝5.78％；
由上述计算结果可知，呼吸性粉尘预分离装置分离效能测定用静态箱粒子浓度各影响因素引入的不确定差别较大，其中气溶胶发生器射流泵流量和亚甲基蓝密度引入的不确定度偏大。因此，在实际测量过程中应尽量减小这两者引入的误差，比如采取减小实验室内的温度波动、定期气溶胶发生器射流泵流量进行校准、过滤亚甲基蓝中的杂质等措施，才能进一步提高静态箱内粒子浓度测量的精度，为呼吸性粉尘分离装置精确检定提供可靠的方法。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (6)
1.一种呼吸性粉尘分离效能测试粒子浓度不确定度分析方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
S1：生成呼吸性粉尘预分离装置分离效能测定用静态箱单分散的测试粒子；
S2：建立单分散测试粒子的浓度及浓度不确定度计算模型；
S3：计算单分散的测试粒子浓度测量结果的不确定度分量、合成标准不确定度和合成扩展不确定度。
2.根据权利要求1所述的一种呼吸性粉尘分离效能测试粒子浓度不确定度分析方法，其特征在于：所述S1具体为：
S11：使用量筒量取体积为v ml的无水乙醇，称取质量为M mg的亚甲基蓝，配置以亚甲基蓝为溶质、无水乙醇为溶剂的标准溶液，标准溶液的体积浓度为：
S12：使用单分散气溶胶发生器生成气溶胶测试粒子。
3.根据权利要求1所述的一种呼吸性粉尘分离效能测试粒子浓度不确定度分析方法，其特征在于：所述单分散的测试粒子的浓度为：
式中：ci为第i种粒径对应的静态箱内单分散粒子的质量浓度，单位为mg/m3；mi为静态箱内的粒子质量，单位为mg；V为静态箱的体积，单位为L；Ni为第i种粒径的粒子数，单位为个；ρ为亚甲基蓝密度，单位为mg/cm3；Dpi为第i种粒子的空气动力学直径，单位为μm；
当i＝1,2,3,4,5时，若呼吸性粉尘预分离装置选用BMRC曲线，则测试粒子空气动力学直径分别为2.2μm、3.9μm、5.0μm、5.9μm和7.1μm；若呼吸性粉尘预分离装置选用ACGIH曲线，则测试粒子空气动力学直径分别为2.0μm、2.5μm、3.5μm、5.0μm和10.0μm。
4.根据权利要求2所述的一种呼吸性粉尘分离效能测试粒子浓度不确定度分析方法，其特征在于：所述S12具体为：
安装调试单分散气溶胶发生器，按照气溶胶发生器的微孔板规格和配套注射器容积调整射流泵运行速度；用注射器吸入S11中适量的标准溶液，安装于气溶胶发生器的注射器架上，设定气溶胶发生器的扰动频率；颗粒空气动力学粒径与气溶胶发生器扰动频率关系为：
其中，ρ0＝1g/cm3，上式写为
式中：Dpi为第i种粒子的空气动力学直径，单位为μm；M为亚甲基蓝质量，单位为mg；Q为气溶胶发生器射流泵流量，单位为cm3/s；fi为气溶胶发生器扰动频率，单位为Hz；v为无水乙醇溶液体积，单位为ml；ρ为亚甲基蓝密度，单位为mg/cm3；
对20μm的微孔片，Q＝0.139cm3/min＝0.0023167cm3/s
则单分散的测试粒子的浓度的计算公式变换为
式中：ci为第i种粒径对应的静态箱内单分散粒子的质量浓度，单位为mg/m3；M为亚甲基蓝质量，单位为mg；Q为气溶胶发生器射流泵流量，单位为cm3/s；Ni为第i种粒径的粒子数，单位为个；ρ为亚甲基蓝密度，单位为mg/cm3；v为无水乙醇溶液体积，单位为ml；fi为第i种粒径对应的气溶胶发生器扰动频率，单位为Hz；V为静态箱的体积，单位为L。
5.根据权利要求4所述的一种呼吸性粉尘分离效能测试粒子浓度不确定度分析方法，其特征在于：所述单分散的测试粒子测量结果的合成标准不确定度为：
取扩展因子k＝2，所述合成扩展不确定度为：urel＝2uc。
6.根据权利要求5所述的一种呼吸性粉尘分离效能测试粒子浓度不确定度分析方法，其特征在于：所述单分散的测试粒子测量结果的合成标准不确定度和合成扩展不确定度的不确定度来源包括：
ci的不确定度uci由M、v、Q、f、ρ、Ni和V的不确定度确定；根据静态箱内单分散粒子质量浓度测量步骤，分别计算各步骤的不确定度，再通过各步骤的不确定度计算总不确定度；
具体包括：
(1)称量亚甲基蓝标样引入的不确定度u(m)；
使用十万分之一电子天平称量亚甲基蓝标样，电子天平的最小读数为Er(m)，其半宽为Er(m)/2，按照平均分布，有
(2)量取无水乙醇溶剂引入的不确定度u(v)；
使用250mL量筒，量取无水乙醇定容至200mL，量筒最大允许误差为±Er(v)，按照三角分布，有
(3)单分散气溶胶发生器的射流泵流速计的引入的不确定度u(Q)
采用B类评定方法，流速计的最大允许误差为±Er(Q)，区间带宽为Er(Q)，置信因子为k，有
单位为％；
(4)气溶胶发生器频率设置引入的不确定度u(f)；
气溶胶发生器频率设置误差为Er(f)，半宽为Er(f)/2，按照平均分布，有
单位为Hz；
(5)亚甲基蓝密度测定引入的不确定度u(ρ)；
密度不确定度采用GB4472-2011《化工产品密度、相对密度测定通则》中的比重瓶法，以煤油作为浸渍液；测量亚甲基蓝粉末密度的不确定度来源包括测量重复性引入的不确定度、煤油密度测量引入的不确定度和环境温度引入的不确定度；密度的合成标准不确定度为
sρ为重复测量条件下n个测试结果的实验标准差，单位为g/cm3；ρmax为密度最大测量值，单位为g/cm3；ut为试验过程中环境温度及煤油温度的波动值，单位为℃；
(6)使用粒计数器测量静态箱内的粒子数引入的不确定度u(N)
粒子计数的不确定度主要由与标准仪器有关的不确定度u1(N)和测量重复性引入的不确定度u2(N)组成；
则
其中与标准仪器有关的不确定度u1(N)分为标准仪器测量误差引入的不确定度和标准仪器和被检测仪器采样口位置差异引入的不确定度，两者均服从均匀分布，互不相关；则与标准仪器有关的不确定度为：
式中：ε1为标准仪器测量误差，单位为％；ε2标准仪器和被检测仪器采样口不同位置的测量误差，单位为％；
测量重复性引入的不确定度：
式中：sN为测量结果的标准偏差；
(7)静态箱体积测量引入的不确定度u(V)
静态箱为圆筒形，圆筒体积的不确定度由圆筒高度测量引入的不确定度uD(V)和圆筒直径测量引入的不确定度uH(V)组成；静态箱体积测量的不确定度为：
式中：cD为直径测量不确定度的传递系数，单位为mm2；cH为高度测量不确定度的传递系数，单位为mm2；
圆筒高度和直径测量引入的不确定度uD(V)和uH(V)由测量工具、测量人员读数及高度和直径的不均匀性三部分引入的不确定度组成；
式中：u11、u21为卷尺本身存在误差引入的不确定度，单位为mm；u12、u22为测量人员读数误差引入的不确定度，单位为mm；u13、u23为直径和高度不均匀性引入的不确定度，单位为mm。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210397763.9A CN114739878B (zh) | 2022-04-15 | 2022-04-15 | 一种呼吸性粉尘分离效能测试粒子浓度不确定度分析方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210397763.9A CN114739878B (zh) | 2022-04-15 | 2022-04-15 | 一种呼吸性粉尘分离效能测试粒子浓度不确定度分析方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114739878A true CN114739878A (zh) | 2022-07-12 |
| CN114739878B CN114739878B (zh) | 2023-05-23 |
Family
ID=82282333
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210397763.9A Active CN114739878B (zh) | 2022-04-15 | 2022-04-15 | 一种呼吸性粉尘分离效能测试粒子浓度不确定度分析方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114739878B (zh) |
Citations (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101093218A (zh) * | 2007-07-27 | 2007-12-26 | 中国建筑科学研究院 | 用于空气过滤器效率测试的大粒径气溶胶发生方法及装置 |
| CN102053017A (zh) * | 2009-11-09 | 2011-05-11 | 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 | 一种发动机室内试车台气流场测试方法及系统 |
| CN104748994A (zh) * | 2015-03-31 | 2015-07-01 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 一种pm2.5切割器切割效率测试装置及其测试方法 |
| CN107169292A (zh) * | 2017-05-19 | 2017-09-15 | 公安部物证鉴定中心 | 一种工作曲线法计算毒品组分含量检验结果不确定度的评定方法 |
| CN109142325A (zh) * | 2018-09-26 | 2019-01-04 | 广州金域医学检验中心有限公司 | Icp-ms法测定胶囊重金属的不确定度分析模型及其建立方法 |
| CN109870395A (zh) * | 2019-03-20 | 2019-06-11 | 河南省计量科学研究院 | 基于滤膜自动称重测量空气中颗粒物浓度的不确定度分析方法 |
| WO2019128184A1 (zh) * | 2017-12-26 | 2019-07-04 | 中煤科工集团重庆研究院有限公司 | 矿山作业人员呼吸尘累积接尘量计算方法及测试系统 |
| CN111272926A (zh) * | 2020-02-28 | 2020-06-12 | 陆良福牌彩印有限公司 | 一种烟用包装纸VOCs检测不确定度的计算方法 |
| CN111965080A (zh) * | 2020-08-25 | 2020-11-20 | 重庆大学 | 一种呼吸性粉尘预分离器分离效能测定系统及方法 |
| CN112505215A (zh) * | 2020-11-19 | 2021-03-16 | 广东中认华南检测技术有限公司 | 样品中八溴联苯醚含量不确定度的评估方法 |
| CN112860577A (zh) * | 2021-03-16 | 2021-05-28 | 上海银乾软件有限公司长春分公司 | 一种测量结果的不确定度评定方法 |
| CN113720739A (zh) * | 2021-09-26 | 2021-11-30 | 中煤科工集团重庆研究院有限公司 | 一种免分离装置的呼吸性粉尘浓度在线测量方法 |
| CN215654817U (zh) * | 2021-08-05 | 2022-01-28 | 徐州市检验检测中心 | 一种用于粉尘计量器具校准装置的粉尘溶液自动配液装置 |
| CN114266006A (zh) * | 2021-12-17 | 2022-04-01 | 北京航空航天大学 | 一种加速退化试验测量不确定度的评定方法 |
-
2022
- 2022-04-15 CN CN202210397763.9A patent/CN114739878B/zh active Active
Patent Citations (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101093218A (zh) * | 2007-07-27 | 2007-12-26 | 中国建筑科学研究院 | 用于空气过滤器效率测试的大粒径气溶胶发生方法及装置 |
| CN102053017A (zh) * | 2009-11-09 | 2011-05-11 | 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 | 一种发动机室内试车台气流场测试方法及系统 |
| CN104748994A (zh) * | 2015-03-31 | 2015-07-01 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 一种pm2.5切割器切割效率测试装置及其测试方法 |
| CN107169292A (zh) * | 2017-05-19 | 2017-09-15 | 公安部物证鉴定中心 | 一种工作曲线法计算毒品组分含量检验结果不确定度的评定方法 |
| WO2019128184A1 (zh) * | 2017-12-26 | 2019-07-04 | 中煤科工集团重庆研究院有限公司 | 矿山作业人员呼吸尘累积接尘量计算方法及测试系统 |
| CN109142325A (zh) * | 2018-09-26 | 2019-01-04 | 广州金域医学检验中心有限公司 | Icp-ms法测定胶囊重金属的不确定度分析模型及其建立方法 |
| CN109870395A (zh) * | 2019-03-20 | 2019-06-11 | 河南省计量科学研究院 | 基于滤膜自动称重测量空气中颗粒物浓度的不确定度分析方法 |
| CN111272926A (zh) * | 2020-02-28 | 2020-06-12 | 陆良福牌彩印有限公司 | 一种烟用包装纸VOCs检测不确定度的计算方法 |
| CN111965080A (zh) * | 2020-08-25 | 2020-11-20 | 重庆大学 | 一种呼吸性粉尘预分离器分离效能测定系统及方法 |
| CN112505215A (zh) * | 2020-11-19 | 2021-03-16 | 广东中认华南检测技术有限公司 | 样品中八溴联苯醚含量不确定度的评估方法 |
| CN112860577A (zh) * | 2021-03-16 | 2021-05-28 | 上海银乾软件有限公司长春分公司 | 一种测量结果的不确定度评定方法 |
| CN215654817U (zh) * | 2021-08-05 | 2022-01-28 | 徐州市检验检测中心 | 一种用于粉尘计量器具校准装置的粉尘溶液自动配液装置 |
| CN113720739A (zh) * | 2021-09-26 | 2021-11-30 | 中煤科工集团重庆研究院有限公司 | 一种免分离装置的呼吸性粉尘浓度在线测量方法 |
| CN114266006A (zh) * | 2021-12-17 | 2022-04-01 | 北京航空航天大学 | 一种加速退化试验测量不确定度的评定方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 周浬皋: "呼吸性粉尘分离效能测试方法误差分析" * |
| 张峥 等: "工作场所中总粉尘测量不确定度的评定" * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114739878B (zh) | 2023-05-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109870395B (zh) | 基于滤膜自动称重测量空气中颗粒物浓度的不确定度分析方法 | |
| US5398695A (en) | Cardiopulmonary performance analyzer having dynamic transit time compensation | |
| McMurry et al. | Study of the ammonia (gas)-sulfuric acid (aerosol) reaction rate | |
| Bartley et al. | Respirable aerosol sampler performance testing | |
| CN104225745B (zh) | 呼吸机测试仪校准装置 | |
| RU182124U1 (ru) | Устройство для измерения содержания газов и пыли в атмосфере | |
| WO2018209714A1 (zh) | 一种天然气过滤分离设备的滤芯性能测定方法 | |
| CN111650109B (zh) | 口罩颗粒物过滤效率测试仪的校准方法 | |
| CN101017125A (zh) | 差分振荡天平法大气颗粒物在线监测方法及监测仪 | |
| CN109540754A (zh) | 一种基于β射线法的大气颗粒物在线监测装置及方法 | |
| CN203561610U (zh) | 自标定呼气一氧化氮分析仪 | |
| CN103293122A (zh) | 利用光梳激光光谱检测人体呼出气的方法 | |
| CN109406700A (zh) | 作业场所空气中二甲基亚砜浓度的检测方法 | |
| CN108499382A (zh) | 一种粉尘发生系统和一种粉尘仪检定方法 | |
| CN114739878A (zh) | 一种呼吸性粉尘分离效能测试粒子浓度不确定度分析方法 | |
| CN104122122B (zh) | 压力稳定采样装置 | |
| CN112964834A (zh) | 一种固定污染源用动态校准仪的校准方法 | |
| CN107036950A (zh) | 一种动态烟尘浓度仪检测系统及其检定方法 | |
| EP0735359B1 (en) | Calibrating particle emission-detecting instruments | |
| CN209589904U (zh) | 一种高精度气体传感器阵列检测装置 | |
| CN109557254B (zh) | 一种建立标准化卷烟烟气小鼠口鼻暴露方法的方法 | |
| Kuang | Condensation particle counter instrument handbook | |
| Gaudebout et al. | Assessment of Scholander micromethod for gas concentrations versus weighing method | |
| CN214374480U (zh) | 用于校准大气挥发性有机物及相关产物测定系统的设备 | |
| CA2460767A1 (en) | Device for determining the physical and chemical parameters of aerosol formulations discharged from metered dosed inhalers |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |