1PM?.s質(zhì)量濃度測量儀校準規(guī)范本規(guī)范適用基于振蕩天平原理、β射線原理和濾膜稱重原理且采樣流量為16.67L/min,測量范圍(10～1000)μg/m3的PM?s質(zhì)量濃度測量儀器的校準。其他原理、流量和測量范圍的質(zhì)量濃度測量儀可參照本規(guī)范進行校準。本規(guī)范引用了下列文件：GB/T31159—2014大氣氣溶膠觀測術(shù)語HJ93—2013環(huán)境空氣顆粒物(PM?和PM?.s)采樣器技術(shù)要求及檢測方法HJ653—2013環(huán)境空氣顆粒物(PM??和PM2.s)連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)要求及檢測方法凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本規(guī)范；凡是不注日期的引用文件，其最新版本適用于本規(guī)范。3術(shù)語和計量單位3.1空氣動力學直徑aerodynamicdiameter與所表征粒子具有相同的運動速度，密度為1g/cm3球形粒子的直徑。空氣動力學直徑小于或等于2.5μm的氣溶膠粒子。3.3切割器particleseparatedevice指具有將不同粒徑粒子分離功能的裝置。3.4工作點流量airflowrate在工作環(huán)境條件下，采樣流量保持定值，并能保證切割特性的流量。4概述PM?s質(zhì)量濃度測量儀(以下簡稱儀器)是用于測量環(huán)境空氣中空氣動力學直徑不大于2.5μm的顆粒物質(zhì)量濃度的儀器。根據(jù)儀器測量原理的不同，分為濾膜稱重法、振蕩天平法、β射線吸收法。儀器一般由樣品采集單元(包括采樣口、PM?.s切割器和采樣管等)、樣品測量單元、數(shù)據(jù)處理單元和顯示單元組成。其工作原理為：儀器以恒定流量抽取環(huán)境空氣樣品，樣品采集單元將顆粒物進行切割分離并輸送到樣品測量單元，樣品測量單元對PM?s顆粒物樣品進行測量，數(shù)據(jù)處理單元將測量結(jié)果進行分析計算，最后由顯示單元輸出測量結(jié)果。儀器結(jié)構(gòu)示意圖見圖1.2采集單元采集單元采樣管測量單元數(shù)據(jù)處理單元顯示單元采樣口圖1PM2s質(zhì)量濃度測量儀結(jié)構(gòu)示意圖5.3流量重復性：≤2%5.4流量穩(wěn)定性：≤5%5.5計時示值誤差：±3s5.7大氣壓示值誤差：±1kPa5.8零點漂移：≤2μg/m35.9濃度示值誤差：±30%以上指標不適用于儀器設備的合格性判定，僅供參考。6.1校準環(huán)境條件6.1.1環(huán)境溫度：(15～35)℃;溫度波動度：≤2℃;相對濕度：≤85%。6.1.2供電電壓：AC(220±22)V,頻率：(50±1)Hz。6.1.3儀器應放置在隔震水平臺上，并保證實驗室應配有良好的獨立地線。6.2儀器要求儀器運行與測量功能正常；儀器必須配套PM?s切割器，PM?s切割器技術(shù)要求：50%切割粒徑(Daso)=(2.5±0.2)μm,捕集效率的幾何標準差(og)=1.2±0.1。6.3測量標準及其他設備6.3.1PM?.s質(zhì)量濃度標準測量儀測量范圍：(20～1000)μg/m3;擴展不確定度不大于8%(k=2)。6.3.2氣體流量計：準確度級別不低于1.5級。6.3.3秒表：分度值0.01s。36.3.4氣壓計：最大允許誤差為±2.5hPa。6.3.5溫度計：(0～100)℃,分度值0.1℃,最大允許誤差為±0.2℃。6.3.6高效空氣過濾器：可過濾0.3μm及以上的氣溶膠粒子。6.3.7氣溶膠顆粒物塵源：干燥的ISO12103-1A1超細試驗粉塵或ISO12103-1A2細試驗粉塵。6.3.8PM?s氣溶膠發(fā)生混勻裝置可發(fā)生濃度高低可控、混合均勻的氣溶膠顆粒物的設備；標準口與被校口之間濃度差的絕對值不大于6%。7校準項目和校準方法7.1校準前準備校準前準備：儀器所有緊固件均應安裝牢固，連接件應連接良好，各調(diào)節(jié)旋鈕、按鍵和開關(guān)均能正常工作，無松動現(xiàn)象，電纜線的接插件應接觸良好，氣路連接正確，密封完好無漏氣現(xiàn)象，數(shù)顯部位顯示清晰完整。儀器通電后應按儀器生產(chǎn)廠家操作手冊的要求通電預熱。7.2流量示值誤差將流量標準裝置與儀器采樣口相連，開啟儀器并進行采樣，分別讀取標準流量值和被校儀器流量示值3次，按公式(1)計算流量示值誤差。△Q——流量示值誤差；Qm——被校儀器流量示值的算術(shù)平均值，L/min;Q.——流量標準裝置測量值的算術(shù)平均值，L/min。7.3平均流量偏差將流量標準裝置與儀器采樣口相連，開啟儀器并進行采樣，讀取標準流量值3次，按公式(2)計算平均流量偏差。△QR——平均流量偏差；Q.流量標準裝置測量值的算術(shù)平均值，L/min;Q.——儀器的工作點流量，L/min。7.4流量重復性按照與7.2相同方法測量被校儀器流量示值，重復測量6次，按公式(3)計算流量重復性。4sr——流量重復性；Qr.;——第i次的測量結(jié)果，L/min;QR——被校儀器流量示值的算術(shù)平均值，L/min;n——測量次數(shù)。7.5流量穩(wěn)定性使用流量標準裝置測量儀器流量的初始值Q,并開始計時，以后每隔20min讀取1次流量值，共3次。對于單個抽氣周期不足1h的儀器，可縮短間隔時間以便在單個抽氣周期內(nèi)讀取3次流量值。取4個讀數(shù)中的最大值和最小值按公式(4)計算采樣流量穩(wěn)定性。△Q——流量穩(wěn)定性；Q——儀器流量初始值，L/min。7.6計時示值誤差在被校儀器正常工作過程中，讀取并記錄儀器顯示的時間為開始時間t?,同時啟動秒表開始計時，當運行1h時，分別讀取并記錄被校儀器顯示時間t?和秒表顯示時間t?。按公式(5)計算計時示值誤差。△t——計時示值誤差，s;t?——被校儀器開始時間，h-min-s;t?——被校儀器結(jié)束時間，h-min-s;t?——秒表顯示時間，h-min-s。7.7溫度示值誤差將標準溫度計置于被校儀器溫度傳感器旁同一高度處，待標準溫度計讀數(shù)穩(wěn)定后分別讀取并記錄標準溫度計溫度值T,和被校儀器顯示溫度值Tm,按公式(6)計算示值△T——溫度示值誤差，℃;Tm——被校儀器顯示溫度示值，℃;5T.——標準溫度計溫度示值，℃。7.8大氣壓示值誤差將氣壓計置于被校儀器氣壓傳感器旁同一高度處，分別讀取并記錄壓力值p、和被校儀器顯示壓力值pm,按公式(7)計算被校儀器大氣壓示值誤差。△p——大氣壓示值誤差，kPa;pm——被校儀器壓力示值，kPa;7.9零點漂移在被校儀器正常工作過程中，在測量單元前端串接高效空氣過濾器，保持氣體流速穩(wěn)定，連續(xù)讀取儀器在6個測量周期的示值c?,c?,…,c?,按公式(8)計算儀器零點漂移。Z.=max(|c;-c?|)(i=2,3,…,6)(8)Zc——零點漂移，μg/m3;c;——第i次的測量結(jié)果，μg/m3;c?——儀器首次測量值，μg/m3。7.10濃度示值誤差按圖2使PM?s氣溶膠發(fā)生混勻裝置發(fā)生質(zhì)量濃度在(25～75)μg/m3范圍的穩(wěn)定濃度的PM?.s氣溶膠，將PM?.s質(zhì)量濃度標準測量儀和被校儀器分別連接到PM?.s氣溶膠發(fā)生混勻裝置的標準口和被校口，同時設定相同的采樣時間和采樣流量，在采樣完畢后記錄PM2.s質(zhì)量濃度標準測量儀的標準濃度值和被校儀器的濃度測量值。按上述方法測量2次，按公式(9)計算儀器在該濃度點的濃度示值誤差。然后，使PM?s氣溶膠發(fā)生混勻裝置分別發(fā)生質(zhì)量濃度為(75～250)μg/m3和(250～600)μg/m3范圍的PM?.s氣溶膠，重復以上步驟，依次測量儀器濃度示值誤差。PMPM?.5氣溶膠發(fā)生混勻裝置被校口被校準儀器PM?.5質(zhì)量濃度標準測量儀△c——濃度示值誤差；6cs——PM?s質(zhì)量濃度標準測量儀的標準濃度值的算術(shù)平均值，μg/m3;cm——被校儀器的濃度測量值的算術(shù)平均值，μg/m3。8校準結(jié)果對校準后的PM?.s質(zhì)量濃度監(jiān)測儀出具校準證書。校準證書格式見附錄C,校準證書應包括以下信息：b)實驗室名稱和地址；c)進行校準的地點；d)校準證書編號、頁碼及總頁數(shù)的標識；e)客戶名稱和地址；f)被校儀器的制造單位、名稱、型號及編號；g)校準單位校準專用章；h)校準日期；i)校準所依據(jù)的技術(shù)規(guī)范名稱及代號；j)本次校準所用有證標準物質(zhì)和主要測量設備名稱、型號、準確度等級/不確定度/最大允許誤差、儀器編號、證書編號及有效期；k)校準時的環(huán)境溫度、相對濕度；1)校準結(jié)果及其測量不確定度；m)對校準規(guī)范偏離的說明(若有);n)復校時間間隔的建議；o)“校準證書”的校準人、核驗人、批準人簽名及簽發(fā)日期；p)校準結(jié)果僅對被校儀器本次測量有效的聲明；q)未經(jīng)實驗室書面批準，部分復制證書或報告無效的聲明。9復校時間間隔復校時間間隔由使用者根據(jù)儀器使用情況、儀器本身性能等因素決定，推薦復校時間間隔不超過1年。7濃度示值誤差的不確定度評定示例A.1概述PM?s質(zhì)量濃度測量儀是測量環(huán)境空氣中空氣動力學等效直徑不大于2.5μm顆粒物質(zhì)量濃度的儀器，因此校準結(jié)果的不確定度評定主要是針對質(zhì)量濃度示值誤差的不確使用PM2.s氣溶膠發(fā)生裝置發(fā)生PM?.s質(zhì)量濃度約為55μg/m3的氣溶膠。將PM2.s質(zhì)量濃度標準測量儀和被校儀器分別連接到PM2.s氣溶膠發(fā)生混勻裝置，設定為相同采樣時間并同時等流量采樣。記錄在校準時間段內(nèi)PM?.s質(zhì)量濃度標準測量儀的標準濃度值和被校儀器的濃度測量值，并計算得到PM?s質(zhì)量濃度示值誤差△c。A.2測量模型式中：cs——PM?s質(zhì)量濃度標準濃度值，μg/m3;cm——被校儀器濃度測量值，μg/m3;△c——儀器濃度示值誤差。A.3不確定度的計算由式A.1可以得到，質(zhì)量濃度示值誤差不確定度的來源主要包括：被校儀器濃度測量值引入的不確定度分量和PM?.s質(zhì)量濃度標準值引入的不確定度分量。被校儀器濃度測量值引入的不確定度分量主要由被校儀器的測量重復性和被校儀器的讀數(shù)分辨力引入(可以忽略不計)。PM?.s質(zhì)量濃度標準值引入的不確定度分量主要包括PM?.s質(zhì)量濃度標準測量儀引入的不確定度分量和氣溶膠發(fā)生混勻裝置不均勻性引入的不確定度A.4不確定度分量的評定A.4.1被校儀器測量重復性引入的不確定度分量選擇一臺常規(guī)水平的PM?.s質(zhì)量濃度測量儀(型號為：1405a),氣溶膠發(fā)生混勻裝置產(chǎn)生標準濃度值，被校儀器連續(xù)測量10次。數(shù)據(jù)列于表A.1。表A.1質(zhì)量濃度校準數(shù)據(jù)表測量次數(shù)標準濃度值c,被校儀器示值cm152.6749.530.940259.3660.75354.5755.818測量次數(shù)標準濃度值c。被校儀器示值cm40.966560.974760.2580.98990.996平均值0.994測量重復性在實際校準時，測量2次，因此測量引入的不確定度可用以下公式計算：A.4.2PM?.s質(zhì)量濃度標準值引入的不確定度分量標準值引入的不確定度主要包括PM2.s質(zhì)量濃度標準測量儀引入的不確定度和氣溶膠發(fā)生混勻裝置不均勻性引入的不確定度組成。本規(guī)范中規(guī)定PM?.s質(zhì)量濃度標準測量儀的不確定度為8%(k=2),因此其相對標準不確定度為：氣溶膠發(fā)生混勻裝置不均勻性不大于6%,即被校口與標準口之間的濃度差不超過士6%,假設其為均勻分布，因此氣溶膠混勻裝置不均勻性引入的標準不確定度為：因此，可以得到：u;(cs)=√u}(cs)+u??(cs)=√(4%)2+(3.46%)2=5.29%A.5相對合成標準不確定度計算得到相對合成標準不確定度：ug(△c)=√[u,(cm)]2+u,(cs)]2=√(1.93%)2+(5.29%)2=5.63%A.6擴展不確定度取k=2,則擴展不確定度為；U(△c)=k·ue(△c)=2×5.63%≈12%9附錄BPM?s質(zhì)量濃度測量儀校準記錄格式(參考)