塵埃粒子計數器的校準方法介紹

　　導讀：塵埃粒子計數器的具體工作原理：來自光源的光線被透鏡組聚焦于測量腔內，當空氣中的每一個粒子快速地通過測量腔時，便把入射光散射一次，形成一個光脈沖信號。這一光信號經過透鏡組2被送到光檢測器，正比地轉換成電脈沖信號，再經過儀器電子線路的放大、甄別，揀出需要的信號，通過計數系統顯示出來。
　　
　　需要指出的是，雖然儀器稱為“計數器”，但是儀器分辨微粒大小的能力更為重要。因為電脈沖的計數很簡單，而判斷粒子的大小非常重要。
　　
　　粒子計數器由顯微鏡發展而來，經歷了顯微鏡、沉降管、沉降儀、離心沉降儀、顆粒計數器、激光空氣粒子計數器、PCS納米激光空氣粒子計數器的過程，其中因激光空氣粒子計數器測試速度快、動態分布寬、不受人為影響等各方面的優勢，而成為很多行業的主流產品。
　　
　　塵埃粒子計數器是一種在潔凈領域應用廣泛的重要儀器，主要用于評定潔凈室潔凈度等級，還可用來檢測過濾器的過濾效率、潔凈織物的發塵量。使用的行業包含電子廠、藥廠、醫療器械廠以及檢測實驗室等等。塵埃粒子計數器是利用光的散射原理對空氣中的塵埃粒子數目和粒徑進行計量，工作原理(圖1)：來自光源的光線被透視鏡組聚焦于檢測區域，塵埃粒子計數器通過采樣泵使采樣空氣通過該區域。當一個塵埃粒子(簡稱粒子)通過時，便把入射光散射一次，產生一個光脈沖信號，經過放大、甄別，篩選出需要的信號，再通過計數系統顯示出來，電脈沖信號的高度反映粒子的大小，信號的數量反映了粒子的個數。主要關注的技術指標就是粒子的大小和個數。
　　
　　粒子的大小可以溯源到標準粒子，通常采用聚苯乙烯塑料乳膠小球(PLS：PolymerLatexSuspensions)，可通過掃描電鏡等進行尺寸溯源。但是粒子的個數，很難有一個可靠的量值溯源方式。塵埃粒子計數器檢測到的粒子難以捕集，沒有有效的方式清點個數，也無法稱重。即使很好的執行采樣的每一個步驟，不同塵埃粒子計數器的計數顯示仍然會有很大的不同。主要原因是各家塵埃粒子計數器在設計與性能方面存在差異，所以塵埃粒子計數器的校準一直以來是國內外研究的熱點和難點。
　　
　　國外大量文獻[2-5]提到了計數效率這一概念。所謂計數效率，即為塵埃粒子計數器顯示的粒子數與從塵埃粒子計數器進氣口采樣氣溶膠中得到的標準粒子數的比值。將zui小可測粒徑<0.2μm的儀器歸為A類，≥0.2μm的歸為B類。A類粒子計數器是凝聚核計數器或具有不低于同等性能的類似計數器，以A類計數器為標準即可得到B類計數器的計數效率，計數效率的具體指標：塵埃粒子計數器對于zui小可測粒徑下計數效率應子計數器的溯源問題同樣沒有解決，僅僅只是大家的默許認可，并未能成為基準。文獻同時提到了粒徑檔響應電壓，該方法需將多通道脈沖幅度分析儀連接到待檢塵埃粒子計數器的輸出端(前置放大器的輸出端或主要放大器的輸入端)。用標準粒子發生裝置產生適合不同粒徑的標準粒子的實驗用氣溶膠，分析不同粒徑檔對應的脈沖信號，做出脈沖頻率曲線，確定不同標準粒子的響應電壓。還提到了利用塵埃粒子計數器以比較法進行校準。
　　
　　依據塵埃粒子計數器的量值溯源需求，1988年制定了JJG547-88《塵埃粒子計數器》，利用多分散標準粒子檢定塵埃粒子計數器的粒徑分布準確性、單分散粒子測量離散度。該規程回避了直接對粒子濃度的檢定，采用分部法，其所有指標均為間接值。2008年經過多年努力修訂了該規程，變更為JJF1190-2008《塵埃粒子計數器》[7]。該規范的主要技術指標包括外觀要求、絕緣電阻、電氣強度、自凈時間、流量誤差、計時誤差、重復性、粒徑分布誤差、粒子濃度示值誤差，覆蓋了該計量器具的基本性能，同時也考慮到檢定工作的科學性和可操作性等因素。該規范創新提出，用標準粒子發生裝置產生標準粒子氣溶膠，以精密塵埃粒子計數器作為標準器，校準一直以來回避但又極其重要的指標：粒子濃度示值誤差。塵埃粒子計數器校準的關鍵是標準粒子發生裝置、精密塵埃粒子計數器以及數據處理。
　　
　　20世紀70年代，我國研制了國內*臺塵埃粒子計數器，開始了對塵埃粒子計數器以及校準方法的研究。1985年制定了GB6167.1~GB6167.2-85《塵埃粒子計數器性能實驗方法》，2009年進行修訂[6]。該標準主要參考國外的相關文獻，提出了計數效率、粒徑響應電壓以及比較法。對生產企業的產品出廠調試、產品質量的提高有著非常積極的意義，但不適合計量檢定部門開展量值溯源(首先計量檢定部門的量值溯源工作是不允許拆卸被校準設備的)。
　　
　　塵埃粒子計數器的校準沒有建立國家基標準(國外也未見)，因此對塵埃粒子計數器的校準情況非常特殊，存在很大難度。國家計量校準規范JJF1190-2008《塵埃粒子計數器》的實行，對保證全國量值一致性，抑制目前市場放任的局面是有好處的。