2 试验材料和仪表

2.1 试验材料应符合表 2 的规定。

表 2 试验材料

2.2 试验仪表应符合以下规定。

a) 电子秒表：分度值 0.01s，1h **允许误差 ±0.1s。

b) 气体流量计：量程覆盖被试粒子计数器采样流量，**允许误差 ±2%。

c) 脉冲高度分析器：采样频率不低于 10MHz，示值电压量程覆盖 0V~10V，示值电压**允许误差 ±0.2%，采样通道不少于 256 个。

d) 参考粒子计数器：与凝结核粒子计数器或更高性能仪器做过比对，计数效率满足 4.4 的要求；当用于颗粒数量浓度上限试验时，颗粒数量浓度上限不低于被试粒子计数器颗粒数量浓度上限的 1.5 倍。

e) 参考凝结核粒子计数器：计数效率经过校准且不超过 (100±10)%。

3 采样时间

3.1 开机预热，待粒子计数器进入正常工作状态后，将采样时间设定为 5min。

3.2 同时启动电子秒表和粒子计数器，待粒子计数器到达设定的采样时间时，停止计时，记录秒表最后显示时间 (t)。

3.3 采样时间误差按公式 (1) 进行计算

Δt=t₀ -t……………………(1)

式中:

t₀ - 粒子计数器的采样定时时间,单位为秒(s),t₀=300s;

t - 电子秒表计时时间,单位为秒(s)。

4 采样流量

4.1 将气体流量计接在粒子计数器的采样吸入口,接管长度不应超过0.3m。

4.2 开机预热,待粒子计数器进入正常工作状态后,开始采样,读取3次流量测量值,取其平均值为第1组流量测量结果,持续运行0.5h后按照上述方法再次测量3次,取其平均值为第2组流量测量结果,2组测量结果相对偏差不应超过±5%。

4.3 采样流量的相对误差按公式(2)进行计算。

5 粒径参数

5.1 电压设置

5.1.1 应使用标准粒子建立电脉冲高度和颗粒尺寸之间的关系,确定粒子计数器各个粒径挡位的响应电压;当粒子计数器针对不同粒径挡位在电路分析系统中引入不同放大倍数时,应分段处理。

5.1.2 选取粒子计数器各粒径挡位对应的标准粒子,应按附录 B 的要求制备稀释液,并按照附录 C规定的试验装 置 发 生 单 分 散 试 验 气 溶 胶,颗 粒 数 量 浓 度 不 应 大 于 粒 子 计 数 器 颗 粒 数 量 浓 度 上 限的25%。

5.1.3 开机预热,待粒子计数器进入正常工作状态后,将其采样吸入口接入试验装置采样管,将脉冲高度分析器连接到粒子计数器的脉冲信号输出端。

5.1.4 开始采样,应分析不少于1000个电脉冲信号,并做出脉冲高度分布曲线。

5.1.5 根据脉冲高度分布曲线,按照下述方法确定不同粒径标准粒子的响应电压。

a) 标准粒子信号的电脉冲与噪声完全分开:以中值电压为粒径挡位响应电压,如图1所示。

图 1 标准粒子的电脉冲高度分布(无噪声干扰)示意图

标引序号说明:

V_l -下限电压;

V_m- 中值电压;

V_u - 上限电压。

b) 标准粒子信号的电脉冲与噪声没有完全分开:应先区分标准粒子和噪声的脉冲信号,再确定前者的中值电压,且只有当标准粒子信号峰值达到与噪声交界位置谷值的2倍以上时,方可认为试验结果有效,如图2所示。在这种情况下,Vu 应为与V_l 具有相同颗粒百分比且大于中值电压(Vm)的电压值,而V_m 应为V_l 和V_u 间的中位值。

图 2 标准粒子的电脉冲高度分布(有噪声干扰)示意图

标引序号说明:

V_l -下限电压;

V_m - 中值电压;

V_u - 上限电压。

5.2 粒径设置误差

5.2.1 选定粒径挡位,进行粒子计数器的粒径设置误差试验。

5.2.2 至少使用3种不同的接近选定粒径挡位的标准粒子,粒径区间覆盖所选定的粒径挡位且与其采用同等放大倍数,按照5.5.1规定的方法测量对应的响应电压,得到响应电压与粒径关系的实际响应曲线。该曲线的拟合方法宜由仪器制造商给出,曲线拟合的相关系数不宜低于0.9。

5.2.3 针对所选定的粒径挡位,由制造商提供阈值电压设置值(Vt)。基于实际响应曲线,计算Vt 所对应的实际粒径值(x')。按公式(3)计算粒径设置误差。

5.3 粒径分辨力

5.3.1 选定粒径挡位,进行粒子计数器的粒径分辨力试验。

5.3.2 针对所选定的粒径挡位,选取对应的标准粒子,记其粒径为xσ。按5.5.1规定的方法测量电脉冲高度分布,确定颗粒百分比为61%峰值时所对应的下限电压(Vl,σ)与上限电压(Vu,σ),如图3所示;按5.5.2规定的方法获得覆盖xσ的实际响应曲线,确定Vl,σ和Vu,σ所对应的粒径(xl,σ和xu,σ)。

图 3 粒径分辨力分析示意图

5.3.3 分别计算xl,σ、xu,σ与xσ的差值,标准偏差取绝对值较大值,按公式(4)进行计算。

5.3.4 粒径分辨力按公式(5)进行计算。

5.4 粒径分布误差

5.4.1 对于0.5μm 粒径挡位,应分别使用0.4μm、0.6μm 两种标准粒子进行粒径分布误差试验。对于其他粒径挡位,可由仪器制造商或用户选定标准粒子,参照此方法进行试验。

5.4.2 使用0.4μm 标准粒子,应按如下步骤进行试验。

a) 按附录 B的要求制备稀释液,并按照附录 C规定的试验装置发生单分散试验气溶胶,颗粒数量浓度不应大于粒子计数器颗粒数量浓度上限的25%。

b) 开机预热,待粒子计数器进入正常工作状态后,将其采样吸入口接入试验装置采样管,开始采样;待正常运转5min后,开始测定颗粒数量浓度(≥0.3μm、≥0.5μm),连续采样5次,每次采样时间为1min。

c) 按公式(6)计算粒径分布(h0.5,ji),按公式(7)计算粒径分布的平均值(h0.5,j),按公式(8)计算粒径分布误差(Δh0.5,j)。

5.4.3 使用0.6μm 标准粒子,重复5.5.4.2规定的步骤,得到相应工况下的粒径分布误差。

6 计数效率

6.1 选用2种不同粒径的标准粒子,一种对应被试粒子计数器的最小粒径挡位,一种对应最小粒径挡位的1.5倍~2倍。若需要其他粒径挡位的计数效率,可参照此方法进行试验。

6.2 应按附录 B的要求制备稀释液,并按照附录 C规定的试验装置发生单分散试验气溶胶,颗粒数量浓度不应大于粒子计数器颗粒数量浓度上限的25%。

6.3 开启被试粒子计数器和参考仪器并预热,待进入正常工作状态后,将其采样吸入口接在试验装置的不同采样管上,同时采样计数,记录2台仪器最小粒径挡位的颗粒数量浓度结果。

6.4 计数效率按公式(9)进行计算。

7 伪计数

7.1 将符合5.2.1要求的自净用过滤器接在被试粒子计数器的采样吸入口,开机预热,待粒子计数器进入正常工作状态后,运行5min。

7.2 重新开始采样,持续运行15min,被试仪器最小粒径挡位读数为0时符合要求,当出现非0读数,视为伪计数。伪计数结果的分析采用泊松分布,以95%置信概率下的上限值为判定依据,15min实测颗粒数为0时,其95%置信概率上限个数为3粒,对应结果为不超过1粒/5min。

8 计数响应能力

8.1 使用粒子计数器最小粒径挡位1.5倍~2倍的标准粒子,应按附录 B的要求制备稀释液,并按照附录 C规定的试验装置发生单分散试验气溶胶,颗粒数量浓度应为被试仪器的颗粒数量浓度上限的(90±10)%。

8.2 开机预热,待粒子计数器进入正常工作状态后,将其采样吸入口接入试验装置采样管,开始采样;待采样5min后,继续采样1min并记录期间被试仪器最小粒径挡位的颗粒数量浓度。

8.3 立即将符合5.2.1要求的自净用过滤器接在粒子计数器的采样吸入口,采样10s后,继续采样1min并记录期间被试仪器最小粒径挡位的颗粒数量浓度。

8.4 计数响应能力按公式(10)进行计算。

9 颗粒数量浓度上限

9.1 将名义颗粒数量浓度上限作为试验中的预设值。名义颗粒数量浓度上限可由产品说明书给出,也可按公式(11)计算获得。

9.2 使用被试粒子计数器最小粒径挡位1.5倍~2倍的标准粒子,应按附录 B的要求制备稀释液,并按照附录 C规定的试验装置发生单分散试验气溶胶,颗粒数量浓度应接近被试仪器的颗粒数量浓度上限预设值。

9.3 开启被试粒子计数器和参考仪器并预热,待进入正常工作状态后,将其采样吸入口接在试验装置的不同采样管上,同时采样计数,分别记录2台仪器最小粒径挡位的颗粒数量浓度结果(C1,1、C0,1)。

9.4 调整试验装置稀释试验气溶胶,至参考仪器测得颗粒数量浓度(C0,2)降为原颗粒数量浓度C0,1的(50±5)%,记录此时被试仪器的颗粒数量浓度结果(C1,2)。

9.5 若C1,2高于C1,1的60%,说明5.9.1中确定的颗粒数量浓度上限预设值偏高,以10%幅度降低预设值,重复5.9.2~5.9.4的试验步骤,至C1,2为C1,1的(50±10)%,此时的预设值即为被试仪器的颗粒数量浓度上限;若 C1,2 不高于 C1,1 的60%,说明5.9.1中确定的颗粒数量浓度上限预设值不高于实际值,以10%幅度提高预设值,重复5.9.2~5.9.4的试验步骤,至C1,2超出C1,1的60%,以前一组试验的预设值为被试仪器的颗粒数量浓度上限。

9.6 对于用户指定的其他粒径挡位,可参照上述方法确定相应的颗粒数量浓度上限。试验中,使用该粒径挡位对应的标准粒子,测量被试仪器与参考仪器在该粒径挡位的颗粒数量浓度。

10 比较法试验

当不具备标准要求的试验条件时,可利用外界空气中的多分散气溶胶,采用附录 D 的比较法试验比对被试仪器和参考仪器显示值的一致性。

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