基于環(huán)境空氣顆粒物連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)的采樣流量校準初步試驗

付貴平

摘要：指出了環(huán)境空氣顆粒物連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)可以測量大氣中PMio級與PM2.s級的細小顆粒，并可廣泛用于環(huán)境大氣檢測中的可吸入顆粒物濃度的檢測。其采樣的精確度可取決于流量測量和實驗室分析。儀器使用一定時間后，儀器的性能會隨著時間的流失而發(fā)生偏移，為保證儀器的使用精度，需對有關(guān)參數(shù)進行定期校準。針對環(huán)境空氣顆粒物連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)進行了采樣流量測試與校準試驗的初步嘗試，以期提供參考。

關(guān)鍵詞：空氣自動監(jiān)測;流量;校準

中圖分類號：X831

文獻標識碼：A

文章編號：1674-9944（2018）10-0119-04

1進行采樣流量校準的意義

可吸入顆粒物含量指標是衡量空氣質(zhì)量好壞的重要指標之一。環(huán)境空氣顆粒物連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)就是一種能夠全天候24h連續(xù)檢測可吸入顆粒物濃度指標的一種大氣粉塵監(jiān)測儀，它可以測量大氣中PM10。級與PM2.3級的細小顆粒，并可廣泛用于環(huán)境大氣檢測中的可吸入顆粒物濃度的檢測。

環(huán)境空氣顆粒物連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)采樣儀器采樣的精確度可取決于流量測量和實驗室分析。儀器使用一定時間后，儀器的性能會隨著時間的流失而發(fā)生偏移，為了保證儀器的使用性能，需對有關(guān)參數(shù)進行定期校準。為了精確測量通過采樣介質(zhì)的空氣體積，采樣儀器必須調(diào)節(jié)流量、校準和定期檢查，以保證流量的準確。環(huán)境空氣顆粒物連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)同樣是通過采樣儀器來采集空氣樣品的儀器，為了獲得準確的采樣體積，除了要有準確的使用方法外，還必須定期對其采樣器的流量進行校準，即流量計本身的流量值必須準確可靠。

2初步嘗試對環(huán)境空氣顆粒物連續(xù)自動

監(jiān)測系統(tǒng)進行采樣流量校準

2.1校準指標要求

流量校準指標要求見表1。

2.2校準所需儀器設(shè)備

（1）干式活塞氣體流量校準器，1級，測量量程不小于20L/min，分度值0.01L/min。

（2）溫度計，1級，測量量程-30～50℃，準確度±0.5℃，分度值0.1℃。

（3）氣壓計，1級，測量量程60～106kPa，分度值0.01kPa，精確度±0.01kPa。

所用的校準設(shè)備經(jīng)校準合格且在校準有效期內(nèi)的，本次校準所使用儀器情況登記，見表2、3。

2.3驗證步驟及內(nèi)容

2.3.1常規(guī)檢查

對系統(tǒng)進行一般性檢查。系統(tǒng)應(yīng)完整無損，各零部件連接可靠，各操作按鍵完好，儀器各顯示部分的刻度、數(shù)字清晰。銘牌上應(yīng)有儀器名稱、型號、生產(chǎn)單位、出廠編號和制造日期等信息。所供電壓和頻率與儀器規(guī)定的額定電壓和頻率相同，系統(tǒng)相關(guān)安全指標符合安全標準，數(shù)據(jù)采集和處理功能及設(shè)置達到規(guī)范性要求。采樣管路連接正確，管路無堵塞，儀器各部件運行正常，無報警情況。剛開機的設(shè)備，確保留有足夠時間讓儀器設(shè)備進行預(yù)熱，待穩(wěn)定運行12h后再進行檢查測試及校準。此外，在校準前，需根據(jù)自動監(jiān)測系統(tǒng)的實際情況，對其進行氣密性檢查。

2.3.2校準要點

經(jīng)檢定過的標準溫度計、氣壓計及流量計測得現(xiàn)場環(huán)境條件下的數(shù)值，需先根據(jù)傳遞系數(shù)（或方程）進行修正，用已修正的標準值進行對比及校準。

2.3.3溫度測試及校準

在監(jiān)測儀器環(huán)境溫度傳感器的位置用標準溫度計測量當前溫度，待數(shù)值穩(wěn)定后讀數(shù)，計算和記錄已修正環(huán)境溫度值，同時觀察自動監(jiān)測系統(tǒng)顯示的環(huán)境溫度值，兩者的差值為溫度測量示值誤差，示值誤差應(yīng)≤±2℃。如果溫度示值誤差在±2℃以內(nèi)，則無需采取任何行動。若溫度示值誤差大于±2℃時，需根據(jù)系統(tǒng)實際情況對環(huán)境溫度進行校準或?qū)囟葌鞲衅鬟M行更換。校準步驟依據(jù)系統(tǒng)說明或菜單向?qū)нM行。

單次已修正的標準溫度值與系統(tǒng)環(huán)境溫度值的絕對誤差需≤±2℃，測試頻次為3次，每次時間間隔至少為2h。使用標準溫度計測量時，需與系統(tǒng)環(huán)境溫度傳感器測量條件一致。本次溫度測試及校準數(shù)據(jù)結(jié)果見表4。

由表4可看出本次溫度測試及校準試驗中，標準溫度計測量當前溫度待數(shù)值穩(wěn)定后讀數(shù)，計算和記錄已修正環(huán)境溫度值，同時觀察自動監(jiān)測系統(tǒng)顯示的環(huán)境溫度值，兩者的差值為溫度測量示值誤差，示值誤差均<±2℃，符合了試驗測試校準要求‘3]。

2.3.4壓力測試及校準

在監(jiān)測儀器環(huán)境壓力傳感器的位置用標準氣壓計測量當前氣壓，待數(shù)值穩(wěn)定后讀數(shù)，計算和記錄已修正環(huán)境大氣壓值，同時觀察自動監(jiān)測系統(tǒng)顯示的環(huán)境大氣壓值，兩者的差值為氣壓測量示值誤差，示值誤差應(yīng)≤±1kPa。如果示值誤差在±1kPa以內(nèi)，則無需采取任何行動。若氣壓示值誤差大于±1kPa時，需根據(jù)系統(tǒng)實際情況對環(huán)境大氣壓進行校準或?qū)毫鞲衅鬟M行更換。校準步驟依據(jù)系統(tǒng)說明或菜單向?qū)нM行。

單次已修正的標準氣壓值與系統(tǒng)環(huán)境氣壓值的絕對誤差需≤±1kPa，測試頻次為3次，每次時間間隔至少為2h。使用標準氣壓計測量時，需與系統(tǒng)環(huán)境大氣壓傳感器測量條件一致。本次壓力測試及校準數(shù)據(jù)結(jié)果見表5。

由表5可看出本次壓力測試及校準試驗中，標準氣壓計測量當前氣壓，待數(shù)值穩(wěn)定后讀數(shù)，計算和記錄已修正環(huán)境大氣壓值，同時觀察自動監(jiān)測系統(tǒng)顯示的環(huán)境大氣壓值，兩者的差值為氣壓測量示值誤差，示值誤差均<±1kPa。符合了試驗測試校準要求。

2.3.5流量測試及校準

（1）流量測試。已修正的標準流量計實測流量值應(yīng)在系統(tǒng)設(shè)計流量誤差的±5%以內(nèi)，即已修正的標準流量計流量數(shù)值與設(shè)計流量16.7L/min的相對誤差≤±5%;且系統(tǒng)面板顯示流量與修正后的標準流量計實測流量誤差應(yīng)小于±4%，即儀器面板顯示流量與已修正的標準流量計流量數(shù)值相對誤差≤士4%。

具體步驟為：取下采樣切割器，將標準流量計的出氣口連接到監(jiān)測儀的進氣口。待監(jiān)測儀顯示流量穩(wěn)定后開始測量并記錄。連續(xù)測試時間為18min，每隔3mm分別記錄一次標準流量計和監(jiān)測儀器的瞬時流量值（工況），共計6組數(shù)據(jù)。使用公式（1）、（2）、（3）、（4）計算流量測試相關(guān)指標，測試結(jié)果需符合表1中流量測試要求（△QR≤±5%，Qdiff≤±4%）。如不符合，須對流雖進行校準。

式（1）中：QR為測試期間已修正標準流量計平均流量值，L/min;QRi為測試期間已修正標準流量計瞬時流量值，L/min;i為測試期間記錄瞬時時間點的序號，（i=1～n）;n為測試期間記錄瞬時時間點的總個數(shù)，6個。

式（2）中：Qc為測試期間監(jiān)測儀面板顯示平均流量值，L/min;Qa為測試期間監(jiān)測儀面板顯示瞬時流量值，L/min。

式（3）中：△QR為已修正標準流量計的數(shù)值與儀器流量設(shè)定值之間的相對誤差，%;Q為監(jiān)測儀設(shè)定的采樣流量，16.7L/min。

式（4）中：Qdiff為儀器顯示值與已修正標準流量計數(shù)值之間的相對誤差，%。

（2）流量校準。如流量測試達不到要求，則需對儀器進行校準。校準前需先確認溫度及壓力達到指標要求。然后根據(jù)儀器操作向?qū)瓿尚食绦虻南嚓P(guān)工作。

本次流量測試及校準試驗結(jié)果數(shù)據(jù)可見表6。

由表6中的數(shù)據(jù)可以看出，本次流量測試校準試驗中，已修正的標準流量計流量數(shù)值與環(huán)境空氣顆粒物連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計的流量16.7L/min的相對誤差≤±5%;且儀器面板顯示流量與已修正的標準流量計流量數(shù)值相對誤差≤±4%。符合了試驗測試校準要求。3結(jié)語

在本次對環(huán)境空氣顆粒物連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)進行采樣流量校準的初步嘗試試驗過程中，首先進行了溫度測試及校準試驗，然后進行了壓力測試及校準試驗，當這兩個校準試驗結(jié)果符合了試驗測試校準要求后，才進行了對環(huán)境空氣顆粒物連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)進行采樣流量的測試與校準試驗。試驗結(jié)果為：本次流量測試校準試驗中，已修正的標準流量計流量數(shù)值與環(huán)境空氣顆粒物連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計的流量16.7L/min的相對誤差≤±5%;且儀器面板顯示流量與已修正的標準流量計流量數(shù)值相對誤差≤±4%。符合了試驗測試校準要求。因此，在今后對環(huán)境空氣顆粒物連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)進行采樣流量校準時可采用此方法進行流量校準。

參考文獻：

[1]馬琨，大氣采樣器流量校準及準確測量[J]，能源環(huán)境保護，1999，11（1）：61～62.

[2]國家環(huán)境保護部.環(huán)境空氣顆粒物（PMio和PM2.5）連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)要求及檢測方法;HJ653-2013[S].北京;中國環(huán)境出版社，2013.

[3]國家環(huán)境保護部，環(huán)境空氣質(zhì)量評價技術(shù)規(guī)范（試行）：HJ6632013[S].北京：中國環(huán)境出版社，2013.

[4]國家環(huán)境保護部.環(huán)境空氣質(zhì)量標準：GB3095-2012[S]+北京：中國環(huán)境出版社，2012.

[5]姜波，凡石，陳中，等.大氣采樣器中轉(zhuǎn)子流量計的使用與流量校準[J].中國計量，2012（10）：102～104.