專業(yè)知識學(xué)習(xí)—塵埃粒子計數(shù)器
塵埃粒子計數(shù)器是用來測量空氣中微粒的數(shù)量及大小的儀器,從而為空氣潔凈度的評定提供依據(jù)。
塵埃粒子計數(shù)器廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、電子、精密機械、彩管制造、微生物等行業(yè)中, 實現(xiàn)對各種潔凈等級的工作臺、凈化室、凈化車間的凈化效果、潔凈級別進(jìn)行監(jiān)控, 以確保產(chǎn)品的質(zhì)量。
目前市場上常見的塵埃粒子計數(shù)器是光散射式(DAPC)的,測量粒徑范圍在0.1-10µm之間。此外,還有凝聚核式的塵埃粒子計數(shù)器(CNC)。
蘇州諾達(dá)凈化塵埃粒子計數(shù)器屬于光散射式塵埃粒子計數(shù)器,所以小編將為大家?guī)砉馍⑸鋲m埃粒子計數(shù)器的相關(guān)知識,希望能讓用戶對該儀器有更多的了解。
工作原理及功能
光散射是指空氣中的微粒在光的照射下發(fā)生散射的現(xiàn)象,它和微粒大小、光波波長、微粒折射率及微粒對光的吸收特性等因素有關(guān)。一般情況下,隨著微粒表面積的增加,其產(chǎn)生的散射光就會越強。
光散射式塵埃粒子計數(shù)器就是通過對散射光進(jìn)行測定,根據(jù)一定的計算方式推測出粒徑的大小。塵埃粒子計數(shù)器的組成模塊一般有光源、測量腔、光檢測器、流量監(jiān)控、氣泵以及過濾器等。流量監(jiān)控是塵埃粒子計數(shù)器的重要模塊,它對塵埃粒子計數(shù)器的準(zhǔn)確性發(fā)揮著非常重要的作用。
塵埃粒子計數(shù)器工作的時候,每通過一個塵埃粒子,光就發(fā)生一次折射,產(chǎn)生一個光信號,然后通過特殊的儀器進(jìn)行放大和甄別,主動的選擇所需信號,再利用轉(zhuǎn)子流量計做指示,通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子流量計的功率,計算出粒子的大小和個數(shù)。
塵埃粒子計數(shù)器的采樣流量一般為2.83L/min或28.3L/min,主要是為了便于進(jìn)行符合FeD-Std-209E的潔凈度的計算。大流量的采樣(28.3L/min)更能準(zhǔn)確地反映空氣的潔凈狀況。
技術(shù)要求及使用
塵埃粒子計數(shù)器的測量值有兩種表示方式:總計 (cumulative) 方式和分計方式 (differential) ??傆嫹绞街笢y量值為大于等于該粒徑的粒子數(shù),;分計方式指測量值為大于等于該粒徑同時又小于下一相鄰粒徑的粒子數(shù)。
儀器在開始采樣前應(yīng)先自凈, 以確保儀器內(nèi)部無殘留粒子。采樣時一定要用等動能取樣頭, 并注意采樣管不要堵塞、彎死, 采樣管不要太長。
儀器禁止抽取高濃度粒子的氣體 (如較臟的空氣) 及含有水氣、油氣、腐蝕性氣體進(jìn)入儀器, 否則將污染儀器氣路、光路器件, 甚至造成永久損壞。
按照國家計量檢定規(guī)程要求, 儀器的自凈時間應(yīng)小于20min, 測量準(zhǔn)確度應(yīng)小于40%, 測量重復(fù)性應(yīng)小于20%。
目前諾達(dá)凈化塵埃粒子計數(shù)器的自凈時間≤10min,測量重復(fù)性≤10%。
關(guān)于校準(zhǔn)
塵埃粒子計數(shù)器是國家規(guī)定的計量器具, 需按計量檢定規(guī)程每年定期校準(zhǔn)。因為塵埃粒子計數(shù)器在使用一段時間后, 其光學(xué)系統(tǒng)及檢測系統(tǒng)都會發(fā)生變化, 如光源老化、發(fā)光效率降低或聚焦錯位、透鏡被污染, 從而使整機的轉(zhuǎn)換靈敏度變化。 塵埃粒子計數(shù)器的校準(zhǔn), 就是對儀器各方面進(jìn)行調(diào)整, 以獲得最佳工作狀態(tài)。
現(xiàn)階段常見的校準(zhǔn)塵埃粒子計數(shù)器的方法是利用兩類不同的塵埃粒子計數(shù)器的比值進(jìn)行控制,即將最小可測粒徑小于 0.2微米的儀器稱為A類儀器,其余的均為B類儀器。
在進(jìn)行校準(zhǔn)的時候,需要將A類儀器作為一個標(biāo)準(zhǔn),從而通過計算得到B類計數(shù)器的技術(shù)效率,但是這種方式有一個嚴(yán)重的弊端,即A類塵埃粒子計數(shù)器無法被校準(zhǔn),只能默認(rèn)其為準(zhǔn)確的。
最常用的是2009年修訂的《塵埃粒子計數(shù)器性能實驗方法》,利用計數(shù)效率、粒子相應(yīng)電壓及比較法進(jìn)行校準(zhǔn),但是對于塵埃粒子計數(shù)器的準(zhǔn)確性沒有做出任何規(guī)定,又沒有對該技術(shù)參數(shù)的檢測方法提出任何建議,而準(zhǔn)確性恰恰是塵埃粒子計數(shù)器的根本計量特征。
? 什么是標(biāo)定?
標(biāo)定,就是確定不同粒徑所對應(yīng)的通道數(shù)(或電壓值)。
? 為什么要進(jìn)行標(biāo)定?
不同的設(shè)計方案,不同的采樣方式,不同的分辯、記錄電路都使這個值不同。即使是同型產(chǎn)品,也因各種原因造成各臺儀器之間的差異,所以必須進(jìn)行標(biāo)定。
例如,傳感器信號輸出經(jīng)交流耦合產(chǎn)生的信號脈沖必然產(chǎn)生過沖和振鈴,可能會產(chǎn)生多余計數(shù)。同時,渦流、管壁的吸附作用也可能引起粒子被重復(fù)計數(shù)。儀器使用一段時間后,由于多種原因(如溫度變化、元件老化等)引起儀器的“漂移”,所以國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定和國際慣例,任何粒子計數(shù)器使用一年后必須進(jìn)行標(biāo)定。
? 標(biāo)定標(biāo)準(zhǔn)是什么?
標(biāo)定光學(xué)粒子計數(shù)器的標(biāo)準(zhǔn)一般是用一種均一的聚苯乙烯微粒(PSL)納米微粒尺度標(biāo)準(zhǔn),它是由NIST可溯源的納米級計量法標(biāo)定。
1納米是1米的十億分之一長度,0.001 微米(μm),或 10 個埃單位。納米微粒尺度標(biāo)準(zhǔn)通常是裝在一個滴瓶型小瓶包裝的水性懸浮液。
PSL微粒濃度是通過綜合優(yōu)化了易分散性和膠體穩(wěn)定性而確定的。水性懸浮液介質(zhì)包含一定量的分散劑,有助于防止粒子結(jié)塊或在粒子計數(shù)器表面的流動。PSL微球的密度是1.05g/cm3,折光系數(shù)1.59@589nm。
? 標(biāo)定方法是什么?
長期以來,國內(nèi)的粒子計數(shù)器的生產(chǎn)和計量標(biāo)定都是依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)局1985年頒布的塵埃粒子計數(shù)器性能試驗方法(GB/T6167.1~ 6167.2-85)和國家標(biāo)準(zhǔn)局1988年頒布的國家計量檢定規(guī)程 (JJG547-88)。
這兩個標(biāo)準(zhǔn)與國際上通用的標(biāo)準(zhǔn),例如,日本工業(yè)標(biāo) 準(zhǔn)(JIS)和美國標(biāo)準(zhǔn)測試標(biāo)準(zhǔn)(ATSM),有相當(dāng)大的差距,使得中國粒子計數(shù)器的生產(chǎn)和研發(fā)也處于落后的狀態(tài)。
鑒于國內(nèi)廣泛存在的對粒子計數(shù)器的計量標(biāo)定和校準(zhǔn)存在的問題,賽納威的林海博士近幾年在國內(nèi)粒子計數(shù)器領(lǐng)域大力倡導(dǎo)多通道信號分析儀為作為校準(zhǔn)粒子計數(shù)器的檢定工具。
目前,國內(nèi)有關(guān)權(quán)威機構(gòu)都紛紛采用多通道信號分析儀作為必備的測試儀器,從而為中國在粒子計數(shù)器行業(yè)縮小與國際標(biāo)準(zhǔn)的差距創(chuàng)造了良好的條件。