TEOM1405F型PM2.5颗粒物分析仪校准方法的建立
2015-10-21元洁
元洁
摘要 对美国赛默飞世尔公司TEOM1405F 颗粒物分析仪制定合理可行的校准方法，并且根据标准方法对仪器进行检定。校准结果为：环境温度传感器误差小于±2 ℃，环境气压传感器误差小于1 kPa，采样流量相对误差小于±3%，弹性常数K0<±2%，绝缘阻抗>20 MΩ，满足校准方法技术要求。根据检定结果，该仪器监测数据准确可靠。
关键词 PM2.5； 颗粒物分析仪；校准方法
中图分类号 S181.3 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2015）20-236-02
Abstract The rational and feasible calibration method for US Thermofisher company TEOM1405F particle analyzer was developed， and according to standard methods， the instrument was calibrated， the results showed that： ambient temperature sensor error is less than ±2 ℃， ambient air pressure sensor error is less than 1 kPa， sample flow relative error is less than ±3%， the elastic constants K0<±2.0%， insulation resistance> 20 MΩ， calibration method satisfies the technical requirements， according to test results， the instrument monitoring data is accurate and reliable.
Key words PM2.5； Particular analyzer； Calibration method
2012年我国实施《环境空气质量标准》（GB30952012），明确要求到2016年全国环境空气自动监测网络增加PM2.5监测，并向公众发布PM2.5监测评价数据。根据计量法要求，用于向社会发布监测数据的工作计量器具要实行强制检定[1]。目前，不少地方的检定部门都不能对PM2.5分析仪进行检定，而且对于不同厂家、不同型号PM2.5颗粒物分析仪的校准方法也是不同的，因此有必要制定相应的PM2.5颗粒物分析仪的自校方法。笔者参照《环境空气颗粒物（PM10和PM2.5）连续自动监测系统技术要求及检测方法（HJ 6532013）》和美国赛默飞世尔公司TEOM1405F分析仪相关参数及技术要求，编制了TEOM1405F 型PM2.5颗粒物分析仪的自校方法。
1 测量原理
美国赛默飞世尔公司TEOM1405F 在线监测仪采用微量振荡天平和膜动态测量系统联用方法（TEOMFDMS），其工作原理见图1。
TEOM1405F颗粒物分析仪监测仪由采样、测量和控制三大部分组成。
采样气流（主流量）在进入微量振荡天平环节进行称量前，先经过干燥器Nafion Dryer 进行水汽的清除，接着气路被分为两路，一路为Base 通道，一路为Reference 通道，气路通过电磁阀控制进行循环切换，每6 min切换1 次。Base 通道的测量和传统方法类似，气流直接通过TX40 滤膜（微量振荡天平中锥形振荡管的采样滤膜），颗粒物沉积在TX40滤膜上，并通过微量振荡天平直接进行称量，即获得Base 通道的测量值。6 min 后，气路切换到Reference 通道，气流首先通过过滤器中47 mm的石英过滤膜，该滤膜在4 ℃下工作，以滤掉所有的不挥发性和半挥发性颗粒物，确保通过滤膜后的气流中不含有任何颗粒物。然后，气流通过TX40 滤膜，并通过微量振荡天平进行自动称量。因为气流中已没有任何颗粒物，所以测量过程中，TX40 滤膜上沉积的颗粒物（Base环节所采集）中的半挥发性颗粒物会不断挥发，微量振荡天平测得的是个负值，即Reference通道测量值是Base 测量环节中半挥发性颗粒物的挥发量，将此测值补偿到Base 测量值上，即可获得总的PM2.5浓度。
2 计量特性
TEOM1405F颗粒物分析仪主要技术指标[4]
采样头外观无几何形状变形；
绝缘电阻>20 MΩ；
模拟输入输出电压<0.1 V；
環境温度传感器示值误差≤±2 ℃；
环境气压传感器示值误差≤±1 kPa；
泄漏量<0.15 L/min；
质量流量控制器主流量（1±0.03）L/min，辅流量15.67 L/min（误差±3%）；
质量传感器弹性常数K0<±2%。
3 校准条件
3.1 环境条件
环境温度：15～35 ℃；
相对湿度RH：10%≤RH≤95%；
电源要求：220 V±10%，50 Hz。
3.2 校准设备
阻抗计：采用国家规定的直流500 V绝缘阻抗计；
温度仪：测量量程0～50 ℃，分度值0.1 ℃，精确度±0.01 ℃，并在其检定周期内使用；
气压计：测量量程80～106 kPa，分度值0.01 kPa，精确度±0.01 kPa，并在其检定周期内使用；
数字万用表：测量量程0～20 VDC，准确度±0.01 VDC，并在其检定周期内使用；
标准流量计：测量量程0～20 L/min，分度值0.01 L/min，流量允差范围±1%，并在其检定周期内使用。
