基于环境空气颗粒物连续自动监测系统的采样流量校准初步试验

付贵平

摘要：指出了环境空气颗粒物连续自动监测系统可以测量大气中PMio级与PM2.s级的细小颗粒，并可广泛用于环境大气檢测中的可吸入颗粒物浓度的检测。其采样的精确度可取决于流量测量和实验室分析。仪器使用一定时间后，仪器的性能会随着时间的流失而发生偏移，为保证仪器的使用精度，需对有关参数进行定期校准。针对环境空气颗粒物连续自动监测系统进行了采样流量测试与校准试验的初步尝试，以期提供参考。

关键词：空气自动监测;流量;校准

中图分类号：X831

文献标识码：A

文章编号：1674-9944（2018）10-0119-04

1进行采样流量校准的意义

可吸入颗粒物含量指标是衡量空气质量好坏的重要指标之一。环境空气颗粒物连续自动监测系统就是一种能够全天候24h连续检测可吸入颗粒物浓度指标的一种大气粉尘监测仪，它可以测量大气中PM10。级与PM2.3级的细小颗粒，并可广泛用于环境大气检测中的可吸入颗粒物浓度的检测。

环境空气颗粒物连续自动监测系统采样仪器采样的精确度可取决于流量测量和实验室分析。仪器使用一定时间后，仪器的性能会随着时间的流失而发生偏移，为了保证仪器的使用性能，需对有关参数进行定期校准。为了精确测量通过采样介质的空气体积，采样仪器必须调节流量、校准和定期检查，以保证流量的准确。环境空气颗粒物连续自动监测系统同样是通过采样仪器来采集空气样品的仪器，为了获得准确的采样体积，除了要有准确的使用方法外，还必须定期对其采样器的流量进行校准，即流量计本身的流量值必须准确可靠。

2初步尝试对环境空气颗粒物连续自动

监测系统进行采样流量校准

2.1校准指标要求

流量校准指标要求见表1。

2.2校准所需仪器设备

（1）干式活塞气体流量校准器，1级，测量量程不小于20L/min，分度值0.01L/min。

（2）温度计，1级，测量量程-30～50℃，准确度±0.5℃，分度值0.1℃。

（3）气压计，1级，测量量程60～106kPa，分度值0.01kPa，精确度±0.01kPa。

所用的校准设备经校准合格且在校准有效期内的，本次校准所使用仪器情况登记，见表2、3。

2.3验证步骤及内容

2.3.1常规检查

对系统进行一般性检查。系统应完整无损，各零部件连接可靠，各操作按键完好，仪器各显示部分的刻度、数字清晰。铭牌上应有仪器名称、型号、生产单位、出厂编号和制造日期等信息。所供电压和频率与仪器规定的额定电压和频率相同，系统相关安全指标符合安全标准，数据采集和处理功能及设置达到规范性要求。采样管路连接正确，管路无堵塞，仪器各部件运行正常，无报警情况。刚开机的设备，确保留有足够时间让仪器设备进行预热，待稳定运行12h后再进行检查测试及校准。此外，在校准前，需根据自动监测系统的实际情况，对其进行气密性检查。

2.3.2校准要点

经检定过的标准温度计、气压计及流量计测得现场环境条件下的数值，需先根据传递系数（或方程）进行修正，用已修正的标准值进行对比及校准。

2.3.3温度测试及校准

在监测仪器环境温度传感器的位置用标准温度计测量当前温度，待数值稳定后读数，计算和记录已修正环境温度值，同时观察自动监测系统显示的环境温度值，两者的差值为温度测量示值误差，示值误差应≤±2℃。如果温度示值误差在±2℃以内，则无需采取任何行动。若温度示值误差大于±2℃时，需根据系统实际情况对环境温度进行校准或对温度传感器进行更换。校准步骤依据系统说明或菜单向导进行。

单次已修正的标准温度值与系统环境温度值的绝对误差需≤±2℃，测试频次为3次，每次时间间隔至少为2h。使用标准温度计测量时，需与系统环境温度传感器测量条件一致。本次温度测试及校准数据结果见表4。

由表4可看出本次温度测试及校准试验中，标准温度计测量当前温度待数值稳定后读数，计算和记录已修正环境温度值，同时观察自动监测系统显示的环境温度值，两者的差值为温度测量示值误差，示值误差均<±2℃，符合了试验测试校准要求‘3]。

2.3.4压力测试及校准

在监测仪器环境压力传感器的位置用标准气压计测量当前气压，待数值稳定后读数，计算和记录已修正环境大气压值，同时观察自动监测系统显示的环境大气压值，两者的差值为气压测量示值误差，示值误差应≤±1kPa。如果示值误差在±1kPa以内，则无需采取任何行动。若气压示值误差大于±1kPa时，需根据系统实际情况对环境大气压进行校准或对压力传感器进行更换。校准步骤依据系统说明或菜单向导进行。

单次已修正的标准气压值与系统环境气压值的绝对误差需≤±1kPa，测试频次为3次，每次时间间隔至少为2h。使用标准气压计测量时，需与系统环境大气压传感器测量条件一致。本次压力测试及校准数据结果见表5。

由表5可看出本次压力测试及校准试验中，标准气压计测量当前气压，待数值稳定后读数，计算和记录已修正环境大气压值，同时观察自动监测系统显示的环境大气压值，两者的差值为气压测量示值误差，示值误差均<±1kPa。符合了试验测试校准要求。

2.3.5流量测试及校准

（1）流量测试。已修正的标准流量计实测流量值应在系统设计流量误差的±5%以内，即已修正的标准流量计流量数值与设计流量16.7L/min的相对误差≤±5%;且系统面板显示流量与修正后的标准流量计实测流量误差应小于±4%，即仪器面板显示流量与已修正的标准流量计流量数值相对误差≤士4%。

具体步骤为：取下采样切割器，将标准流量计的出气口连接到监测仪的进气口。待监测仪显示流量稳定后开始测量并记录。连续测试时间为18min，每隔3mm分别记录一次标准流量计和监测仪器的瞬时流量值（工况），共计6组数据。使用公式（1）、（2）、（3）、（4）计算流量测试相关指标，测试结果需符合表1中流量测试要求（△QR≤±5%，Qdiff≤±4%）。如不符合，须对流虽进行校准。

式（1）中：QR为测试期间已修正标准流量计平均流量值，L/min;QRi为测试期间已修正标准流量计瞬时流量值，L/min;i为测试期间记录瞬时时间点的序号，（i=1～n）;n为测试期间记录瞬时时间点的总个数，6个。

式（2）中：Qc为测试期间监测仪面板显示平均流量值，L/min;Qa为测试期间监测仪面板显示瞬时流量值，L/min。

式（3）中：△QR为已修正标准流量计的数值与仪器流量设定值之间的相对误差，%;Q为监测仪设定的采样流量，16.7L/min。

式（4）中：Qdiff为仪器显示值与已修正标准流量计数值之间的相对误差，%。

（2）流量校准。如流量测试达不到要求，则需对仪器进行校准。校准前需先确认温度及压力达到指标要求。然后根据仪器操作向导完成校准程序的相关工作。

本次流量测试及校准试验结果数据可见表6。

由表6中的数据可以看出，本次流量测试校准试验中，已修正的标准流量计流量数值与环境空气颗粒物连续自动监测系统设计的流量16.7L/min的相对误差≤±5%;且仪器面板显示流量与已修正的标准流量计流量数值相对误差≤±4%。符合了試验测试校准要求。3结语

在本次对环境空气颗粒物连续自动监测系统进行采样流量校准的初步尝试试验过程中，首先进行了温度测试及校准试验，然后进行了压力测试及校准试验，当这两个校准试验结果符合了试验测试校准要求后，才进行了对环境空气颗粒物连续自动监测系统进行采样流量的测试与校准试验。试验结果为：本次流量测试校准试验中，已修正的标准流量计流量数值与环境空气颗粒物连续自动监测系统设计的流量16.7L/min的相对误差≤±5%;且仪器面板显示流量与已修正的标准流量计流量数值相对误差≤±4%。符合了试验测试校准要求。因此，在今后对环境空气颗粒物连续自动监测系统进行采样流量校准时可采用此方法进行流量校准。

参考文献：

[1]马琨，大气采样器流量校准及准确测量[J]，能源环境保护，1999，11（1）：61～62.

[2]国家环境保护部.环境空气颗粒物（PMio和PM2.5）连续自动监测系统技术要求及检测方法;HJ653-2013[S].北京;中国环境出版社，2013.

[3]国家环境保护部，环境空气质量评价技术规范（试行）：HJ6632013[S].北京：中国环境出版社，2013.

[4]国家环境保护部.环境空气质量标准：GB3095-2012[S]+北京：中国环境出版社，2012.

[5]姜波，凡石，陈中，等.大气采样器中转子流量计的使用与流量校准[J].中国计量，2012（10）：102～104.