数显式大气采样器检定方法的研究与探讨

摘 要：随着人们环保意识的不断提升，空气中污染物浓度的测量受到越来越多人的关注，数显式大气采样器也因其读数较 为方便等特点，成为目前应用最为广泛的空气采样设备。但现行有效的JJG956—2013《大气采样器检定规程》，只适应于采 用转子流量计控制气体流量式大气采样器的检定。本文从采样原理出发，从转子流量计式大气采样器和数显式大气采样器 气体流量控制方式不同入手，研究和探讨数显式大气采样器检定过程，分析不同显示流量示值误差计算的方法，进一步保 证采样和大气监测工作的准确可靠，以期望对大气环境监测和环境评价工作提供技术支持。

关键词：数显式大气采样器，流量计，检定，示值误差，探究和探讨

DOI编码：10.3969/j.issn.1002-5944.2024.06.025

0 引 言

近年来，国家对大气污染防治的要求越来越 高，空气污染物浓度的测量作为大气污染防治重要 手段被广泛关注，其准确与否对大气环境监测和 环境评价工作具有重要的意义。大气采样器作为 最常见的定量采样设备，被广泛地应用于环境监 测、建筑工程、医疗卫生等领域，在气体成分分析 和环境监测中起到重要作用，因此要确保环境中 空气污染物测量数值准确可靠，就必须保证大气采样器准确可靠。目前市面在售的大气采样器种类 繁多，根据其流量控制方式不同，主要分为转子流 量计式大气采样器和数显式大气采样器两大类。

转子流量计式大气采样器通过已知形状和质量的 转子在管中的位置，也就是通过在（0 ℃，101.325 kPa）获（20 ℃，101.325 kPa）的环境状态下刻在管 外壁的刻度来确定气体流量的大小（称为“刻度流 量”）[1]，其刻度不能随环境温度和压力的变化而 变化。而数显式大气采样器则通过差压式流量计 来控制流量，为流量直读类大气采样器，不需要通 过刻度转换便可获得实时流量[2]。随着科学技术的 发展和大气环境要求的增加，数显式大气采样器 因可长时间采集、读数简单等特点和受温度、压力 等环境影响较小等原因被越来越多人所使用。

2 数显式大气采样器检定方法的研究

我国现行有效的JJG956—2013《大气采样器检定 规程》[3]中虽注明适用于大气采样器的首次检定、 后续检定等工作，但在概述中明确指出流量系统采 用转子流量计来测定气体流量，并在空载状态下和 负载状态下流量示值误差检定工作中，都是通过工 况实际流量换算成刻度状态下的流量后，再与仪器 检定点的刻度流量示值比较得出。虽然有的数显式 大气采样器满足规程的要求，但现行有效的大气采 样器检定规程并不能满足大多数数显式大气采样 器的检定工作。

2.1 检定装置的选择

检定大气采样器时，检定装置要连接在数显 式大气采样器的前端，为了测得空载和负载状态下 的流量，避免复杂的气流计算过程，检定装置中流 量计入口气流的压力应该与数显式大气采样器入口 气流的压力尽可能保持一致。

大气采样器主要通过测量体积得出气体样品 的流量，因此适合大气采样的主要标准器分为容 积式流量计和差压式流量计两大类，差压式流量 计主要是通过气体的压差而测得，在测量过程中压 力损失较大，不符合流量计入口气流的压力与数显 式大气采样器入口气流压力尽可能一致的要求，因 此容积式流量计是大气采样器检定装置的首选。

JJG956—2013《大气采样器检定规程》中使用的检 定装置是皂膜流量计，市面上常见的数显式大气采 样器的流量测量范围一般在（0～1）L/min，少数最 高流量测量值能达到5.0 L/min，考虑经济和现场检 定过程中方便携带等原因，我们仍然选择电子皂膜 流量计作为数显式大气采样器的检定装置，测量范 围为（0～6）L/min，准确度等级不低于1.0级。

2.2 流量检定点的选择

GB 50325—2020《民用建筑工程室内环境污 染控制标准》[4]要求采样流量为0.5 L/min，环保行 业标准（如HJ 479—2009）等均要求采样流量为0.5 L/min和0.2 L/min。结合工作实际，我们选取满量程 范围的80%、50%和20%附近3点作为流量的检定 点，每个检定点测量3次。

2.3 流量示值误差计算方法的讨论

将数显式大气采样器放置于温度（15～33）℃、 相对湿度≤85%的环境中，各项参数稳定后进行检 定。JJG 956—2013《大气采样器检定规程》中，大 气采样器流量示值误差检定工作要在空载和负载 （A类：承载0.5 kPa，B类承载4.5 kPa）两种状态下 进行，结合国家标准和环保行业标准，为确保整个 采样过程数据稳定，數显式大气采样器流量示值误 差检定工作也在空载和负载（A类：承载0.5 kPa，B 类承载5.0 kPa）两种状态下进行，且流量的最大允 许误差为其±5%。各部分连接参照规程进行，以满 量程范围的80%、50%和20%附近3个检定点中相对 示值误差绝对值最大值作为流量示值误差的检定 结果。

2.3.1 检定点工况流量示值误差的计算

数显式大气采样器是数字显示流量值，不存 在管外壁的刻线来确定流量大小的问题，因此无论 是在空载和负载状态下，电子皂膜流量计和数显式大气采样器中气体所处的环境是一致的，每次测量 的流量误差可以通过公式1直接比较得出。

2.3.3 检定点刻度流量示值误差的计算

有的数显式大气采样器为了符合JJG 956— 2013《大气采样器检定规程》的要求，模拟转子流 量计通过复杂的计算显示了刻度流量（青岛崂山应 用技术研究所生产的崂应2050空气综合采样器）， 其流量示值误差的计算我们可以参照JJG 956— 2013《大气采样器检定规程》公式换算求得。

3 数显式大气采样器检定中的注意事项

3.1 标准器的连接

检定过程中，要将数显式大气采样器的入口和 电子皂膜流量计的出口进行连接，并在适宜的环境 条件下待采样器稳定后，再对满量程范围的80%、 50%和20%附近3点进行检定，因此准确检定数值 的来源要基于各部分密封可靠的环境。空载状态下 启动采样器后，要将系统入口封闭，采样器的流量 示数应该为零；负载状态下按照线路图将各部分连 接，启动采樣器后，调节阀钮待真空压力表示值达 到规定要求负载压力后再开始检定。

3.2 电子皂膜流量计的操作

电子皂膜流量计在工作计量器具或检定装置 中，已基本全面取代传统皂膜流量计，内含有皂液， 皂膜通过一定的容积与相应时间比来计算流量计 的瞬时流量，因此皂膜是否平整对数值准确与否有 着一定的影响[5]。首先皂液充足的情况下，皂膜溶液 可选用洗洁精与去离子水1∶1配置而成。洗洁精浓 度比例过高时，皂膜容易连串，去离子水比例过高 时，皂膜不太容易获得或皂膜容易破裂。其次要消 除皂膜管内干燥状态，检定前要用产生的皂膜湿润 管内表面至润滑状态。最后看皂膜上升过程的状 态，检定过程中要确保皂膜是单个且均匀地上升， 避免上升过程发生破裂或连串。

4 结 语

经济飞速发展，人民生活水平不断提高，数显 式大气采样器作为必备的环境空气采样设备，其 量值溯源方式被越来越多的计量和环保工作者所 关注。从转子流量计式大气采样器和数显式大气 采样器气体流量控制方式不同入手，以现行有效的 JJG956—2013《大气采样器检定规程》为出发点， 探索了适合数显式大气采样器的检定过程，分析不 同显示流量示值误差计算的方法，以进一步保证采 样和大气监测工作的准确可靠，希望能给数显式大 气采样器检定工作提供技术支持。

参考文献

李侠，李强.大气采样器检定中注意事项及常见问题分析 [J].科技风，2019（1）：232.

王蕾，高峰，孟涛，等.新型大气采样器校准方法研究及不 确定度评定[J].计量科学与技术，2021，65（8）：46-50+45.

全国环境化学计量技术委员会.大气采样器检定规 程：JJG 956—2013[S].北京：中国质检出版社，2013.

中华人民共和国住房和城乡建设部.民用建筑工程室内 环境污染控制标准：GB 50325—2020[S].北京：中国计划 出版社，2020.

房菲，唐法伟，王炎.皂膜流量计使用过程中的影响因素 及选择[J].工业计量，2022，32（5）：76-78.

作者简介

朱晓艳，硕士，高级工程师，研究方向为计量管理和计量 检定。

（责任编辑：刘宪银）