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| 标准编号 | GB/T 42660-2023 (GB/T42660-2023) | | 中文名称 | 气溶胶颗粒数量浓度 凝结核颗粒计数器的校准 | | 英文名称 | Aerosol particle number concentration - Calibration of condensation particle counters | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | A28 | | 国际标准分类 | 19.120 | | 字数估计 | 106,147 | | 发布日期 | 2023-08-06 | | 实施日期 | 2024-03-01 | | 发布机构 | 国家市场监督管理总局、中国国家标准化管理委员会 | GB/T 42660-2023: 气溶胶颗粒数量浓度 凝结核颗粒计数器的校准
ICS 19.120
CCSA28
中华人民共和国国家标准
气溶胶颗粒数量浓度
凝结核颗粒计数器的校准
(ISO 27891:2015,IDT)
2023-08-06发布
2024-03-01实施
国 家 市 场 监 督 管 理 总 局
国 家 标 准 化 管 理 委 员 会 发 布
目次
前言 Ⅴ
引言 Ⅵ
1 范围 1
2 规范性引用文件 1
3 术语和定义 1
4 符号 5
5 使用参比仪器校准的一般原则 7
5.1 通则 7
5.2 校准气溶胶的要求 8
5.3 校准装置的构成 8
5.4 组件及其要求 9
5.4.1 初级气溶胶源 9
5.4.2 荷电调节器 10
5.4.3 差分电迁移分级器(DEMC) 10
5.4.4 补气或排气 10
5.4.5 混合装置、分流器和连接管 11
5.4.6 参比仪器:FCAE或CPC 11
5.4.7 其他工具 12
5.5 FCAE和CPC作为参比仪器的差异 12
6 使用FCAE作为参比仪器进行校准 13
6.1 装置与校准程序通则 13
6.2 准备 16
6.2.1 概述 16
6.2.2 初级气溶胶 16
6.2.3 其他设备 16
6.2.4 差分电迁移分级器(DEMC) 16
6.2.5 法拉第杯气溶胶静电计(FCAE) 16
6.2.6 待测凝结核颗粒计数器(待测CPC) 18
6.2.7 检查设置的完整性 18
6.3 检测效率的校准程序 20
6.3.1 概述 20
6.3.2 DEMC粒度调整 20
6.3.3 初级气溶胶调整 20
6.3.4 分流器的浓度偏差校正因子β的测试 20
6.3.5 待测CPC效率的测试 21
6.3.6 不同颗粒浓度的测试 22
6.3.7 不同粒度的测试 22
6.3.8 第一个测点的重复测试 22
6.3.9 校准证书的准备 22
6.4 测量的不确定度 22
6.4.1 概述 22
6.4.2 粒度 23
6.4.3 检测效率 23
6.4.4 颗粒数量浓度 24
7 使用CPC作为参比仪器进行校准 24
7.1 装置与校准程序通则 24
7.2 准备 27
7.2.1 概述 27
7.2.2 初级气溶胶 27
7.2.3 其他设备 27
7.2.4 差分电迁移分级器(DEMC) 27
7.2.5 参比凝结核颗粒计数器(参比CPC) 27
7.2.6 待测凝结核颗粒计数器(待测CPC) 28
7.2.7 检查设置的完整性 28
7.3 检测效率的校准程序 30
7.3.1 概述 30
7.3.2 DEMC粒度调整 30
7.3.3 初级气溶胶调整 30
7.3.4 分流器偏差β的测试 31
7.3.5 待测CPC效率的测试 31
7.3.6 不同颗粒浓度的测试 32
7.3.7 不同粒度的测试 32
7.3.8 第一个测点的重复测试 32
7.3.9 校准证书的准备 32
7.4 测量的不确定度 32
7.4.1 概述 32
7.4.2 粒度 32
7.4.3 检测效率 32
7.4.4 颗粒数量浓度 33
8 结果报告 34
附录A(资料性) CPC的性能特点 35
附录B(资料性) 颗粒物表面性质对CPC检测效率的影响 42
附录C(资料性) 校准证书的示例 43
附录D(规范性) CPC检测效率的计算 52
附录E(资料性) 可追溯性图 60
附录F(资料性) 稀释器 62
附录G(规范性) 参比仪器和待测CPC进气处浓度偏差校正因子的评定 64
附录H (资料性) 校准范围扩大到较低的浓度 68
附录I(资料性) 检测效率测量的示例 73
附录J(规范性) 体积流量校准 87
附录K(规范性) 在最大颗粒数量浓度下测试荷电调节器和DEMC 89
附录L(资料性) 当使用参比FCAE时推荐使用的一种数据记录方法 90
附录 M (资料性) 由于粒度的不确定度导致的检测效率的不确定度 92
附录N(资料性) 校准结果的应用 93
参考文献 94
前言
本文件按照GB/T 1.1-2020《标准化工作导则 第1部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定
起草。
本文件等同采用ISO 27891:2015《气溶胶颗粒数量浓度 凝结核颗粒计数器的校准》。
本文件做了下列最小限度的编辑性改动:
---用“GB/T 27025或ISO/IEC 17025”替代“ISO/IEC 17025”。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。
本文件由全国颗粒表征与分检及筛网标准化技术委员会(SAC/TC168)提出并归口。
本文件起草单位:中国环境科学研究院、青岛众瑞智能仪器股份有限公司、安徽鼎恒再制造产业技
术研究院有限公司、中国计量科学研究院、中机生产力促进中心有限公司、长兴隆盛钙业股份有限公司、
中国计量大学。
本文件主要起草人:杨文、王静、薛卫昌、白雯宇、赵雪艳、张楠、何春雷、刘俊杰、侯长革、孙永康、
朱培武、张文阁、殷宝辉、耿春梅、王歆华、白志鹏。
引 言
凝结核颗粒计数器(CPC)是测量微小气溶胶颗粒数量浓度的装置。所有不同类型CPC的一般性
原理是:超细和纳米颗粒经过过饱和蒸气凝结增长形成能够被光学方法检测到的液滴,该液滴在通过检
测区域时,被聚焦光束照射并用光电探测器检测,最后利用光散射方法对液滴进行计数。这些计数结合
已知体积的样气,可得到颗粒数量浓度。在低浓度时,CPC可测到单个颗粒,可以得到绝对颗粒数量
浓度。
市面上的CPC采用不同的工作液来产生蒸气,如正丁醇、异丙醇或水。此外,在应用中采用不同原
理达到样气所需的过饱和度。最常见的CPC采用了层流扩散传热原理。工作液的扩散常数决定了需
要加热还是冷却来启动冷凝,这也是层流式CPC的设计原理。湍流式CPC则不常见,其工作液与洁净
空气先达到饱和,再与样气湍流混合达到过饱和。图1为一种最常见的通过加热饱和器和冷凝器实现
层流的CPC类型的原理图。
标引序号说明:
1---气溶胶入口; 4---纳米颗粒; 7---液滴; 10---光学接收器;
2---工作液储存器; 5---热电冷却和加热装置; 8---光源; 11---光电探测器;
3---加热饱和腔; 6---冷凝腔; 9---光学照明器; 12---气溶胶出口。
图1 层流CPC原理
CPC的测量精度取决于多种影响。例如,流量出错就会造成浓度有误差。其他可能的误差来源包
括:很高浓度时产生的重叠误差,很小粒度颗粒物的不充分活化以及颗粒物从入口到检测区的损失。精
确测量,需要校准CPC。
CPC的“校准”通常使用一个法拉第杯气溶胶静电计(FCAE)作为参比工具[33][36]。在许多情况
下,“校准”的目的是确定小粒度颗粒的检测限。因为FCAE的检测效率被认为对任何粒度颗粒物都是
一致的,因此FCAE常被用来当作参比方法。同样数量浓度的单电荷、不同粒度的气溶胶颗粒提供给
CPC和FCAE时,被校准的CPC与FCAE的浓度比即为该CPC的检测效率。
本文件提出了两种不同的CPC校准方法:一个与上述传统方法相同,通过FCAE校准CPC,该
FCAE要具备包括颗粒数量浓度、粒度和成分的权威校准证书,才能够被使用。另外一个则是用参比
CPC校准CPC,参比CPC也同样具备包括颗粒数量浓度、粒度和成分的权威校准证书。以上两种校准
方法中的权威校准证书指经GB/T 27025或ISO/IEC 17025或者与之等效标准认可的实验室所出具的
校准证书,其校准类型和范围在实验室认可范围内,或由能提供相关校准服务的指定机构或国家计量机
构所出具的校准证书,其测量方法满足GB/T 27025或ISO/IEC 17025的要求。
在CPC校准中有两种已知的主要误差来源:一个是由于存在多电荷颗粒,另一个是在校准CPC入
口和参比仪器的入口之间存在数量浓度偏差。这些因素的评估和校正被包括在校准程序中,这些方法
在本文件中有详细说明。
本文件的适用对象是:
---有内部校准规程的CPC使用者(如以环境或者机动车排放为目的);
---认证和重新认证其仪器性能的CPC制造商;
---提供CPC校准服务的技术实验室,包括正在建立支持数量浓度测量设备的国家计量机构。
气溶胶颗粒数量浓度
凝结核颗粒计数器的校准
1 范围
本文件描述了颗粒数量浓度范围在1cm-3~105cm-3时校准凝结核颗粒计数器(CPC)检测效率的
方法及其相关的测量不确定度。通常,检测效率将取决于颗粒数量浓度、粒度和成分。本文件中描述的
校准方法所涵盖的粒度范围大约为5nm~1000nm。
这些方法在较大粒度范围检测效率相对恒定(稳定效率)时可用于确定CPC校准因子,在较小粒度
时可用于表征接近较低检测限时CPC检测效率的下限。更详细的参数见附录A。
本文件适用于进气流量在0.1L/min~5L/min的CPC的校准。
本文件描述了一种估算CPC校准过程中不确定度的方法。
2 规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文
件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于
本文件。
3 术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
3.1
气溶胶 aerosol
液体和/或固体微粒在大气中形成的相对......
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