郜津慧淤GAOJin-hui曰王智超淤于WANGZhi-chao曰
杨英霞于YANGYing-xia曰孙海莉于SUNHai-li
（淤沈阳建筑大学市政与环境工程学院，沈阳110168；于中国建筑科学研究院，北京100013）
（淤MunicipalandEnvironmentalCollege，ShenyangJianzhuUniversity，Shenyang110168，China；于ChinaAcademyofBuildingResearch，Beijing100013，China）
摘要：传统的称重法是最可靠的检测粉尘浓度的方法，但由于其费时费力，近年来，便携式粉尘测试仪得到人们的青睐，其中光散射式数字粉尘测试仪以性能稳定、灵敏度高、测量方便等优势得到广泛应用，但测量结果是粉尘仪的相对浓度，所以，为保证测量结果既有称重法的可靠性，又有直测法的方便性，依据滤膜称重原理使用校准粒子对美国TSI生产的AM510进行校准，并进行测量结果的不确定度分析，既实现了粉尘仪的量值溯源，也提供了测量结果的可靠性保证。
Abstract:Thetraditionalweighingmethodisthemostcredibleone,however,it'stime-consumingandinconvenient.Portabledustmeasurementinstrumenthasgotthefavorofpeoplerecently,ofwhichdigitaldustmeasuringinstrumentoflightscatteringiswidelyusedbecauseoftheadvantagesofstableperformance,highsensitivity,andconvenientmeasurement.Butitsmeasuringresultistherelativeconcentrationofdustmeasuringinstrument,toensurethereliabilityofweighingmethodandtheconvenienceofdirectmeasuringmethod,TSIAM51productionoftheUnitedStatehasbeencalibratedbyusingcalibrationparticlesaccordingtotheprincipleofmembranefilterweighing,whichrealizesquantitytraceabilityandprovidesreliabilityofthemeasuringresult.
关键词：光散射式数字粉尘仪；相对误差；转换系数；不确定度分析
Keywords:dustmeasuringinstrumentoflightscattering；relativeerror；conversioncoefficient；uncertaintyanalysis
中图分类号：TG801文献标识码院A文章编号院1006-4311（2014）24-0301-03
0引言
2010年由美国太空总署公布的2001年到2006年全球PM2.5数值图显示我国大多地区空气污染严重，主要表现在对人体健康的危害、植物和生态系统的影响、能见度降低及材料腐蚀等方面，为避免空气质量继续恶化，国家相继出台多项政策与标准，在GB3095-2012《环境空气质量标准》中对颗粒物(PM10)浓度限定标准，年平均一级、二级标准分别为40、100滋g/m3，日平均分别为50、150滋g/m3，对颗粒物(PM2.5)浓度限定标准，年平均一级、二级标准分别为15、35滋g/m3，日平均分别为35、75滋g/m3。在环境保护、劳动卫生和安全防疫等管理中，粉尘测量也是一个重要环节，现在市场上广泛应用的直接读取数值的粉尘测试仪因其工作原理不同分为光散射式、茁射线式、交流静电感应式等等，也因此在测量过程中，测量数值比对相差悬殊，难免让测试人员疑惑测试数据的真实性，为了得到可靠数据，依据标准JJG846-1993《光散射式数字粉尘测试仪》将粉尘测试仪溯源到天平称重，以实现所有仪器测量值的统一性和溯源性。
1粉尘仪浓度及转化系数的测定
依据标准JJG846-1993《光散射式数字粉尘测试仪》对仪器AM510进行标定，采用DEHS气溶胶作为尘源，标定浓度分别控制在0.5mg/m3、1.0mg/m3、2.0mg/m3、3.0mg/m3（偏差为依10%），该实验通过将粉尘测试仪溯源到天平对滤膜的称重，得出转换系数k，从而实现对粉尘仪的标定。标定系统如图1所示。
在试验过程中要注意，一是保证粉尘仪与大气采样装置同时、平行采样；二是采样前后将滤膜放入温湿度恒定在15-30益、45%-55%中某一点的环境中稳定24h后进行称重。称重结束后对测量结果进行计算和分析，粉尘仪和采样装置测得质量浓度之间的相对误差以及转换系数的计算。
经对比发现，在各标定浓度下光散射式数字粉尘测试仪的测量误差基本燮10%，数据显示，该粉尘仪的测量结果偏差不大，但为保证在实际测量中更接近真值，采用测量值与转换系数的乘积作为真值的最佳估计值，k=0.97837，然而，在标定过程中，往往由于人为因素或仪器本身存在的误差，标定结果不可避免地存在着不确定度，所以，对测量结果进行不确定度分析成为标定过程中不可或缺的一部分。
2测量结果的不确定度评定
测量不确定度就是对测量结果质量的定量表征，测量结果的可用性很大程度上取决于其不确定度的大小。所以，测量结果表述必须同时包含赋予被测量的值及与该值相关的测量不确定度，才是完整并有意义的。
2.1建立数学模型
根据建立的数学模型可以看出，对大气采样装置引入的误差包括滤膜增重、大气采样器的流量计和计数器，而滤膜增重又包括称量过程中的重复性误差和天平自身存在的误差；待校准粉尘仪的误差来源主要是在测量过程中测量值的不稳定性。
2.3分量不确定度的计算对测量结果进行A类不确定度评定和B类不确定评定，以及合成标准不确定度和扩展不确定度的分析，结果如表2、3所示。
2.3.1A类不确定度评定
影响测量结果重复性的因素主要有测量仪器的变动性、人员操作和读数差异、样品不均匀等因素。滤膜称重过程、粉尘仪测量过程都伴随有重复性误差，由此带来的A类不确定度uA计算如下：
3结论
通过以上实验和数据分析，实现了对TSI光散射式粉尘仪AM510的标定与不确定度分析，得到转换系数为0.97837，最大扩展不确定度达6.373%臆10%，数据显示，该粉尘仪作为标准粉尘仪对其他设备进行标定是符合标准的，可以投入使用。
但是，在分量不确定度的计算过程中发现，不确定度的主要来源是粉尘仪测量过程中不稳定带来的误差，最高可达69%，影响粉尘仪测量不稳定的因素如尘源、温湿度，实验装置的密封性等推动着我们下一步的研究。
参考文献：
[1]JJG846-1993，光散射式数字粉尘测试仪[S].北京:中国计量出版社，1993，8.
[2]王兴东.光散射式数字粉尘测试仪的标定及测量结果分析[J].中国计量，2008（8）：80-81.
[3]王兴东.光散射式数字粉尘测试仪的标定及应用[J].中国测试技术，2007，33（6）：80-81.
[4]陆民一.光散射数字粉尘测试仪的标定及其应用的研究[J].航天标准化，2002（3）：31-33.
[5]樊玮，邹晓华，孙彦楷.粉尘浓度测量仪校准方法及测量结果不确定度分析[J].计量学报，2012，33（z1）：188-191.
[6]JJF1059-1999,测量不确定度评定与表示[S].国家技术监督局，1999.
[7]姚金才.不确定度评定中灵敏度系数及相关系数分析[D].重庆：重庆文理学院，2006.
[8]唐胜睦.测量不确定度评定中灵敏系数的计算[J].计量与测试技术,2013,40（1）:66-67.