1 发展历程
粒子计数器由显微镜发展而来,经历了显微镜、沉降管、沉降仪、离心沉降仪、颗粒计数器、激光空气粒子计数器、PCS纳米激光空气粒子计数器的过程,其中因激光空气粒子计数器测试速度快、动态分布宽、不受人为影响等各方面的优势,而成为很多行业的主流产品。
2 基本原理
空气中的微粒在光的照射下会发生散射,这种现象叫光散射。光散射和微粒大小、光波波长、微粒折射率及微粒对光的吸收特性等因素有关。但是就散射光强度和微粒大小而言,有一个基本规律,就是微粒散射光的强度随微粒的表面积增加而增大。这样只要测定散射光的强度就可推知微粒的大小,就是光散射式粒子计数器的基本原理。
粒子计数器测量原理
实际上,每个粒子产生的散射光强度很弱,是一个很小的光脉冲,需要通过光电转换器的放大作用,把光脉冲转化为信号幅度较大的电脉冲,然后再经过电子线路的进一步放大和甄别,从而完成对大量电脉冲的计数工作。此时,电脉冲数量对应于微粒的个数,电脉冲的幅度对应于微粒的大小。尘埃粒子计数器的具体工作原理:来自光源的光线被透镜组聚焦于测量腔内,当空气中的每一个粒子快速地通过测量腔时,便把入射光散射一次,形成一个光脉冲信号。这一光信号经过透镜组2被送到光检测器,正比地转换成电脉冲信号,再经过仪器电子线路的放大、甄别,拣出需要的信号,通过计数系统显示出来。
需要指出的是,虽然仪器称为“计数器”,但是仪器分辨微粒大小的能力更为重要。因为电脉冲的计数很简单,而判断粒子的大小非常重要。
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3 量值溯源
《计量法》明确了保障计量单位的统一和量值的准确可靠。无论是在生产、经营还是科学研究等方面,计量工作都是维护正常社会经济活动的重要保证。国家为保证全国的某一参数量值的一致、准确,使在用计量器具的量值能够溯源到国家计量基准,实现全国某一数量量值的准确,自上而下的建立了完善的全国量值溯源体系。其目的主是通过对在用计量器具的校准,来保证生产、经营以及科学研究等各项经济活动的正常进行。
粒子计数器是国家规定的计量器具,在使用一段时间后,其光学系统及检测系统都会发生变化,如光源老化、发光效率降低或聚焦错位、透镜被污染,从而使整机的转换灵敏度变化。因此需按JJF1190-2008《尘埃粒子计数器校准规范》的要求每年定期到建筑能源与环境检测中心进行定期校准,对仪器各方面进行调整,以获得最佳工作状态。
4 主要部件
光源是尘埃粒子计数器的关键部件,对仪器的性能影响很大。光源要求稳定性高、寿命长、不受干扰。激光尘埃粒子计数器的光源有普通光源和激光光源两种。普通光源为碘钨灯,体积大、发热量高、寿命短,开机后需要预热。激光光源为激光器,体积小、稳定性高、寿命长,常与检测腔及光检测器做成一体,组成传感器。常见的激光光源有HeNe激光器、激光二极管。采用普通光源的激光尘埃粒子计数器对0.3μm以下的微粒信号响应很低,其信号幅度与计数器本身的噪声幅度相差无几,信号很难从噪声中检测出来。此类仪器虽然标有0.3μm这一通道,但只适于测定大于0.3μm特别是0.5μm以上的微粒。由于激光的单色性好,光能量集中稳定,所以采用激光光源的激光尘埃粒子计数器其传感器有较高的信噪比,此类仪器有些能检测到0.1μm的微粒。
5 分类
1、按测试原理:光散乱法测试(白光、激光)、显微镜法测试、称重法测试、DMA法测试(粒径分析仪)、惯性法测试、扩散法测试、凝聚核法测试(CNC)等。
2、按流量:小流量 0.1cfm(2.83L/min) 大流量 1cfm(28.3L/min),GMP新规定中也有50L/min,100L/min流量的仪器;
3、按形状、体积大小:手持式、台式
4、按测试通道:单通道(只测某一种粒子径);双通道(测试某两种粒子径); 多通道(测试多种粒子径)
5、其他:粒子计数器的应用领域
6 特性
日期和时间显示;
USB高速通信接口;
RJ-45远程控制通信接口;
内置COM串行打印机接口;
计数超限报警: 仪器可设置1级、10级、100级、1000级、10000级、100000级、1000000级六个级别(对应ISO的4到9级)的计数超限报警 ;符合ISO14644-1/ GB50073-2001(CLASS4级,5级,6级,7级,8级,9级) 2010版GMP(A级、B级、C级、D级四个级别静态和动态两个状态的测量),FS-209E(10级、100级、1000级、10000级、100000级、300000级、1000000级)等级别的检测符合JJF-1190-2008尘埃粒子计数器计量校准规范及JIS B9921:1997 每五分钟≤1个
数据存储器,可存1000组测量结果; 可存8000组测量结果;可存100000组测量结果;
内置传感器能测量温度、湿度并记录存储;
8个粒径通道可同时测量0.3μm ,0.5μm,0.7μm,1.0μm,2.0μm,5.0μm,,7.0μm,10.0μm的粒子 ; 可选0.3 、0.5、1.0、3.0、5.0、10μm, 、15μm, 、20μm, 八档粒径同时计数.
测试范围:1级~100万级(对应ISO的4到9级) ;
重复性:相对标准偏差≤10% ;
粒径准确度:相对误差≤10% ;
光 源:采用激光二极管作为传感器的光源 ;
流 量:2.83升/分(0.1cfm)(误差≤±5%) ; 28.3升/分(1cfm)(误差≤±5%) ;50升/分(1.77cfm)(误差≤±5%) ; 100升/分(3.54cfm)(误差≤±5%) ;
最大采样时间:999999秒 ;
自净时间:≤10min;
计数模式:累积计数模式、差分计数模式、浓度计数模式 ;
显 示:液晶屏显示(LCD)或数码管显示(LED)前者维护费用较高,后者维护成本较低
电 源:Ni-MH电池(14.8V/2600mAH)或AC适配器(输入:180~240V,输出:14.8V/3000mA) ;
电池工作时间:连续测试时间约为4小时(Ni-MH电池) ; 以及直接220V电源的后者维护成本较低
重 量:小流量2.83L手持的在0.6kg,台式的在2.6kg,28.3L的在15kg,50L的在18kg(最好要选用手推车),100L的在20kg(最好要选用手推车)
工作环境温度:5~40℃相对湿度:≤75% ;
标准附件:手提箱/充电器、等动力采样头、带采样管的采样支架、零过滤器、USB转RS 232模块、USB连接线、RS 232连接线、电脑连接通讯软件光盘USB高速通信接口可用于与计算机通讯获取数据、分析、软件升级等
RJ-45远程控制通信接口,该接口用来和计算机通讯获取数据、分析和远距离操作,COM内置串行打印机接口:接串口打印机 手持式选 件:三角架、打印机(含电缆)、外置温湿度传感器,台式仪器本身是有三角架和内置打印机的