校准光散射空气粒子计数器

ISO 21501-4是一种新型的国际校准标准，用于在仪器的整个使用寿命期间对光散射空气粒子计数器（LSAPC或APC）进行定期和性能校准。本国际标准以区域标准和推荐实践为基础，具有广泛的试验特点，并定义了常规定期校准中应用的性能参数限值。

本标准的目的是减少使用粒子计数器进行的测量结果的任何不准确度，以及不同仪器测量结果的变化。除了讨论校准的组合不确定度外，本文还讨论了方法的不同参数、要求的限值和标准。

粒子计数技术

粒子检测技术基于光散射原理。当粒子被光波照射时，辐射以与入射光相似的频率散射。图1显示了由主要元件组成的典型光学粒子传感器的设计。

散射光聚焦在光电二极管上，并使用一组镜子或透镜收集。光电二极管上每个粒子的散射光产生电脉冲。图2说明了使用模数转换器放大这些粒子的过程。yabo214

图1。典型光散射空气颗粒传感器。图片来源：贝克曼·库尔特

图2。将电脉冲转换为粒子计数。图片来源：贝克曼·库尔特

APC仪器的校准

大部分装甲运兵车使用NIST可追踪聚合物微球或校准球进行校准。球体的某些参数由制造商认证。

为了校准APC，通过气溶胶雾化器以受控速率在粒子传感器中使用了大量标准校准球，从而使标准粒子雾化、干燥并保持在受控浓度。图3显示了与NIST标准参数相关的统计参数。yabo214

图3。与NIST标准粒子相关的统计参数。yabo214图片来源：贝克曼·库尔特

收集微球在每次校准球体激发时产生的脉冲高度分布，并在脉冲高度分析仪（PHA）上显示。图4显示了单尺寸校准球体挑战的PHA输出示例。

图4。典型的输出形式是连接到APC的PHA，APC受到校准球体的挑战。图片来源：贝克曼·库尔特

利用传感器动态范围内每个粒子的脉冲高度电压之间的关系，可以获得标定曲线。一个例子空气污染指数校准曲线如图5所示。

图5。示例APC校准曲线。图片来源：贝克曼·库尔特

粒子计数仪器的性能指标

ISO 21501-4定义了某些性能参数，如流量、错误计数率、尺寸分辨率和计数效率，以及实际尺寸校准。

计数效率

当APC引入尺寸类似于特定APC尺寸通道阈值的校准球体时，只有50%的球体将被记录为大于尺寸通道的球体。

然而，在实时情况下，通过传感器传输的粒子产生正好等于通道大小阈值的脉冲的概率将为50%，如图6所示。

图6。对计数效率的解释。图片来源：贝克曼·库尔特

此外，ISO 21501-4规定了第一个通道必须达到100%+/-10%计数效率的点。图7显示了通道1计数效率的ISO 21501-4规范。

图7。ISO 21501-4信道1计数效率规范。图片来源：贝克曼·库尔特

校准后空气污染指数将通道大小设置为50%计数效率点，有必要通过与100%计数效率参考APC的比较来验证计数。图8显示了验证APC计数效率的示例。

图8。使用100%计数标准验证APC计数效率。图片来源：贝克曼·库尔特

尺寸分辨率

尺寸分辨率定义为光学颗粒传感器测量的颗粒尺寸差异。颗粒平均尺寸周围的方差与传感器产生的脉冲高度相对于相同尺寸颗粒的方差相关。对于ISOyabo214 21501-4标准，粒子计数器的尺寸分辨率不超过15%。

使用方程式1计算粒子的尺寸分辨率：

哪里

R=传感器粒度分辨率，单位为%
χ_ρ=校准颗粒的粒径yabo214
σ_P=标准偏差
σ=PHA上观察到的标准偏差测量值

错误计数率

错误计数率或零计数率定义为APC记录的与时间相关的错误计数数。伪粒子与系统的内在和外在源的数量有关，如宇宙辐射、光电噪声或污染。yabo214

采样流速和采样时间

颗粒计数由APC仪器测量，作为单位体积浓度的函数，例如，每立方米或每立方英尺的颗粒数。因此，采样流量精度对于减少在固定采样时间内采样实际体积时产生的流量误差至关重要。采样时间精度对于在给定采样率下测量样本体积也至关重要。yabo214

结论

ISO 21501-4标准确保了更精密的校准系统，该系统可提供准确的颗粒特性。根据本标准校准APC需要以统计方式彻底了解校准过程和相关参数。yabo214

本信息来源、审查和改编自贝克曼库尔特公司提供的材料-颗粒表征。亚博网站下载

有关此来源的更多信息，请访问贝克曼库尔特公司-粒度表征.