Ручные лазерные счетчики частиц пыли широко используются в области контроля чистоты из - за их портативности и возможностей мониторинга в реальном времени, но часто при практическом использовании измерения не соответствуют ожиданиям. Эта погрешность вызвана не одним фактором, а сочетанием характеристик прибора, экологических помех, эксплуатационных норм и сложности измеренного объекта. Ниже перечислены ключевые факторы, влияющие на точность измерений, и механизмы их воздействия:

I. Ограничения, присущие оптической системе ручного лазерного счетчика частиц пыли

1. Ошибка диаметра частиц, обусловленная зависимостью от угла рассеяния

Согласно теории рассеяния М, интенсивность рассеяния частиц различного диаметра на лазере нелинейно зависит от длины волны падающего света и скорости преломления частиц. Когда в образце присутствуют асферические частицы (например, фиброобразные загрязнители), традиционные сферические гипотетические модели приводят к систематическим ошибкам, проявляющимся в отклонении фактического распределения размеров частиц от результатов. Например, пластинчатые кристаллы силикатов могут вызвать неправильный подсчет в нескольких каналах.

Потеря сигнала, вызванная граничным эффектом

Микроканал управления потоком в структуре проточного бассейна имеет характеристики распределения ламинарного потока, а частицы в зоне низкой скорости вблизи стенки не могут войти в зону обнаружения. Исследования показывают, что, когда поток ниже критической величины, недостаточная сила сдвига на стенке приводит к увеличению скорости осаждения частиц диаметром > 5 мкм, что приводит к низкому количеству крупных частиц. Регулярная калибровка кривой скорости потока может улучшить это явление.

3. Спектральное перекрытие в нескольких дисперсных фазах

Спектр комбинированного рассеяния, образующийся в результате смешивания различных веществ, может вызывать перекрестные помехи. Распространенный в фармацевтическом цехе лактозный порошковый туман и капли смазочного масла создают аналогичную амплитуду сигнала под тем же углом рассеяния, что приводит к ошибкам в идентификации состава. Использование многоволновых лазерных источников помогает различать частицы различного химического состава.

II. Недостатки гидродинамического проектирования ручного лазерного счетчика частиц пыли

Стабильность отбора проб при спонтанных возмущениях электрического поля

турбулентность, создаваемая внутренними вентиляторами оборудования, изменяет распределение естественного заряда в воздухе, а заряженные частицы неравномерно осаждаются под действием кулоновой силы. Эксперименты показали, что, когда относительная влажность превышает 60%, электростатический эффект может увеличить амплитуду колебаний счета PM2.5, необходимо настроить электростатическое устройство для стабилизации показаний.

2. Классификация концентраций в результате инерционных ударов

Частицы со значительной разницей в плотности во время быстрого всасывания имеют градиентное распределение, более тяжелые металлические частицы, как правило, оседают на дне трубопровода, в то время как легкие полимерные волокна собираются в центре верхнего потока. Последствия стратификации приводят к тому, что разница в концентрациях в разных точках на разных высотах в одном и том же пространстве может быть более чем в три раза.

3. Перекрестное загрязнение, вызванное эффектом памяти

Остатки частиц, остающиеся после предыдущих измерений высокой концентрации, медленно высвобождаются, образуя ложные фоновые значения. При непрерывном тестировании областей с различными уровнями чистоты остаточные исторические данные могут привести к последующим ложным высоким показаниям среды с низкой пылью, если не будет выполнено достаточное количество процедур очистки. Для глубокой очистки рекомендуется использовать азотную продувку.

III. Динамическая связь параметров окружающей среды ручного лазерного счетчика частиц пыли

Комбинированный эффект температуры и влажности изменяет вязкость воздуха

В этом случае уравнение состояния идеального газа терпит неудачу, снижение аэродинамической вязкости при высоких температурах и высокой влажности усиливает броуновское движение частиц, а конечная скорость оседания, рассчитанная по закону Стокса, отклоняется. Скорректированный коэффициент коррекции скольжения Каннингема должен быть включен в модуль компенсации алгоритма.

2. Колебания давления искажают кривую калибровки потока

Атмосферное давление уменьшается примерно на 1 кПа на каждые 100 метров над уровнем моря, что непосредственно приводит к занижению значения объемного расхода расходомера для расходомера массы. Без компенсации давления при использовании в высокогорных районах фактический объем отбора проб может быть ниже установленного значения на 20%, что приводит к занижению количества частиц на единицу объема.

Вибрационный шум вводится в базу электронных шумов

Механические вибрации, генерируемые ручными операциями, передаются фотоэлектрическим детекторам, образуя помеховой ток с определенной частотой. Технология фазовых усилителей может эффективно извлекать слабые реальные сигналы и подавлять последовательные помехи рабочих частот и их гармонических компонентов.

IV. Ручные лазерные счетчики частиц пыли

1. Непринятие принципа равномерного отбора проб

При выборке отверстия в направлении воздушного потока происходит изменение градиента давления, в то время как обратный отбор проб приводит к отсутствию репрезентативности из - за недостаточного отрицательного давления. Стандарт ISO предусматривает, что ось пробоотборника должна быть под углом 45° с горизонтальной поверхностью и что входные числа Renault должны находиться в ламинарной зоне для обеспечения эффективности изотропного сбора.

2. Ошибка выбора апертуры префильтрованной мембраны

Передний фильтр, установленный для защиты датчика, если апертура слишком мала, перехватывает частицы большого размера, которые должны были быть включены; Слишком большая апертура может также привести к блокировке датчиков. Ключевым моментом является выбор ранжированной комбинации предварительной фильтрации, соответствующей точке резки, например, 10 - мкм предварительной фильтрующей пленки для среды ISO Class 5.

3. Отсутствует прослеживаемость источника калибровки

Калибровка с использованием самодельной стандартной жидкости частиц вместо сертифицированного NIST стандартного аэрозоля RM8190 может привести к смещению эталонного ориентира из - за различий в характеристиках летучести и конденсации. Юридическим основанием для действительности результатов является сертификат калибровки, выданный Институтом метрологии третьей стороны.