Pm2.5檢測儀的校準(zhǔn)標(biāo)定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于測量儀器校準(zhǔn)的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種PM2.5檢測儀的校準(zhǔn)標(biāo)定方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] PM2.5檢測儀檢測大氣中粒徑小于2.5μπι細(xì)顆粒物質(zhì)量的檢測儀。雖然細(xì)顆粒物只 是地球大氣成分中含量很少的組分，但它對空氣質(zhì)量和能見度等有重要的影響。細(xì)顆粒物 粒徑小，有些細(xì)顆粒物富含大量的有毒、有害物質(zhì)且在大氣中的停留時間長、輸送距離遠(yuǎn)， 因而對人體健康和大氣環(huán)境質(zhì)量的影響更大。
[0003] ΡΜ2.5檢測儀大都是把顆粒物的個數(shù)模擬成濃度。紅外ΡΜ2.5檢測儀輸出是模擬 量：占空比。一段時間內(nèi)，通常是30秒，傳感器輸出低電平數(shù)量。占空比越大，代表ΡΜ2.5顆粒 數(shù)越多，濃度越高。由于顆粒數(shù)大小不規(guī)則導(dǎo)致計算一定容積的ΡΜ2.5顆粒數(shù)質(zhì)量不準(zhǔn)確。 ΡΜ2.5校準(zhǔn)方法直接把占空比轉(zhuǎn)換為ΡΜ2.5質(zhì)量輸出。激光傳感器成本高，功耗大。對于家庭 非專業(yè)場合，紅外ΡΜ2.5檢測儀價格低廉，能較好反應(yīng)ΡΜ2.5濃度，精確度也夠用。
[0004] ΡΜ2.5檢測儀在使用前需要校準(zhǔn)，以便更能準(zhǔn)確地檢測空氣的污染程度。現(xiàn)有的 ΡΜ2.5檢測儀的校準(zhǔn)標(biāo)定分為兩個部分:一是零點校準(zhǔn)，二是跨度校準(zhǔn)。在測試箱中放入待 較設(shè)備，對氣體進(jìn)行凈化，使測試箱的顆粒物濃度降到無限接近零點。設(shè)置好顆粒物采樣器 及濃度后啟動自動配氣系統(tǒng)，然后記錄檢測儀的數(shù)據(jù)于暫存于數(shù)據(jù)庫中。通過測試軟件計 算出各種濃度下ug/粒值，生成表格后再寫入單片機中，單片機只需要通過查表即可讀出當(dāng) 前環(huán)境中的PM2.5顆粒濃度。但現(xiàn)有技術(shù)存在以下技術(shù)缺點：（1)現(xiàn)有校準(zhǔn)手段，無法批量化 生產(chǎn)；（2)難以保證標(biāo)準(zhǔn)氣源濃度的準(zhǔn)確性；（3)氣源需購買，投入較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本發(fā)明提供了一種PM2.5檢測儀的校準(zhǔn)標(biāo)定方法。
[0006] 本發(fā)明的PM2.5檢測儀的校準(zhǔn)標(biāo)定方法，該方法包括以下步驟：
[0007] (1)在封閉容器內(nèi)放入PM2.5檢測儀標(biāo)準(zhǔn)表和待校準(zhǔn)PM2.5檢測儀，制造 PM2.5初始 濃度為300-500yg/m3氣體；
[0008] (2)實時讀取PM2.5檢測儀標(biāo)準(zhǔn)表上PM2.5濃度Ci和待校準(zhǔn)PM2.5檢測儀上占空比 Di，根據(jù)占空比D,計算顆粒數(shù)P,，以顆粒數(shù)PjPPM2.5的濃度匕進(jìn)行多項式擬合，其中i = l、 2......n_l、n，n> 6;
[0009 ] (3)將上述擬合得到的校準(zhǔn)公式寫入待校準(zhǔn)PM2.5檢測儀。
[0010]本發(fā)明的校準(zhǔn)標(biāo)定方法是在封閉容器內(nèi)進(jìn)行，待校準(zhǔn)PM2.5檢測儀和PM2.5檢測儀 標(biāo)準(zhǔn)表同處于相同的氣體環(huán)境中，PM2.5檢測儀標(biāo)準(zhǔn)表是經(jīng)專業(yè)機構(gòu)校準(zhǔn)認(rèn)證的檢測儀。 PM2.5初始濃度設(shè)定為300-500yg/m3，是由于待校準(zhǔn)PM2.5檢測儀對PM2.5濃度的測量范圍 為0-500yg/m 3。隨著時間的進(jìn)行，PM2.5顆粒物會降落附著在物體上，空氣中PM2.5的濃度會 下降，封閉容器中的PM2.5濃度是一個變化值，讀取的PM2.5檢測儀標(biāo)準(zhǔn)表PM2.5濃度Ci和待 校準(zhǔn)PM2.5檢測儀上占空比Di是實時變化的，這樣就會獲取多個PM2.5濃度Ci，和對應(yīng)的待校 準(zhǔn)PM2.5檢測儀上的占空比Di。一臺待校準(zhǔn)PM2.5檢測儀上占空比Di對應(yīng)顆粒數(shù)Pi，顆粒數(shù)Pi 和PM2.5標(biāo)準(zhǔn)濃度Ci進(jìn)行擬合，獲得的多項式寫入待校準(zhǔn)PM2.5檢測儀。
[0011 ]優(yōu)選的，步驟(1)的封閉容器內(nèi)，放入至少兩臺待校準(zhǔn)PM2.5檢測儀。封閉容器內(nèi)放 入多臺待校準(zhǔn)PM2.5檢測儀，可同時完成多臺PM2.5檢測儀的校準(zhǔn)，提高了校準(zhǔn)的效率。每臺 PM2.5檢測儀上均讀取到Di，獲得顆粒數(shù)Pi和標(biāo)準(zhǔn)濃度Ci的多項式關(guān)系，并將每臺PM2.5檢測 儀的顆粒數(shù)Pi和標(biāo)準(zhǔn)濃度匕的多項式寫入相應(yīng)地儀器中。
[0012]優(yōu)選的，步驟（1)在封閉容器中通過點燃香煙或檀香制造含PM2.5氣體。點燃香煙 或檀香使得封閉容器PM2.5濃度迅速上升，并且保證了 PM2.5顆粒物的基本一致性。
[0013]優(yōu)選的，步驟（1)中封閉容器由透明材質(zhì)構(gòu)成，封閉容器內(nèi)設(shè)置有小風(fēng)扇。封閉容 器可有透明的玻璃構(gòu)成，便于在外面觀察實驗的進(jìn)行。封閉容器內(nèi)設(shè)置有小風(fēng)扇，用于吹散 PM2.5氣體，使得PM2.5均勻地分布在封閉容器的空間中。
[0014]優(yōu)選的，PM2.5檢測儀標(biāo)準(zhǔn)表和待校準(zhǔn)PM2.5檢測儀分別通過串口線連接到PC機， PC機用于實時讀取PM2.5檢測儀標(biāo)準(zhǔn)表上PM2.5的濃度Ci和待校準(zhǔn)PM2.5檢測儀上占空比Di。 PC機連接PM2.5檢測儀標(biāo)準(zhǔn)表和待校準(zhǔn)PM2.5檢測儀，以便自動地獲取PM2.5標(biāo)準(zhǔn)濃度Ci和 對應(yīng)時間的待校準(zhǔn)PM2.5檢測儀上占空比Di，獲取數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、迅速。
[0015] 優(yōu)選的，步驟⑵中，占空比Di和顆粒數(shù)Pi滿足以下關(guān)系式:Pi = 2 · 24 X 106Di3-2 · 77 X106Di2+62600Di。占空比Di和顆粒數(shù)Pi的滿足的關(guān)系式在現(xiàn)有技術(shù)中是公開的。
[0016] 優(yōu)選的，步驟(2)中，采用最小二乘法進(jìn)行多項式擬合。最小二乘法是通過最小化 誤差的平方和來尋找數(shù)據(jù)的最佳函數(shù)匹配，能獲取顆粒數(shù)?:和標(biāo)準(zhǔn)濃度G的最佳擬合曲線。
[0017] 本發(fā)明的有益效果為:本發(fā)明PM2.5檢測儀的校準(zhǔn)標(biāo)定方法操作簡單、投入小;根 據(jù)PM2.5濃度和占空比的關(guān)系，推算出校準(zhǔn)公式，并寫入每臺待校準(zhǔn)檢測儀，設(shè)備按照校準(zhǔn) 公式工作，使得待校準(zhǔn)檢測儀濃度顯示有良好的一致性和準(zhǔn)確度。
【附圖說明】
[0018] 圖1是本發(fā)明的實施例中PM2.5的濃度Ci < 30yg/m3時的校準(zhǔn)曲線；
[0019]圖2是本發(fā)明的實施例中PM2.5的濃度為30 < Ci < 140yg/m3時的校準(zhǔn)曲線；
[0020]圖3是本發(fā)明的實施例中PM2.5的濃度Ci > 140yg/m3時的校準(zhǔn)曲線。
【具體實施方式】
[0021 ]本發(fā)明的PM2.5檢測儀的校準(zhǔn)標(biāo)定方法，該方法包括以下步驟：
[0022] (1)在封閉容器內(nèi)放入PM2.5檢測儀標(biāo)準(zhǔn)表和待校準(zhǔn)PM2.5檢測儀，制造 PM2.5初始 濃度為300-500yg/m3氣體，由于PM2.5顆粒物隨著實驗的進(jìn)行，會降落或附著在物品上，使 得封閉容器空間中的PM2.5濃度降低，PM2.5濃度最終能降低到幾十yg/m3。在封閉容器內(nèi)， 可放入多臺待校準(zhǔn)PM2.5檢測儀，可實現(xiàn)多臺待校準(zhǔn)PM2.5檢測儀的同時校準(zhǔn)，提高了效率， 節(jié)約了時間。在封閉容器內(nèi)通過點燃香煙或檀香制造含PM2.5氣體。通過點燃香煙或檀香能 使容器中的PM2.5迅速上升到我們需要的濃度，封閉容器內(nèi)設(shè)置有小風(fēng)扇，用于吹散PM2.5 氣體，使得PM2.5均勻地分布在容器空間中。
[0023] (2)PM2.5檢測儀標(biāo)準(zhǔn)表和待校準(zhǔn)PM2.5檢測儀通過串口線連接到PC機，PC機用于 實時讀取PM2.5檢測儀標(biāo)準(zhǔn)表上PM2.5的濃度Ci和待校準(zhǔn)PM2.5檢測儀上占空比Di;根據(jù)占空 比Di計算顆粒數(shù)Pi，占空比Di和顆粒數(shù)Pi滿足以下關(guān)系式:Pi = 2.24 X 106Di3-2.77 X 106Di2+ 62600Di;然后以顆粒數(shù)Pi和PM2.5的濃度Ci進(jìn)行最小二乘法多項式擬合，其中i = l、 2......n-1、n，n 2 6。為了擬合數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，將獲得的顆粒數(shù)Pi和PM2.5的濃度Ci分段擬 合，一臺待校準(zhǔn)PM2.5檢測儀分段擬合的曲線如圖1-3所示。獲得的待校準(zhǔn)PM2.5檢測儀校準(zhǔn) 公式為：
[0024] 當(dāng) PM2.5 的濃度 Ci<30yg/m3,校準(zhǔn)公式為：Ci = 27.242In(Pi)-15.984，R2 = 0.9875;
[0025] 當(dāng)PM2.5的濃度30 < Ci < 140yg/m3,校準(zhǔn)公式為：Ci = 0.000001Pi4-0.0004Pi3+ 0.0483Pi2-0.8468Pi+69.406，R 2 = 0.9977;
[0026] 當(dāng) PM2.5 的濃度 Ci>140yg/m3,校準(zhǔn)公式為：Ci = 38.560608In(Pi)-1.363007，R2 = 0.990776；
[0027] (2)將上述擬合得到的校準(zhǔn)公式寫入待校準(zhǔn)PM2.5檢測儀。
[0028]使用上述校準(zhǔn)后的PM2.5檢測儀，測量10處區(qū)域的PM2.5濃度，使用標(biāo)準(zhǔn)的激光 PM2.5檢測儀作為參比，測量的PM2.5濃度的數(shù)值如表1所示。由表1可知，使用本發(fā)明的校準(zhǔn) 標(biāo)定方法校準(zhǔn)后的PM2.5檢測儀對PM2.5的測定值與標(biāo)準(zhǔn)的激光PM2.5檢測儀的測定值相差 值在-4至3yg/m 3之間，由此，表明使用本發(fā)明的校準(zhǔn)標(biāo)定方法校準(zhǔn)后的PM2.5檢測儀準(zhǔn)確度 較高，可用于PM2.5檢測儀的校準(zhǔn)標(biāo)定。
[0029]表1校準(zhǔn)后的PM2.5檢測儀和標(biāo)準(zhǔn)的激光PM2.5檢測儀的測量結(jié)果
[0030]
[0031] 上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù) 人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修 改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種PM2.5檢測儀的校準(zhǔn)標(biāo)定方法，其特征在于，該方法包括以下步驟： (1) 在封閉容器內(nèi)放入PM2.5檢測儀標(biāo)準(zhǔn)表和待校準(zhǔn)PM2.5檢測儀，制造 PM2.5初始濃度 為 300-500yg/m3 氣體； (2) 實時讀取PM2.5檢測儀標(biāo)準(zhǔn)表上PM2.5的濃度Ci和待校準(zhǔn)PM2.5檢測儀上占空比Di， 根據(jù)占空比Di計算顆粒數(shù)Pi，以顆粒數(shù)PjPPM2.5的濃度匕進(jìn)行多項式擬合，其中i = l、 2......n_l、n，n> 6; (3) 將上述擬合得到的校準(zhǔn)公式寫入待校準(zhǔn)PM2.5檢測儀。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的PM2.5檢測儀的校準(zhǔn)標(biāo)定方法，其特征在于，步驟(1)的封閉容 器內(nèi)，放入至少兩臺待校準(zhǔn)PM2.5檢測儀。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的PM2.5檢測儀的校準(zhǔn)標(biāo)定方法，其特征在于，步驟(1)在封閉容 器中，通過點燃香煙或檀香制造含PM2.5氣體。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的PM2.5檢測儀的校準(zhǔn)標(biāo)定方法，其特征在于，步驟(1)中封閉容 器由透明材質(zhì)構(gòu)成，封閉容器內(nèi)設(shè)置有小風(fēng)扇。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的PM2.5檢測儀的校準(zhǔn)標(biāo)定方法，其特征在于，PM2.5檢測儀標(biāo)準(zhǔn) 表和待校準(zhǔn)PM2.5檢測儀分別通過串口線連接到PC機，PC機用于實時讀取PM2.5檢測儀標(biāo)準(zhǔn) 表上PM2.5的濃度Ci和待校準(zhǔn)PM2.5檢測儀上占空比Di。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的PM2.5檢測儀的校準(zhǔn)標(biāo)定方法，其特征在于，步驟(2)中，占空 比 Di 和顆粒數(shù) Pi 滿足以下關(guān)系式:Pi = 2 · 24 X 106Di3-2 · 77 X 106Di2+62600Di。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的PM2.5檢測儀的校準(zhǔn)標(biāo)定方法，其特征在于，步驟(2)中，采用 最小二乘法進(jìn)行多項式擬合。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種PM2.5檢測儀的校準(zhǔn)標(biāo)定方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：(1)在封閉容器內(nèi)放入PM2.5檢測儀標(biāo)準(zhǔn)表和待校準(zhǔn)PM2.5檢測儀，制造PM2.5初始濃度為300-500μg/m3氣體；(2)實時讀取PM2.5檢測儀標(biāo)準(zhǔn)表上PM2.5的濃度Ci和待校準(zhǔn)PM2.5檢測儀上占空比Di，根據(jù)占空比Di計算顆粒數(shù)Pi，以顆粒數(shù)Pi和PM2.5的濃度Ci進(jìn)行多項式擬合，其中i＝1、2......n-1、n，n≥6；(3)將上述擬合的多項式寫入待校準(zhǔn)PM2.5檢測儀。本發(fā)明PM2.5檢測儀的校準(zhǔn)標(biāo)定方法操作簡單、投入??；根據(jù)PM2.5濃度和占空比的關(guān)系，推算出校準(zhǔn)公式，并寫入每臺待校準(zhǔn)檢測儀，設(shè)備按照校準(zhǔn)公式工作，使得待校準(zhǔn)檢測儀濃度顯示有良好的一致性和準(zhǔn)確度。
【IPC分類】G01N15/06
【公開號】CN105675461
【申請?zhí)枴緾N201610048614
【發(fā)明人】馬文兵, 張輝, 蘭日強
【申請人】上海滕維信息科技有限公司
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2016年1月25日