关键词：大气采样器；流量示值；检定问题
引言
大气采样器是定量采集环境空气中气态或蒸气样品，用于分析其中SO2、NOx等有害组分的常用仪器。而大气采样器计量标准是保障大气采样器单位统一和量值传递的一致性、准确性，为环境污染进行评估时提供准确的检定、校准数据或结果，能有效的保护和改善环境，防治大气污染，保障公众的健康。
1大气采样器概述
大气采样器要实现大气环境连续监测，需要保证采样器工作的稳定性和采集结果精确度，以便使采样器能够得到广泛使用。而恒温恒流连续大气采样器用于实现大气污染物采集，可以保持60~150L/min流量测量范围，对照国家标准需要达到±5%的测量示值误差。在采样器运行过程中，需要保证设备流量控制重复性不超过2%，稳定性不超过5%。在流量控制过程中，采样分辨率应达到0.01L/min。在温度控制方面，国家规定示值误差为±2℃，采样器温控范围在15℃~30℃之间，响应时间应控制在20min范围内。因此相较于其他大气采样器，该种连续大气采样器需要达到恒温、恒流控制要求。
2数学模型
2.1大气采样器流量示值误差公式
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δQ：仪器检定点流量的示值误差，%；
：仪器检定点刻度流量示值，L/mm；
：仪器检定点换算为刻度状态下的实际流量的平均值。
选择相对不确定来计算，对应的公式：U2=U12+U22+U32
U1：所检测采样器引入的相对不确定度
U2：所检测采样器与标准设备连接管路引入误差所造成的不确定度
U3：标准设备的皂膜流量计所引发的不确定度
2.2某个检测点标准状态流量
Qs=Q1×Ts×P-Pv/Ps×T
Q1：检测点的流量
Ts：标准状态下的热力学温度
P：检测设备所处环境的大气压，单位：KPa
Pv：相对于检定温度的水饱和蒸汽压
Ps：标准模式下的大气压强
选择相对不确定来计算，对应的公式：U32=U312+U322+U332+U342
其中U33代表气压计所导致的相对不确定性，U34代表温度计所导致的相对不确定性。
3大气采样器流量示值检定问题
3.1标准器连接问题
根据对检定方法的规定，使用精密皂膜流量计对流量进行测定，要将被检测仪器的入口连接到皂膜流量计的出口，等到仪器稳定以后，再将采样流量分别调节到检定点的位置。通过固定体积和时间对气体进行测定。而其他规范则规定，用于对大气采样器流量示值检定进行校准的方法，主要包括两种，分别是玻璃转子流量计校准连接和临界限流孔校准连接。前者加入了吸收瓶和缓冲瓶以及干燥器等设备，就具体仪器来看，比如天虹仪表所生产的TH-110F，还有青岛崂山所生产的崂应2050型大气采样器，其中还有一些仪器还加入了恒温装置。以往的研究表明，吸收液的阻力会影响到流量示值，其影响的程度大约是2%到3%之间。在对这些影响因素进行综合考虑以后，仪器在出厂时，通常的做法是将流量适当的调高，如果还按照规程对其进行检定，可能会导致测得的流量要高于实际的流量。
3.2结果判定问题
根据检定规程的规定，在进行流量示值检定时，通常取上中下三点。对于检定员而言，如何取点是最大的问题，而且主观性非常强，也给检定工作带来了非常大的难度，比如浮子流量计，由于对该流量计规定的检定规程与规定的大气采样器的检定规程在示值误差方面的要求具有一定的差异，如果按照前者的规定取点，必然导致示值误差过大，进而使得判定的结果无法达到应有的标准。
3.3设定值确定问题
以JJG956-2013为例,它所用的流量计为临界限流孔型固定流量计,检定中实测流量为0.23L/min,根据检定规程已超过5%的限制,如果按说明书流量上限为0.22L/min则其误差在误差范围内,由此带来了检定员无法判定的难题。笔者认为,此类型的流量计以用户使用时接干燥器,吸收瓶后所用到的流量为设定流量,在进行检定判定结果。大气采样器作为环境监测类的常用仪器,其内部结构不复杂,大多数均可校准后合格。计量部门在示值误差检定中应充分考虑仪器的特点,如果按检定规程做只是示值误差超差,但其他项目合格,应采取按HJ/T194-2005《环境空气质量手工观测技术规范》的校准方法校准,让用户使用时更能把握仪器的示值,达到量值传递的目的。
3.4常见采样器故障及排除
3.4.1流量下降或没有流量
首先，检查负压泵是否正常工作，如果流量下降，要对气路系统进行检查，判断是否存在漏气现象。然后分段检查漏气的部分，并采取密封措施。具体的排查顺序是，先将仪器面板打开，再使用仪器抽气泵接嘴，之后分别是三通管和恒流孔以及流量计，并对管件是否连接好进行检查，同时判断软管有没有出现破裂或者漏气等情况。
其次，如果不漏气，则要检查恒流孔的孔径，观察其有无被灰尘堵住，然后从恒温盒中取出恒流孔，并用清水进行冲洗，将其撞上之后再进行使用。如果发现流量比较小，则要对恒流管进行更换。
最后，如果流量不稳定，检查采样器是否被气体或汽状污染物所污染，要多采用玻璃毛细管恒流孔对流量进行控制。此时，要防止环境温度影响到恒流孔的内径，对于其加热温度，应将其控制在40到45摄氏度的范围。如果流量还存在偏差，要检查恒温系统有没有被破坏。
3.4.2流量计管内的浮子被黏住的处理方法
如果大气采样器未能使用吸收瓶或者缓冲瓶，并且由于和采样器的连接出现措施，使得采样器流量计内吸入了吸收液，此时会导致转子被黏住，这时需要对流量计进行清洗。如果吸入量比较小，泵依然可以正常工作，此时可以拆下流量计的两端所连接的胶管。如果转子由金属制成，则要考虑金属的种类，采取不同的方法进行清洗。如果转子是塑料制成，则可以使用洗涤剂和水以及无水乙醚等进行清洗，再吹干管内的溶剂。此后再将胶管装回到原来的位置，并用石蜡进行密封。
结语
总体而言，大气采样器内部结构并非十分复杂，在对流量示值就那些检定时，所需要的技术水平并不高。对于计量部门而言，在检定其示值误差时，要对仪器的特点进行充分的考虑，然后采用有针对性的校准方法，进而提升仪器示值的精准度，较好的发挥测定空气质量的作用。
参考文献
[1]白旭,关武,罗宁.大气采样器流量示值检定常见问题分析[J].计量与测试技术,2013,40(08):18.
[2]何宇.大气采样器流量示值误差检定的影响分析[J].科研,2016(12):00010.
[3]王亮.环保系统大气采样器流量示值检定问题分析[J].中国化工贸易,2015(09).
论文作者:李垚岑
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年第23期
论文发表时间:2020/1/9
标签：流量论文; 采样器论文; 大气论文; 流量计论文; 误差论文; 仪器论文; 规程论文; 《工程管理前沿》2019年第23期论文;