本發(fā)明涉及標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體而言，涉及一種PM2.5切割器切割特性檢測(cè)用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的定值方法及測(cè)量系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：PM2.5是指大氣中空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑小于或等于2.5μm的顆粒物，也稱(chēng)為可入肺顆粒物。PM2.5粒徑小，富含大量的有毒、有害物質(zhì)且在大氣中的停留時(shí)間長(zhǎng)、輸送距離遠(yuǎn)，因而對(duì)人體健康和大氣環(huán)境質(zhì)量的影響更大。粒徑在2.5μm以下的細(xì)顆粒物，不易被阻擋，被吸入人體后會(huì)直接進(jìn)入支氣管，干擾肺部的氣體交換，引發(fā)包括哮喘、支氣管炎和心血管病等方面的疾病。目前，PM2.5顆粒物是我國(guó)空氣首要的污染物，PM2.5監(jiān)測(cè)及有效治理，是我國(guó)環(huán)境保護(hù)部門(mén)及國(guó)家政府的目標(biāo)。2011年環(huán)境保護(hù)部頒布了HJ618-2011《環(huán)境空氣PM10和PM2.5的測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)》，規(guī)定用于PM2.5顆粒物濃度監(jiān)測(cè)的儀器為顆粒物采樣器和顆粒物直讀儀，按其原理可分為手工分析方法和自動(dòng)分析方法(含：微量振蕩天平(TEOM)法、β射線測(cè)量法、光散射測(cè)量法)。無(wú)論是重量法、振蕩天平法、β射線法還是光散射測(cè)量法，PM2.5濃度測(cè)量均是通過(guò)切割器將大氣顆粒物中空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑小于或等于2.5μm的顆粒物分離出來(lái)，收集在濾膜上，然后進(jìn)行測(cè)量分析。由此可以看出，PM2.5切割和濃度計(jì)量性能直接影響PM2.5監(jiān)測(cè)儀的準(zhǔn)確性，因此需要對(duì)PM2.5監(jiān)測(cè)儀進(jìn)行定期的檢校。對(duì)于PM2.5監(jiān)測(cè)儀切割特性的檢測(cè)，美國(guó)國(guó)家環(huán)保局(EPA)標(biāo)準(zhǔn)《40CFRPart53，SubpartF》、我國(guó)國(guó)家環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)HJ618-2011《環(huán)境空氣PM10和PM2.5的測(cè)定重量法》和日本JISZ8851:2008《大氣中PM2.5采樣器技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》中，都推薦使用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(由不同空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑聚苯乙烯顆粒組成)對(duì)PM2.5監(jiān)測(cè)儀切割特性進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)過(guò)程中需要的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)如表1所示。表1檢測(cè)PM2.5監(jiān)測(cè)儀切割特性用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)要求表*表1中對(duì)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)要求為空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑，對(duì)單分散度無(wú)要求。由表1可以看出，PM2.5監(jiān)測(cè)儀切割特性檢測(cè)需要使用8種空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量粒徑范圍為(1.5-4.0)μm的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。而目前，國(guó)內(nèi)外的顆粒標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)特性量值只有物理尺寸直徑，沒(méi)有針對(duì)PM2.5監(jiān)測(cè)儀切割特性檢測(cè)用的空氣動(dòng)力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，無(wú)法進(jìn)行PM2.5監(jiān)測(cè)儀切割特性檢測(cè)。導(dǎo)致這一現(xiàn)狀的原因在于空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑尚無(wú)法直接測(cè)量溯源，需通過(guò)顆粒的物理直徑與密度等量值進(jìn)行轉(zhuǎn)換，其中存在諸多難點(diǎn)有待解決。有鑒于此，特提出本發(fā)明。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的第一目的在于提供一種PM2.5切割器切割特性檢測(cè)用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的定值方法，所述的PM2.5切割器切割特性檢測(cè)用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的定值方法有效解決了定值過(guò)程中的空氣動(dòng)力學(xué)直徑溯源、密度準(zhǔn)確測(cè)量、不確定度評(píng)定以及適用性驗(yàn)證等關(guān)鍵難點(diǎn)問(wèn)題，是一種準(zhǔn)確可靠的PM2.5切割器切割特性檢測(cè)用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的測(cè)量方法。本發(fā)明的第二目的在于提供一種采用上述的PM2.5切割器切割特性檢測(cè)用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的定值方法的測(cè)量系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確可靠地度對(duì)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行測(cè)定。為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，特采用以下技術(shù)方案：一種PM2.5切割器切割特性檢測(cè)用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的定值方法，包括對(duì)所述標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)顆?？諝鈩?dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑的定值、對(duì)所述標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)顆?？諝鈩?dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑的定值不確定度的分析計(jì)算和對(duì)所述PM2.5切割器切割特性檢測(cè)用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的定值方法的驗(yàn)證。本發(fā)明PM2.5切割器切割特性檢測(cè)用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的定值方法采用空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑對(duì)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)顆粒進(jìn)行定值，并分析計(jì)算了對(duì)所述標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)顆?？諝鈩?dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑的定值不確定度，還對(duì)其適用性進(jìn)行了驗(yàn)證，有效解決了定值過(guò)程中的空氣動(dòng)力學(xué)直徑溯源、密度準(zhǔn)確測(cè)量、不確定度評(píng)定以及適用性驗(yàn)證等關(guān)鍵難點(diǎn)問(wèn)題，是一種準(zhǔn)確可靠的PM2.5切割器切割特性檢測(cè)用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的定值方法。優(yōu)選地，所述對(duì)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)顆粒空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑的定值通過(guò)對(duì)所述標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)顆粒的物理直徑進(jìn)行定值，然后按照如下公式計(jì)算得到：式中：Dp：顆粒的物理尺寸；Dae：顆?？諝鈩?dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑；CDP：顆粒物理直徑的坎寧安滑動(dòng)修正因子，無(wú)量綱；CDae：顆粒空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑的坎寧安滑動(dòng)修正因子，無(wú)量綱；ρ0：?jiǎn)挝幻芏?，?＝1.0g/cm3；ρp：氣溶膠顆粒密度，g/cm3。優(yōu)選地，所述標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)顆?？諝鈩?dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑的定值不確定度包括對(duì)所述標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的物理直徑進(jìn)行定值引入的不確定度、對(duì)所述標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的氣溶膠密度進(jìn)行測(cè)量引入的不確定度和所述標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的使用過(guò)程中引入的不確定度。優(yōu)選地，對(duì)所述標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)顆粒的物理直徑進(jìn)行定值采用電遷移法、光學(xué)顯微鏡法、電子顯微鏡法或動(dòng)態(tài)光散射法，優(yōu)選采用電子顯微鏡法。進(jìn)一步優(yōu)選地，對(duì)所述標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)顆粒的物理直徑進(jìn)行定值選用與GBW(E)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)相同的定值方法，即兩名操作人員使用絕對(duì)定值方法——掃描電子顯微鏡和圖像分析法對(duì)單分散粒度標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行定值，利用量值可溯源至國(guó)家長(zhǎng)度基準(zhǔn)的400nm測(cè)微尺對(duì)掃描電子顯微鏡及圖像分析系統(tǒng)進(jìn)行校準(zhǔn)，之后再利用掃描電子顯微鏡對(duì)顆粒進(jìn)行成像，圖像分析系統(tǒng)對(duì)顯微圖像進(jìn)行處理和分析，最終確定顆粒的粒徑和粒徑分布；按JJF1006-1994《一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)技術(shù)規(guī)范》的要求，兩名操作人員測(cè)量得到的數(shù)據(jù)經(jīng)剔除異常值后檢驗(yàn)平均值與標(biāo)準(zhǔn)偏差均無(wú)顯著性差異，之后將兩組數(shù)據(jù)合并，計(jì)算定值結(jié)果。優(yōu)選地，所述氣溶膠顆粒密度包括所述標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)顆粒真密度。優(yōu)選地，對(duì)所述對(duì)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)顆粒真密度的測(cè)量采用與液體密度進(jìn)行直接比較的方法，即將粉體材料分別放入一系列不同密度的液體中，觀察粉體材料在液體中的懸浮狀態(tài)以確定其密度；進(jìn)一步優(yōu)選地，對(duì)所述對(duì)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)顆粒真密度的測(cè)量采用JISZ89012006《實(shí)驗(yàn)用粉體及試驗(yàn)用粒子密度測(cè)量方法》。優(yōu)選地，對(duì)所述標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的物理直徑進(jìn)行定值引入的不確定度包括所述標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的物理直徑測(cè)量過(guò)程中引入的不確定度、所述標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)均勻性引入不確定度和所述標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)穩(wěn)定性引入的不確定度。優(yōu)選地，所述標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的物理直徑測(cè)量過(guò)程中引入的不確定度包括測(cè)微尺引入的不確定度、測(cè)量測(cè)微尺引入的不確定度和測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)引入的不確定度。進(jìn)一步優(yōu)選地，所述測(cè)量測(cè)微尺引入的不確定度包括掃描電子顯微鏡分辨力引入的不確定度、測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度、測(cè)微尺均勻性引入的不確定度、測(cè)量系統(tǒng)視野范圍內(nèi)形變引入的不確定度和閾值設(shè)定引入的不確定度。進(jìn)一步優(yōu)選地，所述測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)引入的不確定度包括掃描電子顯微鏡分辨力引入的不確定度、測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度、視野范圍內(nèi)的形變引入的不確定度和閾值設(shè)定引入的不確定度。優(yōu)選地，對(duì)所述標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的氣溶膠密度進(jìn)行測(cè)量引入的不確定度包括密度計(jì)測(cè)量準(zhǔn)確性的不確定度、NaCl溶液判定的測(cè)量重復(fù)性不確定度和NaCl溶液密度變化間隔引入的不確定度。優(yōu)選地，所述標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的使用過(guò)程中引入的不確定度包括使用溫度引入的不確定度和使用氣壓引入的不確定度。優(yōu)選地，使用掃描電子顯微鏡和圖像分析的方法，對(duì)所述標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)粒子進(jìn)行均勻性檢驗(yàn)。優(yōu)選地，所述標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)穩(wěn)定性檢驗(yàn)所采用的測(cè)量方法與其定值方法一致。優(yōu)選地，對(duì)所述PM2.5切割器切割特性檢測(cè)用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的定值方法的驗(yàn)證包括采用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)對(duì)所述PM2.5切割器切割特性檢測(cè)用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的測(cè)量方法準(zhǔn)確性進(jìn)行驗(yàn)證、采用庫(kù)爾特粒度測(cè)量?jī)x對(duì)所述標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)顆?？諝鈩?dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑的定值進(jìn)行測(cè)量和驗(yàn)證、采用單顆粒氣溶膠質(zhì)譜儀對(duì)所述標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)顆?？諝鈩?dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑的定值進(jìn)行測(cè)量和驗(yàn)證，以及采用空氣動(dòng)力學(xué)氣溶膠粒徑譜儀對(duì)所述標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)顆?？諝鈩?dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑的定值進(jìn)行測(cè)量和驗(yàn)證中的一種或多種。采用上述的PM2.5切割器切割特性檢測(cè)用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的測(cè)量方法的測(cè)量系統(tǒng)。本發(fā)明系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確可靠地度對(duì)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行定值。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明PM2.5切割器切割特性檢測(cè)用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的定值方法采用空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑對(duì)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)顆粒進(jìn)行定值，并分析計(jì)算了對(duì)所述標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)顆?？諝鈩?dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑的定值不確定度，還對(duì)其適用性進(jìn)行了驗(yàn)證，有效解決了定值過(guò)程中的空氣動(dòng)力學(xué)直徑溯源、密度準(zhǔn)確測(cè)量、不確定度評(píng)定以及適用性驗(yàn)證等關(guān)鍵難點(diǎn)問(wèn)題，是一種準(zhǔn)確可靠的PM2.5切割器切割特性檢測(cè)用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的定值方法。本發(fā)明系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確可靠地度對(duì)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行定值。附圖說(shuō)明為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明具體實(shí)施方式或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)具體實(shí)施方式或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施方式，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本發(fā)明具體實(shí)施方式物理直徑量值溯源圖；圖2為本發(fā)明具體實(shí)施方式圖像分析處理流程圖；圖3為本發(fā)明具體實(shí)施方式密度量值溯源圖；圖4為本發(fā)明具體實(shí)施方式標(biāo)稱(chēng)值1.5μm市售聚苯乙烯標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的掃描電鏡照片；圖5為本發(fā)明具體實(shí)施方式標(biāo)稱(chēng)值1.5μm市售聚苯乙烯標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的粒徑分布圖；圖6為本發(fā)明具體實(shí)施方式標(biāo)稱(chēng)值2.0μm市售聚苯乙烯標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的掃描電鏡照片；圖7為本發(fā)明具體實(shí)施方式標(biāo)稱(chēng)值2.0μm市售聚苯乙烯標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的粒徑分布圖；圖8為本發(fā)明具體實(shí)施方式標(biāo)稱(chēng)值2.2μm市售聚苯乙烯標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的掃描電鏡照片；圖9為本發(fā)明具體實(shí)施方式標(biāo)稱(chēng)值2.2μm市售聚苯乙烯標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的粒徑分布圖；圖10為本發(fā)明具體實(shí)施方式標(biāo)稱(chēng)值2.5μm市售聚苯乙烯標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的掃描電鏡照片；圖11為本發(fā)明具體實(shí)施方式標(biāo)稱(chēng)值2.5μm市售聚苯乙烯標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的粒徑分布圖；圖12為本發(fā)明具體實(shí)施方式標(biāo)稱(chēng)值2.8μm市售聚苯乙烯標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的掃描電鏡照片；圖13為本發(fā)明具體實(shí)施方式標(biāo)稱(chēng)值2.8μm市售聚苯乙烯標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的粒徑分布圖；圖14為本發(fā)明具體實(shí)施方式標(biāo)稱(chēng)值3.0μm市售聚苯乙烯標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的掃描電鏡照片；圖15為本發(fā)明具體實(shí)施方式標(biāo)稱(chēng)值3.0μm市售聚苯乙烯標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的粒徑分布圖；圖16為本發(fā)明具體實(shí)施方式標(biāo)稱(chēng)值3.5μm市售聚苯乙烯標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的掃描電鏡照片；圖17為本發(fā)明具體實(shí)施方式標(biāo)稱(chēng)值3.5μm市售聚苯乙烯標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的粒徑分布圖；圖18為本發(fā)明具體實(shí)施方式標(biāo)稱(chēng)值4.0μm市售聚苯乙烯標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的掃描電鏡照片；圖19為本發(fā)明具體實(shí)施方式標(biāo)稱(chēng)值4.0μm市售聚苯乙烯標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的粒徑分布圖；圖20為本發(fā)明具體實(shí)施方式掃描電鏡視野內(nèi)測(cè)量測(cè)微尺位置圖。具體實(shí)施方式下面將結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)理解，下列所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例，僅用于說(shuō)明本發(fā)明，而不應(yīng)視為限制本發(fā)明的范圍。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。實(shí)施例中未注明具體條件者，按照常規(guī)條件或制造商建議的條件進(jìn)行。所用試劑或儀器未注明生產(chǎn)廠商者，均為可以通過(guò)市售購(gòu)買(mǎi)獲得的常規(guī)產(chǎn)品。在本發(fā)明的描述中，需要說(shuō)明的是，術(shù)語(yǔ)“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性。在本發(fā)明的描述中，需要說(shuō)明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本發(fā)明中的具體含義。本發(fā)明提供了一種PM2.5切割器切割特性檢測(cè)用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的定值方法，包括對(duì)所述標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)顆?？諝鈩?dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑的定值、對(duì)所述標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)顆?？諝鈩?dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑的定值不確定度的分析計(jì)算和對(duì)所述PM2.5切割器切割特性檢測(cè)用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的定值方法的驗(yàn)證。優(yōu)選地，所述對(duì)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)顆粒空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑的定值可通過(guò)對(duì)所述標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)顆粒的物理直徑進(jìn)行定值，然后按照如下公式計(jì)算得到：式中：Dp：顆粒的物理尺寸；Dae：顆?？諝鈩?dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑；CDP：顆粒物理直徑的坎寧安滑動(dòng)修正因子，無(wú)量綱；CDae：顆?？諝鈩?dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑的坎寧安滑動(dòng)修正因子，無(wú)量綱；ρ0：?jiǎn)挝幻芏?，?＝1.0g/cm3；ρp：氣溶膠顆粒密度，g/cm3。由上述公式可見(jiàn)，坎寧安滑動(dòng)修正因子與物理直徑及空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑相關(guān)，無(wú)法推導(dǎo)空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑的解析式，因此需通過(guò)迭代計(jì)算的方法計(jì)算空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑。此外，坎寧安滑動(dòng)修正因子亦受空氣溫度與氣壓的影響?？矊幇不瑒?dòng)修正因子的定義為：式中：l：空氣分子平均自由程；d：顆粒直徑；A1、A2、A3：由實(shí)驗(yàn)確定的常數(shù)，具體數(shù)值為：A1＝1.257，A2＝0.400，A3＝0.55。按硬球模型計(jì)算空氣分子的平均自由程：式中：μ：空氣粘度；p：氣壓；T：氣溫；M：空氣分子平均分子量，具體數(shù)值為：M＝28.96g/mol?？諝庹扯瓤砂碨utherland公式計(jì)算：式中：λ：常數(shù)，λ＝1.458μPa·s/K；C：Sutherland常數(shù)，C＝110.4K。由公式(1-4)、(1-5)和(1-6)可見(jiàn)，坎寧安滑動(dòng)修正因子隨溫度與氣壓的變化而變動(dòng)，當(dāng)環(huán)境溫度與壓力偏離室溫、1個(gè)大氣壓的條件時(shí)應(yīng)考慮坎寧安滑動(dòng)修正因子的變動(dòng)對(duì)空氣動(dòng)力學(xué)直徑轉(zhuǎn)換的影響。從以上計(jì)算公式可以看出：對(duì)于理想的球形顆粒，在已知其密度的情況下可由其物理直徑計(jì)算其在特定溫度與氣壓條件下的空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑，從而進(jìn)行定值，但其中仍有三個(gè)關(guān)鍵難點(diǎn)問(wèn)題需要解決：(1)密度的準(zhǔn)確測(cè)量：由公式(1-1)可知，顆粒的球形度以及對(duì)其物理直徑與密度的準(zhǔn)確測(cè)量直接關(guān)系到定值結(jié)果的準(zhǔn)確度。微米級(jí)顆粒的球形度評(píng)價(jià)方法與物理直徑絕對(duì)定值方法已相對(duì)成熟，易于評(píng)價(jià)其球形度并對(duì)物理直徑進(jìn)行準(zhǔn)確定值，而其真密度的測(cè)量則不同于常規(guī)密度測(cè)量方法，對(duì)于少量顆粒的真密度進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量尤為困難。(2)不確定度評(píng)定：由于物理直徑、密度、溫度與氣壓均可影響空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑的轉(zhuǎn)換，因此，對(duì)于空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑定值結(jié)果的不確定度評(píng)定需考慮上述各個(gè)因素的影響，加之空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑的轉(zhuǎn)換公式為非線性迭代計(jì)算模型，不確定度評(píng)定過(guò)程相當(dāng)困難。(3)定值結(jié)果與適用性驗(yàn)證：由于公式(1-1)-(1-3)僅適用于理想球形顆粒，且對(duì)于任意形狀的顆粒尚無(wú)統(tǒng)一的空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑計(jì)算公式，無(wú)法從理論上定量計(jì)算顆粒幾何形貌的隨機(jī)偏差對(duì)空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑的影響，因此雖然可通過(guò)球形度驗(yàn)證確保顆粒的形貌滿(mǎn)足特定要求，但仍需使用基于空氣動(dòng)力學(xué)測(cè)量原理的標(biāo)準(zhǔn)裝置驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的定值結(jié)果及其適用性。本發(fā)明具體實(shí)施方式中所采用的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)顆粒為市售PM2.5鑒定用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(GBW13642-GBW13649聚苯乙烯微球，生產(chǎn)商為北京普天同創(chuàng)生物科技有限公司)，其空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑標(biāo)稱(chēng)值依次分別為1.5μm、2.0μm、2.2μm、2.5μm、2.8μm、3.0μm、3.5μm、4.0μm。下面采用本發(fā)明方法對(duì)市售PM2.5鑒定用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑的定值、對(duì)所述標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)顆?？諝鈩?dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑的定值不確定度的分析計(jì)算和對(duì)所述PM2.5切割器切割特性檢測(cè)用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的測(cè)量方法的驗(yàn)證。目前，國(guó)內(nèi)外計(jì)量機(jī)構(gòu)開(kāi)展并研究了多種用于物理直徑的定值方法，主要有：電遷移法、光學(xué)顯微鏡法、電子顯微鏡法(透射和掃描電子顯微鏡)、動(dòng)態(tài)光散射法等。氣溶膠電遷移法是NIST近年來(lái)新發(fā)展和研究的一種測(cè)量技術(shù)，但是到目前為止該測(cè)量方法的溯源性并沒(méi)有很好的解決。所以，利用該方法對(duì)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行定值時(shí)，需要利用現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)對(duì)該方法進(jìn)行校準(zhǔn)，該方法的測(cè)量結(jié)果溯源到已有的粒度標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。光子相關(guān)光譜法也是納米/亞微米級(jí)粒度標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的定值方法之一，該方法有復(fù)雜的數(shù)學(xué)計(jì)算和假設(shè)，需要精確測(cè)量環(huán)境溫度、液體黏度等參數(shù)，目前包括美國(guó)NIST、韓國(guó)KRISS在內(nèi)的許多計(jì)量機(jī)構(gòu)都在開(kāi)展該方法測(cè)量原理及測(cè)量參數(shù)溯源的計(jì)量學(xué)研究。顯微鏡法(光學(xué)和電子顯微鏡)是顆粒粒徑測(cè)量方法中最權(quán)威和被廣泛認(rèn)可的測(cè)量方法，測(cè)量結(jié)果可直接溯源到國(guó)家長(zhǎng)度基準(zhǔn)，是一種絕對(duì)定值方法。目前，國(guó)內(nèi)外許多計(jì)量機(jī)構(gòu)采用顯微鏡法對(duì)粒度標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行定值時(shí)，常采用中心距離法、六方陣列法和單粒子測(cè)量法，如下所示：中心距離法的原理為：將含有待測(cè)顆粒的液體滴于顯微鏡的載波片上，烘干后由于表面張力的作用，顆粒間會(huì)形成線狀或串狀的兩兩接觸的結(jié)構(gòu)。當(dāng)用平行光照射時(shí)，每個(gè)透明的顆粒就象一個(gè)小的凸透鏡對(duì)入射的平行光具有折射的作用，并在其焦平面上聚焦成若干的小點(diǎn)，這些小點(diǎn)的位置正好代表了顆粒中心的位置。而相鄰兩個(gè)小點(diǎn)的距離C為兩個(gè)接觸顆粒的半徑之和。中心距離法的優(yōu)點(diǎn)是可以不考慮顆粒的邊緣，從而減小了由于確定顆粒邊緣而造成的誤差和不確定度，但是該方法只適用于光學(xué)顯微鏡法。因此，鑒于光學(xué)顯微鏡的測(cè)量下限，該方法并不適于測(cè)量亞微米/納米級(jí)顆粒樣品，另外，該方法要求顆粒的均勻性性好，對(duì)于粒徑分布標(biāo)準(zhǔn)偏差較大的樣品該方法并不適合，存在較大的系統(tǒng)偏差。六方陣列法的原理為：將顆粒整齊排列后測(cè)量多個(gè)顆粒的總長(zhǎng)度，從而確定單個(gè)顆粒的粒徑，NIST曾在八十年代采用六方陣列法對(duì)標(biāo)稱(chēng)值為1微米的粒度標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)SRM1690進(jìn)行了定值。使用該方法進(jìn)行定值時(shí)，樣品顆粒的粒徑分布要求非常均一，否則當(dāng)將顆粒排列為六方陣列時(shí)，顆粒間并不能真正地實(shí)現(xiàn)緊密排列而會(huì)產(chǎn)生間隙。這種間隙在50nm以下時(shí)很難被觀測(cè)到，從而被忽略。所以對(duì)于粒度分布標(biāo)準(zhǔn)偏差較大的樣品，該方法并不適用，存在較大的系統(tǒng)誤差。且研究表明六方整列法的測(cè)量不確定度比其他測(cè)量方法要大的多，因此NIST最終沒(méi)有采納六方陣列的定值數(shù)據(jù)。單粒子測(cè)量法就是采用不同的測(cè)試技術(shù)對(duì)樣品中的顆粒進(jìn)行單獨(dú)測(cè)量，這是其與前兩種方法的顯著區(qū)別。該方法通過(guò)統(tǒng)計(jì)具有代表性顆粒數(shù)量的粒徑，最終確定樣品的平均粒徑。在此所采用的測(cè)試技術(shù)可分為直接測(cè)量和圖像分析。所謂直接測(cè)量就是利用顯微鏡中目鏡或物鏡標(biāo)尺對(duì)顯微圖像中顆粒粒徑進(jìn)行直接測(cè)量的技術(shù)。在該方法中由于顆粒邊緣效應(yīng)，使得重復(fù)性不好，不同操作者測(cè)量的重現(xiàn)性差，且由于要統(tǒng)計(jì)較多的顆粒數(shù)量，從而使得該方法很費(fèi)時(shí)。圖像分析法的測(cè)量原理為：被測(cè)量顆粒經(jīng)顯微鏡顯微成像，并由CCD攝像機(jī)、圖像采集后，利用計(jì)算機(jī)對(duì)顆粒數(shù)字化圖像進(jìn)行二值化處理，準(zhǔn)確確定被分析顆粒的邊緣，之后系統(tǒng)再根據(jù)顆粒所占的面積計(jì)算得到顆粒的直徑。在顯微圖像分析法由于采用了先進(jìn)的計(jì)算測(cè)量方法，使得該方法的測(cè)量重復(fù)性和重現(xiàn)性大大提高，同直接測(cè)量法相比具有高準(zhǔn)確度、高精確度的特點(diǎn)。目前，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織已在2004年公布了顆粒粒度分析-圖像分析方法的標(biāo)準(zhǔn)(ISO13322-1Particlesizeanalysis-ImageanalysismethodPart1:Staticimageanalysismethods)。在上述介紹的方法中，電子顯微鏡法(透射和掃描電子顯微鏡法)被認(rèn)為是測(cè)量亞微米/微米級(jí)顆粒粒徑最權(quán)威和被廣泛認(rèn)可的測(cè)量方法，測(cè)量結(jié)果可溯源至國(guó)家長(zhǎng)度基準(zhǔn)。因此，NIST在對(duì)其標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)SRM1691、SRM1690、SRM1692定值時(shí)都選用了透射和掃描電子顯微鏡法作為定值方法，另外，韓國(guó)計(jì)量院KRISS也利用電子顯微鏡法對(duì)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行了定值研究。結(jié)果表明在5μm測(cè)量范圍內(nèi)，電子顯微鏡的測(cè)量結(jié)果與其他測(cè)量方法(電遷移法、動(dòng)態(tài)光散射法等)的準(zhǔn)確度等級(jí)相當(dāng)。其可以作為單分散粒度標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的定值方法。本發(fā)明選用與GBW(E)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)相同的定值方法，即兩名操作人員使用絕對(duì)定值方法——掃描電子顯微鏡和圖像分析法對(duì)單分散粒度標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行定值，利用量值可溯源至國(guó)家長(zhǎng)度基準(zhǔn)的400nm測(cè)微尺對(duì)掃描電子顯微鏡及圖像分析系統(tǒng)進(jìn)行校準(zhǔn)，之后再利用掃描電子顯微鏡對(duì)顆粒進(jìn)行成像，圖像分析系統(tǒng)對(duì)顯微圖像進(jìn)行處理和分析，最終確定顆粒的粒徑和粒徑分布；按JJF1006-1994《一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)技術(shù)規(guī)范》的要求，兩名操作人員測(cè)量得到的數(shù)據(jù)經(jīng)剔除異常值后檢驗(yàn)平均值與標(biāo)準(zhǔn)偏差均無(wú)顯著性差異，之后將兩組數(shù)據(jù)合并，計(jì)算定值結(jié)果。物理直徑的量值溯源如圖1所示。將樣本均勻地覆蓋在Si片上，自然干燥。之后放于掃描電子顯微鏡的樣品室內(nèi)，固定掃描電子顯微鏡的工作距離和加速電壓，用掃描電鏡拍攝樣品照片，每個(gè)樣本所拍攝的粒子個(gè)數(shù)不小于800個(gè)。被測(cè)物由掃描電子顯微鏡放大成像，并經(jīng)CCD攝像機(jī)、圖像采集卡后形成數(shù)字化圖像，數(shù)字化圖像的基本單位是像素，而一個(gè)像素所表示的實(shí)際大小與電子顯微鏡的放大倍數(shù)、圖像分析系統(tǒng)分辨率密切相關(guān)，因此在測(cè)量過(guò)程中需要對(duì)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行校準(zhǔn)。圖像分析系統(tǒng)測(cè)量顆粒粒徑的原理為：被測(cè)物由顯微鏡成像并輸出后，生成一幅數(shù)字化灰度圖像，數(shù)字化圖像中包括了對(duì)象物、背景。為了能將對(duì)象物從整個(gè)圖像中區(qū)別出來(lái)，首先要進(jìn)行圖像分割，而最常用的方法是設(shè)定某一閾值θ，將灰度圖像的數(shù)據(jù)分成兩部分，即大于閾值θ的部分和小于閾值θ的部分，這種用灰度變換來(lái)研究灰度圖像的方法稱(chēng)為圖像的二值化。二值化處理就是求閾值θ，從而把灰度圖像分成圖像物和背景兩個(gè)區(qū)域。二值化的閾值是把圖像和背景區(qū)分開(kāi)的標(biāo)尺，適當(dāng)?shù)拈撝导纫M可能的保留圖像信息，又要消除背景和噪聲的干擾，這是選擇閾值的原則。閾值的選擇直接影響顆粒粒徑的測(cè)量準(zhǔn)確性。當(dāng)閾值確定后，就可以通過(guò)測(cè)量顆粒所占的像素?cái)?shù)量計(jì)算顆粒的面積，并利用公式(6-2)計(jì)算得到顯微放大后的顆粒直徑，最后系統(tǒng)再根據(jù)公式(6-3)計(jì)算得到顆粒的直徑。A＝Nδ2(6-1)；式中：A：顯微圖像中顆粒所占面積；D：顯微圖像中顆粒直徑；δ2：顯微圖像中每一個(gè)像素的面積；N：顯微圖像中顆粒所占的像素?cái)?shù)；B：待測(cè)顆粒的直徑；l：測(cè)微尺的長(zhǎng)度；L：測(cè)微尺在一定放大倍數(shù)下的測(cè)量值。每個(gè)樣本標(biāo)準(zhǔn)粒子的數(shù)量平均直徑和粒徑分布的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差按下列公式計(jì)算：公式(6-4)-(6-6)中，δ為標(biāo)準(zhǔn)偏差；Di為單個(gè)粒子的直徑；D為粒子的平均直徑；n為粒子數(shù)目；ε為粒徑分布的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(分散系數(shù))。圖像分析處理過(guò)程如圖2所示。粉體真密度是粉體質(zhì)量與其真體積之比，其真體積不包括存在于粉體顆粒內(nèi)部的封閉空洞。目前，在粉體材料真密度的測(cè)量應(yīng)用領(lǐng)域，根據(jù)測(cè)定介質(zhì)的不同，粉體真密度的主要測(cè)定方法為浸液法與氣體容積法。浸液法是將一定質(zhì)量的粉體材料浸入在易潤(rùn)濕顆粒表面的浸液中，測(cè)定其所排除液體的體積，從而計(jì)算得到其密度。浸液法的主要操作形式有比重瓶法和懸吊法，其中，比重瓶法具有儀器簡(jiǎn)單、操作方便等優(yōu)點(diǎn)。該方法必須使用真空脫氣(加熱法或/和減壓法)以完全排除粉體材料顆粒之間夾雜的氣泡與表面吸附的氣體。同時(shí)，所使用的浸液應(yīng)不能溶解粉體材料或與之發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。氣體容積法是以氣體取代液體測(cè)定試樣所排出的體積，如美國(guó)康塔儀器公司的Ultrafoam粉體真密度測(cè)量?jī)x。此法排除了浸液法對(duì)試樣溶解或發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的可能性，具有不損壞試樣的優(yōu)點(diǎn)，氣體容積法又分為定容積法與不定容積法。但這種方法需要的粉體量很大，測(cè)定時(shí)易受溫度的影響，還需注意漏氣問(wèn)題。上述兩種粉體材料真密度的主要測(cè)量方法適用于大多數(shù)科研與生產(chǎn)場(chǎng)合，但這兩類(lèi)方法均需要大量的粉體材料(g或mL級(jí))以得到較為可靠的質(zhì)量與體積量值，且不適用于粒徑在5μm以下的顆粒。而PM2.5切割器檢測(cè)所需的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)固體量和顆粒直徑均很小，難以采用上述兩種常用方法準(zhǔn)確測(cè)量其密度。由于聚苯乙烯材料的密度與水接近，因此可通過(guò)與液體密度進(jìn)行直接比較的方法測(cè)量所研制的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)顆粒的密度，即將粉體材料分別放入一系列不同密度的液體中，觀察粉體材料在液體中的懸浮狀態(tài)以確定其密度。相比上述兩類(lèi)測(cè)量方法，該方法具有操作相對(duì)簡(jiǎn)單，測(cè)量準(zhǔn)確度較高的特點(diǎn)。采用這一原理的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)有日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JISZ89012006《實(shí)驗(yàn)用粉體及試驗(yàn)用粒子密度測(cè)量方法》。美國(guó)EPA和我國(guó)環(huán)境保護(hù)部均推薦采用的該標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量聚苯乙烯等大氣顆粒物相關(guān)材料的真密度。由上述真密度測(cè)量方法介紹可知，液體密度比較法適用于本研究所研制的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的密度測(cè)量。因此本研究采用美國(guó)EPA和我國(guó)環(huán)境保護(hù)部推薦采用的日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JISZ89012006《實(shí)驗(yàn)用粉體及試驗(yàn)用粒子密度測(cè)量方法》測(cè)量所研制的標(biāo)準(zhǔn)粒子的密度。其測(cè)量方法為：(1)在20℃條件下，配制一系列(一般是10個(gè))與聚苯乙烯粒子密度相當(dāng)?shù)囊?.002g/m3為間隔的NaCl溶液，分別加入100mL的量筒；使用標(biāo)準(zhǔn)密度儀準(zhǔn)確測(cè)定每種NaCl溶液的密度。(2)取少量聚苯乙烯粒子的沉淀物分別加入(1)中10組不同密度的量筒中。用攪拌棒充分?jǐn)嚢杌旌?，放置?0℃的恒溫箱中，一個(gè)月之后觀察每一個(gè)量筒中聚苯乙烯顆粒的懸浮狀態(tài)。(3)粒子在NaCl溶液中有3種狀態(tài)：1.漂??；2.沉淀；3.均勻懸浮。粒子在判斷：粒子在NaCl溶液中均勻懸浮時(shí)，表示測(cè)量的顆粒密度與溶液密度相等，此時(shí)NaCl溶液的密度即為聚苯乙烯粒子密度。密度定值方法的量值溯源如圖3所示。綜上所述，將根據(jù)定值的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的物理直徑和測(cè)量出的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的真密度，帶入公式(1-1)、(1-2)、(1-3)中，即可計(jì)算得到對(duì)應(yīng)該標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)在室溫、1個(gè)大氣壓的條件下的空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑。具體地，本發(fā)明具體實(shí)施方式采用了單一實(shí)驗(yàn)室絕對(duì)定值方法：掃描電子顯微鏡和圖像分析法對(duì)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的物理直徑進(jìn)行定值。采用兩種不同原理的密度測(cè)量方法對(duì)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的密度進(jìn)行定值。上述市售PM2.5鑒定用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的量，每種為20瓶(10mL/瓶，固含量1％-2％)。按照J(rèn)JF1006-1994《一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)技術(shù)規(guī)范》的規(guī)定，將樣品單元編號(hào)后，每種抽取15瓶作為測(cè)量樣品，將測(cè)量樣品超聲3min并充分搖勻后，采用分層隨機(jī)抽取法(考慮到樣品會(huì)發(fā)生沉降的原因)，從每個(gè)測(cè)量樣品中抽取3個(gè)樣本。采用線距為400nm的光柵，測(cè)微尺的量值由中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院采用納米幾何結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)裝置測(cè)量，可溯源至國(guó)家長(zhǎng)度基準(zhǔn)，測(cè)量值為400.3nm，不確定度為2.7nm(k＝2)。采用日立3500N型掃描電子顯微鏡，該儀器的圖像線性失真度小、方法倍數(shù)的重復(fù)性好。采用美國(guó)標(biāo)樂(lè)86-3000型圖像分析系統(tǒng)對(duì)光柵和標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的圖像進(jìn)行分析研究。采用經(jīng)檢定合格的奧地利產(chǎn)AntonPaarDMA35型密度測(cè)量?jī)x(振蕩管法)與玻璃浮計(jì)式密度計(jì)對(duì)NaCl溶液的密度進(jìn)行測(cè)量。按照上述定值方法并設(shè)定儀器程序，使用標(biāo)稱(chēng)值為400nm的測(cè)微尺對(duì)日立3500N型掃描電鏡的5000倍放大倍數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn)，之后在相同的放大倍數(shù)下對(duì)標(biāo)準(zhǔn)粒子進(jìn)行成像，最后利用圖像分析系統(tǒng)測(cè)量測(cè)微尺及標(biāo)準(zhǔn)粒子的大小，并計(jì)算物理粒徑大小和分布。按照上述方法測(cè)量出8種市售PM2.5鑒定用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的真密度，最后用公式(1-1)、(1-2)、(1-3)計(jì)算其空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑。使用線距為400nm測(cè)微尺對(duì)掃描電子顯微鏡5000倍放大倍數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn)。具體方法為：在水平和垂直方向?qū)y(cè)微尺放在顯微鏡視野中央成像，使用圖像分析系統(tǒng)對(duì)數(shù)字化圖像進(jìn)行測(cè)量，其中水平方向測(cè)量測(cè)微尺的20格，垂直方向測(cè)量測(cè)微尺的16格。然后選取測(cè)微尺的不同區(qū)域重復(fù)上述步驟30次，得到：水平方向像素?cái)?shù)平均值：397.7。垂直方向像素?cái)?shù)平均值：318.2(表2)。測(cè)量計(jì)算得到5000倍放大倍數(shù)下，數(shù)字化圖像中一個(gè)像素的實(shí)際大小為a：水平方向垂直方向那么數(shù)字化圖像中一個(gè)像素的實(shí)際大小a為20.13nm。表2放大倍數(shù)的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)按照上方法進(jìn)行取樣和顯微鏡電子成像，圖4是部分成像照片，圖5是對(duì)800個(gè)顆粒粒徑測(cè)量后的粒徑分布圖。可以看出，所得到的標(biāo)準(zhǔn)粒子具有良好的球形度，且表面較光滑、無(wú)破損、無(wú)缺陷均勻，粒徑分布呈正態(tài)分布。如前所述，在圖像分析中閾值的選擇直接影響顆粒粒徑的測(cè)量準(zhǔn)確性。在這里，采用ISO13322-1推薦使用的閾值半高度法(half-amplitudemethodofthresholdlevelsetting)確定顆粒的邊緣，即：在某顆粒邊緣區(qū)域內(nèi)，在顆粒上、且盡量靠近邊緣的地方選定某一點(diǎn)，測(cè)量該點(diǎn)的灰度大小；再在背景處、且與上述選定點(diǎn)距離幾個(gè)像素處選定另外一點(diǎn)，測(cè)量該點(diǎn)的灰度大小，計(jì)算這兩個(gè)選定點(diǎn)的平均閾值作為柵格邊緣閾值。按照上述方法，最終確定顆粒的邊緣閾值。按照上述方法計(jì)算得到標(biāo)稱(chēng)值1.5μm標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的物理數(shù)量平均粒徑為1452.8nm即1.4528μm，見(jiàn)表3。按照上述方法計(jì)算得到顆粒粒徑分布的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.68％。表3標(biāo)稱(chēng)值1.5μm標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的數(shù)量平均粒徑定值結(jié)果按照上述方法測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的真密度，得出其測(cè)量值為1.050g/cm3。測(cè)量步驟為：(1)配置NaCl標(biāo)準(zhǔn)比重溶液。在20℃下，以超純水(電阻率為18.25MΩ·cm以上)為溶劑，分別配置10組不同密度梯度的NaCl溶液，密度范圍為1.040～1.058g/cm3。(2)在20℃下用密度儀測(cè)量NaCl溶液密度值。每組溶液重復(fù)測(cè)量10次。(3)取少許標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)分別加入(1)中10組不同密度的量筒中，用攪拌棒充分?jǐn)嚢杌旌希胖迷?0℃的恒溫箱中，一個(gè)月之后觀察聚苯乙烯顆粒的懸浮狀態(tài)，觀察到溶液6中的聚苯乙烯粒子是均勻懸浮的。觀察結(jié)果見(jiàn)表4。表4聚苯乙烯顆粒真密度測(cè)量(4)使用標(biāo)準(zhǔn)密度儀重復(fù)測(cè)量10次溶液6，以其測(cè)量結(jié)果的平均值作為本標(biāo)準(zhǔn)顆粒的真密度值。見(jiàn)表5。表5標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)真密度測(cè)量結(jié)果表將物理直徑1452.8nm和標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)真密度1.050g/cm3帶入公式(1-1)、(1-2)、(1-3)中，經(jīng)迭代計(jì)算得到對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量粒徑為1491nm。按照上述方法為標(biāo)稱(chēng)值為2.0μm標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)定值。按照上述方法測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的真密度，得出其測(cè)量值為1.050g/cm3。圖6是部分成像照片，圖7是對(duì)800個(gè)顆粒粒徑測(cè)量后的粒徑分布圖。按照上述方法計(jì)算得到標(biāo)稱(chēng)值2.0μm標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的物理數(shù)量平均粒徑為1790.9nm，轉(zhuǎn)換為空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量粒徑為1837nm，見(jiàn)表6。按照上述方法計(jì)算得到顆粒粒徑分布的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.79％。表6標(biāo)稱(chēng)值2.0μm標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的數(shù)量平均粒徑定值結(jié)果按照上述方法為標(biāo)稱(chēng)值2.2μm標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)定值。按照上述測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的真密度，得出其測(cè)量值為1.050g/cm3。圖8是部分成像照片，圖9是對(duì)800個(gè)顆粒粒徑測(cè)量后的粒徑分布圖。按照上述方法計(jì)算得到標(biāo)稱(chēng)值2.2μm標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的物理數(shù)量平均粒徑為2161.3nm，轉(zhuǎn)換為空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量粒徑為2217nm，見(jiàn)表7。按照上述方法計(jì)算得到顆粒粒徑分布的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.96％。表7標(biāo)稱(chēng)值2.2μm標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的數(shù)量平均粒徑定值結(jié)果按照上述方法為標(biāo)稱(chēng)值2.5μm標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)定值。按照上述方法測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的真密度，得出其測(cè)量值為1.050g/cm3。圖10是部分成像照片，圖11是對(duì)800個(gè)顆粒粒徑測(cè)量后的粒徑分布圖。按照上述方法計(jì)算得到標(biāo)稱(chēng)值2.5μm標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的物理數(shù)量平均粒徑為2442.9nm，轉(zhuǎn)換為空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量粒徑為2505nm，見(jiàn)表8。按照上述方法計(jì)算得到顆粒粒徑分布的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.89％。表8標(biāo)稱(chēng)值2.5μm標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的數(shù)量平均粒徑定值結(jié)果按照所述方法為標(biāo)稱(chēng)值2.8μm標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)定值。按照所述方法測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的真密度，得出其測(cè)量值為1.050g/cm3。圖12是部分成像照片，圖13是對(duì)800個(gè)顆粒粒徑測(cè)量后的粒徑分布圖。按照所述方法計(jì)算得到標(biāo)稱(chēng)值2.8μm標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的物理數(shù)量平均粒徑為2743.6nm，轉(zhuǎn)換為空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量粒徑為2813nm，見(jiàn)表9。按照所述方法計(jì)算得到顆粒粒徑分布的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.97％。表9標(biāo)稱(chēng)值2.8μm標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的數(shù)量平均粒徑定值結(jié)果按照上述方法為標(biāo)稱(chēng)值3.0μm標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)定值。按照上述方法測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的真密度，得出其測(cè)量值為1.050g/cm3。圖14是部分成像照片，圖15是對(duì)800個(gè)顆粒粒徑測(cè)量后的粒徑分布圖。按照上述方法計(jì)算得到標(biāo)稱(chēng)值2.8μm標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的物理數(shù)量平均粒徑為3136.4nm，轉(zhuǎn)換為空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量粒徑為3216nm，見(jiàn)表10。按照上述方法計(jì)算得到顆粒粒徑分布的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.81％。表10標(biāo)稱(chēng)值3.0μm標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的數(shù)量平均粒徑定值結(jié)果按照上述方法為3.0μm標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的定值。按照上述測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的真密度，得出其測(cè)量值為1.050g/cm3。圖16是部分成像照片，圖17是對(duì)800個(gè)顆粒粒徑測(cè)量后的粒徑分布圖。按照上述方法計(jì)算得到標(biāo)稱(chēng)值3.5μm標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的物理數(shù)量平均粒徑為3655.7nm，轉(zhuǎn)換為空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量粒徑為3748nm，結(jié)果見(jiàn)表11。按照上述方法計(jì)算得到顆粒粒徑分布的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.35％。表11標(biāo)稱(chēng)值3.5μm標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的數(shù)量平均粒徑定值結(jié)果按照上述方法為4.0μm標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的定值。按照上述方法測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的真密度，得出其測(cè)量值為1.050g/cm3。圖18是部分成像照片，圖19是對(duì)800個(gè)顆粒粒徑測(cè)量后的粒徑分布圖。按照上述方法計(jì)算得到標(biāo)稱(chēng)值4.0μm標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的物理數(shù)量平均粒徑為4116.4nm，轉(zhuǎn)換為空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量粒徑為4220nm，結(jié)果見(jiàn)表12。按照上述方法計(jì)算得到顆粒粒徑分布的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.58％。表12標(biāo)稱(chēng)值4.0μm標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的數(shù)量平均粒徑定值結(jié)果8種標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑結(jié)果匯總?cè)绫?3所示。表138種標(biāo)準(zhǔn)顆粒空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑結(jié)果匯總標(biāo)稱(chēng)直徑/μm1.52.02.22.52.83.03.54.0空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑/μm1.4911.8372.2172.5052.8133.2163.7484.220市售PM2.5鑒定用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)均勻性檢驗(yàn)：使用掃描電子顯微鏡和圖像分析的方法，對(duì)市售PM2.5鑒定用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)粒子進(jìn)行均勻性檢驗(yàn)。該類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)用于PM2.5切割器切割特性校準(zhǔn)試驗(yàn)時(shí)，使用方法為將標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)樣品滴入切割器特性檢測(cè)裝置的氣溶膠霧化發(fā)生器。因此該類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)在實(shí)際使用中的最小取樣量為1滴，約為0.05mL。在這里將樣品的最小取樣量定為0.05mL，進(jìn)行均勻性、穩(wěn)定性考察和定值研究。采用方差分析法(F檢驗(yàn)法)，此法是通過(guò)組間方差和組內(nèi)方差的比較來(lái)判斷各組測(cè)量值之間有無(wú)系統(tǒng)偏差，即所謂方差分析的方法。如果二者的比小于統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)的臨界值則認(rèn)為樣品是均勻的。為檢驗(yàn)樣品均勻性，設(shè)抽取了m個(gè)樣品，用重復(fù)性好的實(shí)驗(yàn)方法，在相同條件下得m組等精度測(cè)量數(shù)據(jù)如下：平均值平均值…………………………………………；平均值設(shè)組間差方和組內(nèi)差方和v1＝m-1；v2＝N-m；作統(tǒng)計(jì)量F：由此可以知道，該統(tǒng)計(jì)量是自由度為(v1，v2)的F分布變量。根據(jù)自由度(v1，v2)及給定的顯著性水平α，可由F分布臨界值表查得臨界的Fα值。若按公式(3-1)算得的F值有F<Fα，則認(rèn)為組內(nèi)與組間無(wú)明顯差異，樣品是均勻的。若F≥Fα，則懷疑各組間有系統(tǒng)誤差，即樣品之間存在差異。若記這個(gè)差異的均方根誤差為Sl，則若各ni均相同，均為n時(shí)，則公式(3-2)成為如下形式：均勻性檢驗(yàn)結(jié)果：采用上述方法對(duì)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的特性量值——數(shù)量平均粒徑進(jìn)行均勻性統(tǒng)計(jì)，數(shù)據(jù)如下所示。表14標(biāo)稱(chēng)值為1.5μm標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的均勻性檢驗(yàn)結(jié)果對(duì)于數(shù)量平均粒徑，計(jì)算得到組間差方和Q1＝4.660，組內(nèi)差方和Q2＝9.000，其中υ1＝14，υ2＝30，那么計(jì)算得到：統(tǒng)計(jì)量F＝1.109<F0.95(14，30)＝2.04；則認(rèn)為組內(nèi)與組間無(wú)明顯差異，樣品是均勻的。表15標(biāo)稱(chēng)值為2.0μm標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的均勻性檢驗(yàn)結(jié)果對(duì)于數(shù)量平均粒徑，計(jì)算得到組間差方和Q1＝8.139，組內(nèi)差方和Q2＝10.20，其中υ1＝14，υ2＝30，那么計(jì)算得到：統(tǒng)計(jì)量F＝1.710<F0.95(14，30)＝2.04；則認(rèn)為組內(nèi)與組間無(wú)明顯差異，樣品是均勻的。表16標(biāo)稱(chēng)值為2.2μm標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的均勻性檢驗(yàn)結(jié)果對(duì)于數(shù)量平均粒徑，計(jì)算得到組間差方和Q1＝9.67，組內(nèi)差方和Q2＝17.85，其中υ1＝14，υ2＝30，那么計(jì)算得到：統(tǒng)計(jì)量F＝1.16<F0.95(14，30)＝2.04；則認(rèn)為組內(nèi)與組間無(wú)明顯差異，樣品是均勻的。表17標(biāo)稱(chēng)值為2.5μm標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的均勻性檢驗(yàn)結(jié)果對(duì)于數(shù)量平均粒徑，計(jì)算得到組間差方和Q1＝9.527，組內(nèi)差方和Q2＝11.55，其中υ1＝14，υ2＝30，那么計(jì)算得到：統(tǒng)計(jì)量F＝1.767<F0.95(14，30)＝2.04；則認(rèn)為組內(nèi)與組間無(wú)明顯差異，樣品是均勻的。表18標(biāo)稱(chēng)值為2.8μm標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的均勻性檢驗(yàn)結(jié)果對(duì)于數(shù)量平均粒徑，計(jì)算得到組間差方和Q1＝23.76，組內(nèi)差方和Q2＝28.58，其中υ1＝14，υ2＝30，那么計(jì)算得到：統(tǒng)計(jì)量F＝1.782<F0.95(14，30)＝2.04；則認(rèn)為組內(nèi)與組間無(wú)明顯差異，樣品是均勻的。表19標(biāo)稱(chēng)值為3.0μm標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的均勻性檢驗(yàn)結(jié)果對(duì)于數(shù)量平均粒徑，計(jì)算得到組間差方和Q1＝7.353，組內(nèi)差方和Q2＝13.93，其中υ1＝14，υ2＝30，那么計(jì)算得到：統(tǒng)計(jì)量F＝1.131<F0.95(14，30)＝2.04；則認(rèn)為組內(nèi)與組間無(wú)明顯差異，樣品是均勻的。表20標(biāo)稱(chēng)值為3.5μm標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的均勻性檢驗(yàn)結(jié)果對(duì)于數(shù)量平均粒徑，計(jì)算得到組間差方和Q1＝18.38，組內(nèi)差方和Q2＝32.00，其中υ1＝14，υ2＝30，那么計(jì)算得到：統(tǒng)計(jì)量F＝1.23<F0.95(14，30)＝2.04；則認(rèn)為組內(nèi)與組間無(wú)明顯差異，樣品是均勻的。表21標(biāo)稱(chēng)值為4.0μm標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的均勻性檢驗(yàn)結(jié)果對(duì)于數(shù)量平均粒徑，計(jì)算得到組間差方和Q1＝8.938，組內(nèi)差方和Q2＝14.30，其中υ1＝14，υ2＝30，那么計(jì)算得到：統(tǒng)計(jì)量F＝1.339<F0.95(14，30)＝2.04；則認(rèn)為組內(nèi)與組間無(wú)明顯差異，樣品是均勻的。市售PM2.5鑒定用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)均勻性檢驗(yàn)：市售PM2.5鑒定用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)穩(wěn)定性檢驗(yàn)所采用的測(cè)量方法與其定值方法一致。長(zhǎng)期穩(wěn)定性試驗(yàn)數(shù)據(jù)起止時(shí)間為2013.11-2014.11；短期穩(wěn)定性試驗(yàn)數(shù)據(jù)考察標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)置于35℃環(huán)境中連續(xù)4周的粒徑變化。取樣方式及最小取樣量同3.1中的方法。采用ISOGuide35:2006中的趨勢(shì)檢驗(yàn)法評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的穩(wěn)定性，即對(duì)測(cè)量平均值與時(shí)間進(jìn)行線性回歸，按方差分析表(表22)計(jì)算統(tǒng)計(jì)量F，并通過(guò)F-檢驗(yàn)以判斷線性回歸的顯著性。表22線性回歸的方差分析表其中：Yi：任一次標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)穩(wěn)定性檢驗(yàn)的測(cè)量平均值；全部標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)穩(wěn)定性檢驗(yàn)的測(cè)量平均值；任一次標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)穩(wěn)定性檢驗(yàn)的回歸曲線擬合值；n：測(cè)量次數(shù)。若統(tǒng)計(jì)量F<Fα(1,n-2)，說(shuō)明標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)數(shù)量平均粒徑的測(cè)量值與時(shí)間的線性回歸是不顯著的，即該標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的測(cè)量值與認(rèn)定值(標(biāo)準(zhǔn)值)一致，該標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的特性量值在考察時(shí)間段內(nèi)沒(méi)有發(fā)生顯著性變化；否則認(rèn)為該標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的特性量值發(fā)生了顯著性變化。分別采用上述方法對(duì)標(biāo)稱(chēng)值為1.5μm、2.0μm、2.2μm、2.5μm、2.8μm、3.0μm、3.5μm、4.0μm的市售PM2.5鑒定用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的特性量值——數(shù)量平均粒徑進(jìn)行測(cè)量，并評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的穩(wěn)定性。長(zhǎng)期穩(wěn)定性檢驗(yàn)結(jié)果：表23標(biāo)稱(chēng)值1.5μm標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的穩(wěn)定性考察數(shù)據(jù)表24線性回歸的方差分析表可以看到統(tǒng)計(jì)量F<F0.95(1,2)＝18.51，認(rèn)為該標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的測(cè)量值與認(rèn)定值(標(biāo)準(zhǔn)值)一致，該標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的特性量值沒(méi)有發(fā)生顯著性變化。表25標(biāo)稱(chēng)值2.0μm標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的穩(wěn)定性考察數(shù)據(jù)表26線性回歸的方差分析表可以看到統(tǒng)計(jì)量F<F0.95(1,2)＝18.51，認(rèn)為該標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的測(cè)量值與認(rèn)定值(標(biāo)準(zhǔn)值)一致，該標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的特性量值沒(méi)有發(fā)生顯著性變化。表27標(biāo)稱(chēng)值2.2μm標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的穩(wěn)定性考察數(shù)據(jù)表28線性回歸的方差分析表可以看到統(tǒng)計(jì)量F<F0.95(1,2)＝18.51，認(rèn)為該標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的測(cè)量值與認(rèn)定值(標(biāo)準(zhǔn)值)一致，該標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的特性量值沒(méi)有發(fā)生顯著性變化。表29標(biāo)稱(chēng)值2.5μm標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的穩(wěn)定性考察數(shù)據(jù)表30線性回歸的方差分析表可以看到統(tǒng)計(jì)量F<F0.95(1,2)＝18.51，認(rèn)為該標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的測(cè)量值與認(rèn)定值(標(biāo)準(zhǔn)值)一致，該標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的特性量值沒(méi)有發(fā)生顯著性變化。表31標(biāo)稱(chēng)值2.8μm標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的穩(wěn)定性考察數(shù)據(jù)表32線性回歸的方差分析表可以看到統(tǒng)計(jì)量F<F0.95(1,2)＝18.51，認(rèn)為該標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的測(cè)量值與認(rèn)定值(標(biāo)準(zhǔn)值)一致，該標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的特性量值沒(méi)有發(fā)生顯著性變化。表33標(biāo)稱(chēng)值3.0μm標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的穩(wěn)定性考察數(shù)據(jù)表34線性回歸的方差分析表可以看到統(tǒng)計(jì)量F<F0.95(1,2)＝18.51，認(rèn)為該標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的測(cè)量值與認(rèn)定值(標(biāo)準(zhǔn)值)一致，該標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的特性量值沒(méi)有發(fā)生顯著性變化。表35標(biāo)稱(chēng)值3.5μm標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的穩(wěn)定性考察數(shù)據(jù)表36線性回歸的方差分析表可以看到統(tǒng)計(jì)量F<F0.95(1,2)＝18.51，認(rèn)為該標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的測(cè)量值與認(rèn)定值(標(biāo)準(zhǔn)值)一致，該標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的特性量值沒(méi)有發(fā)生顯著性變化。表37標(biāo)稱(chēng)值4.0μm標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的穩(wěn)定性考察數(shù)據(jù)表38線性回歸的方差分析表可以看到統(tǒng)計(jì)量F<F0.95(1,2)＝18.51，認(rèn)為該標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的測(cè)量值與認(rèn)定值(標(biāo)準(zhǔn)值)一致，該標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的特性量值沒(méi)有發(fā)生顯著性變化。短期穩(wěn)定性檢驗(yàn)結(jié)果：表39標(biāo)稱(chēng)值1.5μm標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的穩(wěn)定性考察數(shù)據(jù)表40線性回歸的方差分析表可以看到統(tǒng)計(jì)量F<F0.95(1,3)＝10.13，認(rèn)為該標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的測(cè)量值與認(rèn)定值(標(biāo)準(zhǔn)值)一致，該標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的特性量值沒(méi)有發(fā)生顯著性變化。表41標(biāo)稱(chēng)值2.0μm標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的穩(wěn)定性考察數(shù)據(jù)表42線性回歸的方差分析表可以看到統(tǒng)計(jì)量F<F0.95(1,3)＝10.13，認(rèn)為該標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的測(cè)量值與認(rèn)定值(標(biāo)準(zhǔn)值)一致，該標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的特性量值沒(méi)有發(fā)生顯著性變化。表43標(biāo)稱(chēng)值2.2μm標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的穩(wěn)定性考察數(shù)據(jù)表44線性回歸的方差分析表可以看到統(tǒng)計(jì)量F<F0.95(1,3)＝10.13，認(rèn)為該標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的測(cè)量值與認(rèn)定值(標(biāo)準(zhǔn)值)一致，該標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的特性量值沒(méi)有發(fā)生顯著性變化。表45標(biāo)稱(chēng)值2.5μm標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的穩(wěn)定性考察數(shù)據(jù)表46線性回歸的方差分析表可以看到統(tǒng)計(jì)量F<F0.95(1,3)＝10.13，認(rèn)為該標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的測(cè)量值與認(rèn)定值(標(biāo)準(zhǔn)值)一致，該標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的特性量值沒(méi)有發(fā)生顯著性變化。表47標(biāo)稱(chēng)值2.8μm標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的穩(wěn)定性考察數(shù)據(jù)表48線性回歸的方差分析表可以看到統(tǒng)計(jì)量F<F0.95(1,3)＝10.13，認(rèn)為該標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的測(cè)量值與認(rèn)定值(標(biāo)準(zhǔn)值)一致，該標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的特性量值沒(méi)有發(fā)生顯著性變化。表49標(biāo)稱(chēng)值3.0μm標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的穩(wěn)定性考察數(shù)據(jù)表50線性回歸的方差分析表可以看到統(tǒng)計(jì)量F<F0.95(1,3)＝10.13，認(rèn)為該標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的測(cè)量值與認(rèn)定值(標(biāo)準(zhǔn)值)一致，該標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的特性量值沒(méi)有發(fā)生顯著性變化。表51標(biāo)稱(chēng)值3.5μm標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的穩(wěn)定性考察數(shù)據(jù)表52線性回歸的方差分析表可以看到統(tǒng)計(jì)量F<F0.95(1,3)＝10.13，認(rèn)為該標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的測(cè)量值與認(rèn)定值(標(biāo)準(zhǔn)值)一致，該標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的特性量值沒(méi)有發(fā)生顯著性變化。表53標(biāo)稱(chēng)值4.0μm標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的穩(wěn)定性考察數(shù)據(jù)表54線性回歸的方差分析表可以看到統(tǒng)計(jì)量F<F0.95(1,3)＝10.13，認(rèn)為該標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的測(cè)量值與認(rèn)定值(標(biāo)準(zhǔn)值)一致，該標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的特性量值沒(méi)有發(fā)生顯著性變化。所述市售PM2.5鑒定用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)可作為理想球體來(lái)處理，則其空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑可通過(guò)公式(1-1)-(1-3)計(jì)算。其中，公式(1-2)與(1-3)所給出的坎寧安滑動(dòng)修正因子公式中的數(shù)值受空氣分子自由程影響，隨溫度與氣壓的變化而變動(dòng)。由公式(1-1)可以看出，空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑的不確定度來(lái)源包括物理直徑引入的不確定度、密度引入的不確定度和使用過(guò)程中引入的不確定度(溫度和壓力的變化引入的不確定度)。根據(jù)顆粒物理直徑測(cè)量數(shù)學(xué)模型(公式8-1)分析，顆粒物理直徑引入的不確定度來(lái)源如表55所示。其中，D：待測(cè)顆粒的直徑；A：測(cè)微尺的標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度；L：測(cè)微尺在一定放大倍數(shù)下的測(cè)量值；B：待測(cè)顆粒在一定放大倍數(shù)下的測(cè)量值。表55定值過(guò)程的不確定度來(lái)源400nm測(cè)微尺定值引入的不確定度：定值過(guò)程中使用的400nm測(cè)微尺的量值由中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院采用633nm激光穩(wěn)頻裝置測(cè)量，可溯源至國(guó)家長(zhǎng)度基準(zhǔn)，測(cè)量值為A＝400.3nm，測(cè)量不確定度均為2.7nm(k＝2)。因此，放大5000倍數(shù)下測(cè)量400nm測(cè)微尺長(zhǎng)度引入的不確定度：電鏡分辨力引入的不確定度：所謂分辨力，就是可以分辨的最小的兩點(diǎn)之間的間距。由于測(cè)量所使用的掃描電鏡直接輸出數(shù)字化的圖像，因而掃描電鏡的分辨力不確定度主要有兩部分來(lái)源：電鏡系統(tǒng)與成像系統(tǒng)。電鏡系統(tǒng)的分辨力取決于掃描電鏡的性能和調(diào)試達(dá)到的狀態(tài)，分辨率與電子束斑直徑、入射電子在試樣中的擴(kuò)散、信噪比等因素相關(guān)，其中束斑直徑是主要影響因素。而在成像系統(tǒng)中，圖像傳感器上的每一個(gè)成像元件接收其所對(duì)應(yīng)的尺度范圍內(nèi)的信號(hào)，并輸入一個(gè)平均的信號(hào)強(qiáng)度，從而進(jìn)一步引入了不確定度。在無(wú)法確定電鏡內(nèi)部各組件技術(shù)參數(shù)的情況下，無(wú)法通過(guò)分析計(jì)算評(píng)價(jià)電鏡分辨力引入的不確定度，必須通過(guò)樣品測(cè)量進(jìn)行評(píng)價(jià)。而樣品測(cè)量過(guò)程亦會(huì)引入額外的不確定度，即樣品測(cè)量結(jié)果的不確定度為電鏡分辨力與測(cè)量重復(fù)性、樣品均勻性、視野形變等不確定度的合成。故在此不單獨(dú)評(píng)價(jià)電鏡分辨力的不確定度，而認(rèn)為其已并入其它各個(gè)測(cè)量過(guò)程評(píng)價(jià)得到的不確定度。測(cè)量測(cè)微尺重復(fù)性引入的不確定度δ21：在掃描電子顯微鏡成像及圖像分析過(guò)程中，儀器自身穩(wěn)定性及一些操作都會(huì)影響到測(cè)量的重復(fù)性，如儀器加速電壓的漂移、樣品裝配不當(dāng)導(dǎo)致工作面不垂直于電子光軸，工作距離漂移等，會(huì)對(duì)于實(shí)際的定值測(cè)量產(chǎn)生影響并引入不確定度。因此，我們考察了測(cè)量重復(fù)性對(duì)定值結(jié)果的影響。具體方法為：使用掃描電子顯微鏡在其5000倍放大倍數(shù)下，在水平和垂直方向?qū)y(cè)微尺進(jìn)行成像(視野范圍中央)，并使用圖像分析系統(tǒng)對(duì)數(shù)字化圖像進(jìn)行測(cè)量，其中水平方向測(cè)量測(cè)微尺的前20格，垂直方向測(cè)量測(cè)微尺的前16格記錄其結(jié)果。之后將測(cè)微尺從樣品室內(nèi)取出，重復(fù)上述步驟10次，數(shù)據(jù)見(jiàn)表55。表56測(cè)微尺測(cè)量重復(fù)性的測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算得到水平方向測(cè)量重復(fù)性為0.131％，垂直方向測(cè)量重復(fù)性為0.132％，因此得到測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度δ21＝0.132％。400nm測(cè)微尺均勻性引入的不確定度δ22：400nm測(cè)微尺的量值是所有柵格的平均值，而我們?cè)趯?duì)顯微鏡5000放大倍數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn)時(shí)所用到的只是測(cè)微尺的某一些柵格，柵格間的均勻性會(huì)影響最終的測(cè)量結(jié)果。因此，我們考察了柵格的均勻性。具體方法為：在水平方向?qū)y(cè)微尺放在顯微鏡視野中央成像，使用圖像分析系統(tǒng)對(duì)數(shù)字化圖像進(jìn)行測(cè)量，分別測(cè)量測(cè)微尺的20個(gè)柵格和16個(gè)柵格的長(zhǎng)度。然后選取測(cè)微尺的不同區(qū)域重復(fù)上述步驟30次，測(cè)量數(shù)據(jù)見(jiàn)表56。表57測(cè)微尺柵格均勻性的測(cè)量數(shù)據(jù)因此可以計(jì)算得到均勻性引入的不確定度δ22：測(cè)量系統(tǒng)視野范圍的形變引入的不確定度δ23：掃描電子顯微鏡的放大倍數(shù)、成像系統(tǒng)在其整個(gè)視野范圍內(nèi)并不是一致的，而會(huì)存在一定的形變。因此，為了考察視野范圍內(nèi)形變對(duì)測(cè)量結(jié)果引入的不確定度。將400nm測(cè)微尺的某2柵格在整個(gè)視野范圍的不同位置如圖20所示(左上、中上、右上、左中、中中、右中、左下、中下、右下)成像并測(cè)量，測(cè)量結(jié)果如表58所示，計(jì)算得到掃描電鏡的視野變形為0.56％，即：δ23＝0.56％；表58放大5000倍數(shù)下視野范圍內(nèi)的形變閾值設(shè)定引入的不確定度δ24：數(shù)字化的灰度圖像包括對(duì)象物和背景，從數(shù)字灰度圖像中提取出對(duì)象物，最常用的方法是設(shè)定某一閾值θ，將灰度圖像的數(shù)據(jù)分成兩部分，即大于閾值θ的部分和小于閾值θ的部分，這種用灰度變換來(lái)研究灰度圖像的方法稱(chēng)為圖像的二值化。二值化處理就是求閾值θ，從而把灰度圖像分成圖像物和背景兩個(gè)區(qū)域。在400nm測(cè)微尺數(shù)字化圖像的灰度強(qiáng)度圖中測(cè)微尺邊緣與背景間灰度變化很大且很快，在邊緣區(qū)域內(nèi)，從明顯的背景灰度點(diǎn)和柵格灰度點(diǎn)只經(jīng)過(guò)1個(gè)像素點(diǎn)的過(guò)渡。因此一定范圍內(nèi)不同的閾值設(shè)定最多可導(dǎo)致測(cè)微尺的邊緣產(chǎn)生1個(gè)像素的差別。但使用測(cè)微尺進(jìn)行放大倍率校準(zhǔn)時(shí)，測(cè)量的量值為測(cè)微尺柵格同側(cè)邊緣的距離，即閾值設(shè)定可導(dǎo)致距離測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生±1個(gè)像素的變化。假設(shè)該變化為平均分布，則以16個(gè)柵格長(zhǎng)度校準(zhǔn)電子顯微鏡放大倍率時(shí)所引入的不確定度為：因此，通過(guò)以上的分析計(jì)算得到測(cè)量測(cè)微尺引入的不確定度為：在放大5000倍數(shù)下測(cè)量顆粒引入的不確定度；電鏡分辨力引入的不確定度；電鏡分辨力引入的不確定度不單獨(dú)評(píng)價(jià)，視為已合并入其它測(cè)量環(huán)節(jié)的不確定度評(píng)價(jià)過(guò)程。測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度δ31：在掃描電子顯微鏡成像及圖像分析過(guò)程中，儀器自身穩(wěn)定性及一些操作都會(huì)影響到測(cè)量的重復(fù)性，因此，我們考察了測(cè)量重復(fù)性對(duì)定值結(jié)果的影響，具體方法為：使用掃描電子顯微鏡在其5000倍放大倍數(shù)下，將某一顆粒進(jìn)行成像(視野范圍中央)，并使用圖像分析系統(tǒng)對(duì)數(shù)字化圖像進(jìn)行測(cè)量。重復(fù)上述步驟10次，數(shù)據(jù)見(jiàn)表58。表59顆粒測(cè)量重復(fù)性的測(cè)量數(shù)據(jù)經(jīng)計(jì)算得到測(cè)量重復(fù)性引入不確定度為：δ31＝0.45％；測(cè)量系統(tǒng)視野范圍的形變引入的不確定度δ32：將同一顆粒在視野范圍內(nèi)的不同位置處進(jìn)行成像并測(cè)量，數(shù)據(jù)如表60所示，計(jì)算得到掃描電鏡視野形變的不確定度為0.32個(gè)像素，即δ32＝0.44％。表605000放大倍數(shù)下視野范圍內(nèi)的形變閾值設(shè)定引入的不確定度δ33：采用ISO13322-1推薦的閾值半高度法(half-amplitudemethodofthresholdlevelsetting)確定閾值。即：在明顯的顆粒邊緣處測(cè)量該點(diǎn)的閾值大小，再在遠(yuǎn)離幾個(gè)像素處測(cè)量該點(diǎn)的閾值大小，計(jì)算平均閾值作為顆粒邊緣的閾值。為了考察顆粒邊緣灰度閾值變化對(duì)顆粒粒徑測(cè)量準(zhǔn)確性的影響，將閾值在一定范圍內(nèi)改變后看到，當(dāng)閾值在110-121之間變換時(shí)，顯微圖像中背景干凈且顆粒邊緣規(guī)則，說(shuō)明在閾值這個(gè)范圍內(nèi)，顆粒粒徑測(cè)量準(zhǔn)確。計(jì)算得到在這一閾值設(shè)定范圍內(nèi)粒徑測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.4個(gè)像素，即閾值設(shè)定引入的不確定度δ33＝0.55％。表61不同閾值設(shè)定所測(cè)量的粒徑值因此，通過(guò)以上的分析計(jì)算得到在5000放大倍數(shù)下測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)引入不確定度為：測(cè)量顆粒引入不確定度的合成：由公式(8-1)得到：ur2(RM)＝Ur2(A)+Ur2(B)+Ur2(L)(8-2)；以空氣動(dòng)力學(xué)標(biāo)稱(chēng)直徑為1.5μm顆粒為例，將上述分析的各項(xiàng)不確定分量代入公式(8-2)中得到顆粒測(cè)量過(guò)程中引入的不確定度：u(RM)＝16.7nm；均勻性引入的不確定度評(píng)定根據(jù)《一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)技術(shù)規(guī)范》(JJF1006-94)、《標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)定值的通用原則及統(tǒng)計(jì)學(xué)原理》(JJF1343-2012)和《標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)/標(biāo)準(zhǔn)樣品定值的一般原則和統(tǒng)計(jì)方法》(GB/T15000.3-2008)中的要求，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)顆粒的均勻性引起的不確定度進(jìn)行評(píng)定：標(biāo)稱(chēng)值1.5μm均勻性引起的不確定度：由均勻性檢驗(yàn)結(jié)果知：由于因此按下式估算由顆粒的不均勻性引入的不確定度：SH＝0.105nm；標(biāo)稱(chēng)值2.0μm均勻性引起的不確定度：由均勻性檢驗(yàn)結(jié)果知：由于因此按下式估算由顆粒的不均勻性引入的不確定度：SH＝0.284nm；標(biāo)稱(chēng)值2.2μm均勻性引起的不確定度：由均勻性檢驗(yàn)結(jié)果知：由于因此按下式估算由顆粒的不均勻性引入的不確定度：SH＝0.178nm；標(biāo)稱(chēng)值2.5μm均勻性引起的不確定度：由均勻性檢驗(yàn)結(jié)果知：由于因此按下式估算由顆粒的不均勻性引入的不確定度：SH＝0.314nm；標(biāo)稱(chēng)值2.8μm均勻性引起的不確定度由均勻性檢驗(yàn)結(jié)果知：由于因此按下式估算由顆粒的不均勻性引入的不確定度：SH＝0.486nm；標(biāo)稱(chēng)值3.0μm均勻性引起的不確定度：由均勻性檢驗(yàn)結(jié)果知：由于因此按下式估算由顆粒的不均勻性引入的不確定度：SH＝0.143nm；標(biāo)稱(chēng)值3.5μm均勻性引起的不確定度：由均勻性檢驗(yàn)結(jié)果知：由于因此按下式估算由顆粒的不均勻性引入的不確定度：SH＝0.191nm；標(biāo)稱(chēng)值4.0μm均勻性引起的不確定度：由均勻性檢驗(yàn)結(jié)果知：由于因此按下式估算由顆粒的不均勻性引入的不確定度：SH＝0.232nm；穩(wěn)定性引入的不確定度評(píng)定：按ISOGuide35:2006采用趨勢(shì)分析的方法，對(duì)穩(wěn)定性數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn)。標(biāo)稱(chēng)值1.5μm穩(wěn)定性引起的不確定度：由穩(wěn)定性檢驗(yàn)結(jié)果知，以x代表穩(wěn)定時(shí)間，以y代表顆粒直徑，擬合成一條直線。組數(shù)n＝4。平均值為：月；直線的斜率：nm/月；直線的截距為：直線的標(biāo)準(zhǔn)偏差由下式計(jì)算：得直線的標(biāo)準(zhǔn)偏差：s＝0.061nm；斜率的不確定度為：nm/月；則有效期t＝12個(gè)月的長(zhǎng)期穩(wěn)定性的不確定度貢獻(xiàn)為：ST＝Sb1·t＝0.082nm。標(biāo)稱(chēng)值2.0μm穩(wěn)定性引起的不確定度：由穩(wěn)定性檢驗(yàn)結(jié)果知，以x代表穩(wěn)定時(shí)間，以y代表顆粒直徑，擬合成一條直線。組數(shù)n＝4。平均值為：月；直線的斜率：nm/月；直線的截距為：直線的標(biāo)準(zhǔn)偏差由下式計(jì)算：得直線的標(biāo)準(zhǔn)偏差：s＝0.059nm；斜率的不確定度為：nm/月；則有效期t＝12個(gè)月的長(zhǎng)期穩(wěn)定性的不確定度貢獻(xiàn)為：ST＝Sb1·t＝0.079nm。標(biāo)稱(chēng)值2.2μm穩(wěn)定性引起的不確定度：由穩(wěn)定性檢驗(yàn)結(jié)果知，以x代表穩(wěn)定時(shí)間，以y代表顆粒直徑，擬合成一條直線。組數(shù)n＝4。平均值為：月；直線的斜率：nm/月；直線的截距為：直線的標(biāo)準(zhǔn)偏差由下式計(jì)算：得直線的標(biāo)準(zhǔn)偏差：s＝0.097nm；斜率的不確定度為：nm/月；則有效期t＝12個(gè)月的長(zhǎng)期穩(wěn)定性的不確定度貢獻(xiàn)為：ST＝Sb1·t＝0.13nm。標(biāo)稱(chēng)值2.5μm穩(wěn)定性引起的不確定度：由穩(wěn)定性檢驗(yàn)結(jié)果知，以x代表穩(wěn)定時(shí)間，以y代表顆粒直徑，擬合成一條直線。組數(shù)n＝4。平均值為：月；直線的斜率：nm/月；直線的截距為：直線的標(biāo)準(zhǔn)偏差由下式計(jì)算：得直線的標(biāo)準(zhǔn)偏差：s＝0.047nm；斜率的不確定度為：nm/月；則有效期t＝12個(gè)月的長(zhǎng)期穩(wěn)定性的不確定度貢獻(xiàn)為：ST＝Sb1·t＝0.063nm。標(biāo)稱(chēng)值2.8μm穩(wěn)定性引起的不確定度：由穩(wěn)定性檢驗(yàn)結(jié)果知，以x代表穩(wěn)定時(shí)間，以y代表顆粒直徑，擬合成一條直線。組數(shù)n＝4。平均值為：月；直線的斜率：nm/月；直線的截距為：直線的標(biāo)準(zhǔn)偏差由下式計(jì)算：得直線的標(biāo)準(zhǔn)偏差：s＝0.53nm；斜率的不確定度為：nm/月；則有效期t＝12個(gè)月的長(zhǎng)期穩(wěn)定性的不確定度貢獻(xiàn)為：ST＝Sb1·t＝0.72nm。標(biāo)稱(chēng)值3.0μm穩(wěn)定性引起的不確定度：由穩(wěn)定性檢驗(yàn)結(jié)果知，以x代表穩(wěn)定時(shí)間，以y代表顆粒直徑，擬合成一條直線。組數(shù)n＝4。平均值為：月；直線的斜率：nm/月；直線的截距為：直線的標(biāo)準(zhǔn)偏差由下式計(jì)算：得直線的標(biāo)準(zhǔn)偏差：s＝0.084nm；斜率的不確定度為：nm/月；則有效期t＝12個(gè)月的長(zhǎng)期穩(wěn)定性的不確定度貢獻(xiàn)為：ST＝Sb1·t＝0.12nm。標(biāo)稱(chēng)值3.5μm穩(wěn)定性引起的不確定度：由穩(wěn)定性檢驗(yàn)結(jié)果知，以x代表穩(wěn)定時(shí)間，以y代表顆粒直徑，擬合成一條直線。組數(shù)n＝4。平均值為：月；直線的斜率：nm/月；直線的截距為：直線的標(biāo)準(zhǔn)偏差由下式計(jì)算：得直線的標(biāo)準(zhǔn)偏差：s＝0.059nm；斜率的不確定度為：nm/月；則有效期t＝12個(gè)月的長(zhǎng)期穩(wěn)定性的不確定度貢獻(xiàn)為：ST＝Sb1·t＝0.079nm。標(biāo)稱(chēng)值4.0μm穩(wěn)定性引起的不確定度：由穩(wěn)定性檢驗(yàn)結(jié)果知，以x代表穩(wěn)定時(shí)間，以y代表顆粒直徑，擬合成一條直線。組數(shù)n＝4。平均值為：月；直線的斜率：nm/月；直線的截距為：直線的標(biāo)準(zhǔn)偏差由下式計(jì)算：得直線的標(biāo)準(zhǔn)偏差：s＝0.076nm；斜率的不確定度為：nm/月；則有效期t＝12個(gè)月的長(zhǎng)期穩(wěn)定性的不確定度貢獻(xiàn)為：ST＝Sb1·t＝0.10nm。物理直徑不確定度的合成：根據(jù)JJF1006-1994《一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)技術(shù)規(guī)范》，由于各分量之間不相關(guān)，以標(biāo)稱(chēng)值為1.5μm顆粒為例，物理直徑合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：uc(Dp)＝16.9nm；ur(Dp)＝1.17％；氣溶膠密度測(cè)量的不確定度分析：我們采用日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JISZ89012006《實(shí)驗(yàn)用粉體及試驗(yàn)用粒子密度測(cè)量方法》，測(cè)量所研制的標(biāo)準(zhǔn)顆粒的真密度。密度計(jì)測(cè)量準(zhǔn)確性的不確定度：由HXYH13-1853計(jì)量檢測(cè)報(bào)告得知：DMA35液體密度計(jì)示值誤差為0.0006g/cm3.則密度引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度：NaCl溶液判定的測(cè)量重復(fù)性不確定度：根據(jù)結(jié)果選定第6組的密度為顆粒的真密度，重復(fù)測(cè)量的結(jié)果如表62所示。表62第6組重復(fù)測(cè)量結(jié)果表62為NaCl溶液10次(n＝10)重復(fù)測(cè)量結(jié)果，按A類(lèi)評(píng)定：?jiǎn)未螠y(cè)量結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)偏差：標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：NaCl溶液密度變化間隔引入的不確定度：由于標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的真密度是與NaCl溶液密度比較得到，各組NaCl溶液的密度并非連續(xù)變化，其差值為0.002g/cm3，因此導(dǎo)致密度測(cè)量存在0.002g/cm3的分辨率，由此引入的不確定度為：綜上，氣溶膠密度測(cè)量總的不確定度為：使用過(guò)程引入的不確定度計(jì)算：空氣動(dòng)力學(xué)的轉(zhuǎn)換公式(1-2)與(1-3)為坎寧安滑動(dòng)修正因子在室溫、1個(gè)大氣壓下的計(jì)算式。根據(jù)公式(1-4)-(1-6)可知，該修正因子受氣溫與氣壓影響，因而溫度與氣壓可影響物理直徑至空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑的轉(zhuǎn)換結(jié)果。由于進(jìn)行PM2.5監(jiān)測(cè)儀切割特性測(cè)量時(shí)未控制氣溫與氣壓條件，故在不同地點(diǎn)、不同時(shí)間進(jìn)行測(cè)量時(shí)，氣溫與氣壓的改變也引入了相應(yīng)的不確定度。氣溫與氣壓所引入的不確定度體現(xiàn)為使用環(huán)節(jié)引入的不確定度，作為B類(lèi)不確定度處理?？紤]到相關(guān)計(jì)算過(guò)程復(fù)雜，難以推導(dǎo)不確定度的解析式，故氣溫與氣壓引入的不確定度通過(guò)數(shù)值計(jì)算得到。由于進(jìn)行PM2.5切割器切割特性測(cè)量時(shí)，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的溫度波動(dòng)范圍可控，而氣壓難以控制，因此將溫度范圍選定為(10-40)℃，氣壓范圍根據(jù)我國(guó)2010年-2014年的氣象數(shù)據(jù)選定為(5670-10550)hPa。在該范圍內(nèi)，以標(biāo)稱(chēng)值1.5μm顆粒為例，計(jì)算得到的空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑與按公式(1-2)與(1-3)得到的室溫、1個(gè)大氣壓下的空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑的極差為R＝1.62nm。標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑不確定度合成：根據(jù)將物理直徑轉(zhuǎn)化為空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑的計(jì)算公式(1-1)，空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑的不確定度計(jì)算公式為：但由于根據(jù)公式(1-2)和公式(1-3)，CDp與CDae也與Dp和Dae相關(guān)，因此空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑的不確定度不能簡(jiǎn)單使用以上公式計(jì)算。將公式(1-2)與(1-3)代入公式(1-1)以消去CDp與CDae，得到公式(8-3)：則公式(8-3)為描述顆粒密度、物理直徑與空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑之間關(guān)系的方程，且CDp與CDae之間為非線性關(guān)系，并且難以直接推導(dǎo)得到Dae的表達(dá)式。參照非線性測(cè)量模型不確定度評(píng)定相關(guān)方法，按照泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)，此時(shí)不確定度傳播定律為：其中各個(gè)偏導(dǎo)數(shù)可按隱函數(shù)求導(dǎo)法則得到。由前述可以得到空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑不確定分量為：a.顆粒的物理尺寸引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc(Dp)＝16.9nm。b.真密度引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc(ρp)＝0.0021g/cm3。代入公式(8-4)得到氣溶膠空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑定值標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：uc(Dae)＝17.4nm；考慮到坎寧安滑動(dòng)修正因子隨溫度與氣壓的變化也可影響公式(8-4)的結(jié)果，因此計(jì)算了在所設(shè)定的氣溫與氣壓范圍內(nèi)，顆粒的空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑定值的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，結(jié)果表明不確定度在該范圍內(nèi)基本為一恒定值，因而可使用公式(1-2)與(1-3)得到的室溫、1個(gè)大氣壓下的定值標(biāo)準(zhǔn)不確定度作為全范圍內(nèi)的定值標(biāo)準(zhǔn)不確定度。而對(duì)于使用過(guò)程中因氣溫與氣壓的變動(dòng)引入的不確定度，考慮到氣溫與氣壓的變化與測(cè)量地點(diǎn)和時(shí)間相關(guān)，其分布無(wú)法預(yù)測(cè)，故在進(jìn)行不確定度合成時(shí)采用加和的方式進(jìn)行合成。uc＝uc(Dae)+R＝19.0nm；則，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：同系列其它粒徑定值不確定度分析結(jié)果：按照上述相同分析方法，分別計(jì)算出其它7種聚苯乙烯顆粒的標(biāo)準(zhǔn)不確定度和擴(kuò)展不確定度，如表63所示。表63其他7種顆?？諝鈩?dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑不確定度的結(jié)果定值結(jié)果的驗(yàn)證：采用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)對(duì)定值方法準(zhǔn)確性進(jìn)行驗(yàn)證：為了驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)定值方法的準(zhǔn)確性，選用NIST標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)SRM1962(數(shù)均粒徑：(2.982±0.016)μm作為測(cè)量對(duì)象進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量方法為：從SRM1962樣品中取1個(gè)樣本，然后采用與本發(fā)明具體實(shí)施方式的定值方法進(jìn)行測(cè)量。通過(guò)測(cè)量得到SRM1962標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的數(shù)量平均粒徑為2993nm，該測(cè)量結(jié)果在標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的定值不確定度范圍之內(nèi)，說(shuō)明定值方法具有很好的準(zhǔn)確性。采用庫(kù)爾特粒度測(cè)量?jī)x對(duì)空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑進(jìn)行驗(yàn)證：采用美國(guó)COULTER公司的MS3型庫(kù)爾特粒度儀(精度優(yōu)于0.5％)對(duì)研制的8種聚苯乙烯顆?？諝鈩?dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑進(jìn)行驗(yàn)證。首先使用Duke標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(系列號(hào)為4204A和4207A)對(duì)MS3型庫(kù)爾特粒度儀進(jìn)行校準(zhǔn)，然后再使用MS3型庫(kù)爾特粒度儀分別對(duì)8種樣品進(jìn)行測(cè)量，每種樣品測(cè)量6次，將測(cè)量結(jié)果的平均值代入公式(1-1)中，計(jì)算得到8種標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑，測(cè)量及計(jì)算結(jié)果如表64所示。表64使用庫(kù)爾特粒度儀測(cè)量結(jié)果及空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑計(jì)算結(jié)果由表64可見(jiàn)，將庫(kù)爾特粒度分析儀測(cè)量結(jié)果轉(zhuǎn)化為空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑結(jié)果均在空氣動(dòng)力學(xué)定值不確定度范圍內(nèi)，說(shuō)明空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑的定值可靠。采用單顆粒氣溶膠質(zhì)譜儀對(duì)空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑進(jìn)行測(cè)量和驗(yàn)證：委托廣州禾信公司使用SPAMS0515-R單顆粒氣溶膠質(zhì)譜儀和掃描電鏡對(duì)上述8種顆粒進(jìn)行空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑測(cè)量。測(cè)量?jī)x器均使用LifeTechnology公司生產(chǎn)的sulfatelatex顆粒(NIST-traceable)進(jìn)行校準(zhǔn)，然后分別對(duì)8種顆粒進(jìn)行測(cè)量。每種顆粒均采集至少800個(gè)測(cè)量數(shù)據(jù)，計(jì)算其平均粒徑。測(cè)量結(jié)果如表65所示。表65單顆粒氣溶膠質(zhì)譜儀測(cè)量結(jié)果平均值空氣動(dòng)力學(xué)標(biāo)稱(chēng)直徑μm空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑標(biāo)準(zhǔn)值nm測(cè)量結(jié)果平均值nm1.51491±3815142.01837±4118002.22217±4521772.52505±4925062.82813±5227833.03216±5732353.53748±6437744.04220±714247注：標(biāo)稱(chēng)值為3.0μm、3.5μm與4.0μm的顆粒采用掃描電鏡測(cè)量。由表65可見(jiàn)，使用氣溶膠質(zhì)譜儀測(cè)量聚苯乙烯顆粒結(jié)果均在空氣動(dòng)力學(xué)定值不確定度范圍內(nèi)，說(shuō)明空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑的定值可靠。采用空氣動(dòng)力學(xué)氣溶膠粒徑譜儀對(duì)空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑進(jìn)行測(cè)量和驗(yàn)證：委托北京市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院使用經(jīng)校準(zhǔn)的空氣動(dòng)力學(xué)氣溶膠粒徑譜儀(APS3321)對(duì)上述8種顆粒進(jìn)行空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑測(cè)量，測(cè)量結(jié)果如表66所示。表66使用APS3321測(cè)量8種聚苯乙烯顆粒的結(jié)果空氣動(dòng)力學(xué)標(biāo)稱(chēng)直徑(μm)空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑標(biāo)準(zhǔn)值(nm)測(cè)量結(jié)果平均值(nm)1.51491±3815142.01837±4118292.22217±4522042.52505±4925372.82813±5228413.03216±5731623.53748±6437324.04220±714185由表66可見(jiàn)，使用空氣動(dòng)力學(xué)氣溶膠粒徑譜儀測(cè)量聚苯乙烯顆粒結(jié)果均在空氣動(dòng)力學(xué)定值不確定度范圍內(nèi)，說(shuō)明空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑的定值可靠。盡管已用具體實(shí)施例來(lái)說(shuō)明和描述了本發(fā)明，然而應(yīng)意識(shí)到，以上各實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍；因此，這意味著在所附權(quán)利要求中包括屬于本發(fā)明范圍內(nèi)的所有這些替換和修改。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3