PM2.5切割器D50不确定度的测定方法及系统与流程

本发明涉及空气质量检测方法
技术领域：
，具体而言，涉及一种PM2.5切割器D50不确定度的测定方法及系统。
背景技术：
：PM2.5是大气中空气动力学直径小于或等于2.5μm的颗粒物，也称为可入肺颗粒物。PM2.5粒径小，富含大量的有毒、有害物质且在大气中的停留时间长、输送距离远，因而对人体健康和大气环境质量的影响更大。PM2.5颗粒物作为我国空气污染首要的污染物。PM2.5监测及有效治理，是我国环境保护部门及国家政府的重要目标。当前，从国家到地方、从环境保护、环境监测部门，到各级计量技术监督机构，都极为关注PM2.5相关领域研究工作。随着HJ618-2011《环境空气PM10和PM2.5的测定标准》、GB3095-《环境空气质量标准》的颁布实施，PM2.5颗粒物质量浓度的监测，已经成为政府工作的重中之重。而PM2.5测量仪器是用于空气中PM2.5颗粒物监测、评价室内外空气质量的必备手段，其计量性能的好坏将直接关系到监测数据的可靠性。PM2.5测量仪由采样装置、颗粒分离器(PM2.5切割器)和测试及数据处理系统三部分组成。其中，PM2.5切割器是PM2.5测量仪器的核心器件，决定了收集颗粒物的大小，PM2.5切割器切割特性检测是PM2.5监测结果准确性研究的关键所在。目前，国产PM2.5切割器缺少相应的技术标准和统一的仪器检验检测手段，使得国内PM2.5切割器可信度较低，大部分测量数据得不到公众认可，导致大部分PM2.5监测站选择购买国外PM2.5切割器。所以，急需有效的分析评价手段来综合评定PM2.5切割器性能优劣。近年来，随着国家对环保行业的投入增加，PM2.5的监测技术研究也日益开始得到重视。环保部2011年实施的《HJ618-2011环境空气PM10和PM2.5的测定重量法》对切割器的性能作了如下规定：切割器对颗粒物的切割效率为50％时所对应的粒子空气动力学当量直径D50需在(2.5±0.2)μm范围内。所以，D50不确定度也就成为一个重要的指标来考察PM2.5切割器切割性能，然而现有技术中并没有相关研究分析。有鉴于此，特提出本发明。技术实现要素：本发明的第一目的在于提供PM2.5切割器D50不确定度的测定方法，该方法简单便捷，能够对PM2.5切割器切割特性研究中D50的不确定度进行准确地分析测定，满足我国PM2.5切割器检测过程中的量值溯源需求，可以为大气环境监测提供可靠的技术服务。本发明的第二目的在于提供一种采用上述的一种PM2.5切割器D50不确定度的测定方法的测定系统，所述的测定系统能够对PM2.5切割器切割特性研究中D50的不确定度进行快速准确分析测定，满足我国PM2.5切割器检测过程中的量值溯源需求，可以为大气环境监测提供可靠的技术服务。为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：一种PM2.5切割器D50不确定度的测定方法，采用PM2.5切割器切割特性检测装置对所选定的PM2.5切割器对不同粒径标准颗粒的平均切割效率进行测试计算，并拟合切割效率标准特性拟合曲线；采取重点取段拟合的方法，以整个切割效率标准特性拟合曲线的重心点为中心，在所述重心点的前后分别取多个实验点，将所取各实验点进行拟合得到线性曲线，通过直线回归分析来测定所得线性曲线的不确定度，进而确定D50的不确定度。本发明PM2.5切割器D50不确定度的测定方法采用重点取段拟合的方法对PM2.5切割器切割特性研究中D50的不确定度进行了分析评定，将复杂的切割效率标准特性拟合曲线替换为线性曲线，通过直线回归分析来测定所得线性曲线的不确定度，进而确定D50的不确定度，大大简化了分析计算过程，能够对PM2.5切割器切割特性研究中D50的不确定度进行准确地分析测定，满足我国PM2.5切割器检测过程中的量值溯源需求，可以为大气环境监测提供可靠的技术服务。优选地，按如下公式计算即可得到不同粒径标准颗粒的切割效率：式中：i………发生的气溶胶粒径点；j………每个粒径点测量的次数；N1ij……PM2.5切割器上游的固态单分散颗粒物浓度；N2ij……PM2.5切割器下游的固态单分散颗粒物浓度；ηij………每个粒径点单次测量的捕集效率；按公式(1)分别计算得到不同粒径点的切割效率；按如下公式计算每个粒径点的平均切割效率：式中：……………………每个粒径点的平均切割效率。优选地，所述切割效率标准特性拟合曲线的方程为：其中，a、b、c、d和e的值均通过拟合直接确定。优选地，在切割效率标准特性拟合曲线中切割效率为10％-90％之间取所述实验点。优选地，所述线性曲线的方程为：y＝ax+b；其中，a和b的值均通过拟合直接确定。优选地，所述通过直线回归分析来测定所得线性曲线的不确定度包括：将标准颗粒粒径和对应的平均切割效率代入所拟合的线性曲线方程中，计算回归的标准偏差估计值s：上式中，yi为不同标准颗粒粒径对应的切割效率值；为从线性曲线上取得的与xi对应的yi计算值；n为测试次数。优选地，进而确定D50的不确定度再计算切割效率为50％时所对应粒径x0的标准偏差估计值s(x0)：上式中，为用于拟合线性曲线所用全部x值的平均值；是全部y值的平均值；y0表示切割效率为50％；b为线性曲线的斜率；m为平行测试次数；之后，选取置信水准，查t分布表，确定自由度,对D50的扩展不确定度进行计算。优选地，所采用的PM2.5切割器切割特性检测装置包括气源装置、雾化气溶胶发生器、干燥器、静电中和器、混匀管、气溶胶粒径谱仪、抽气泵、第一阀门、第二阀门、第三阀门和第四阀门；所述气源装置的输出端与所述雾化气溶胶发生器的输入端相连通，所述雾化气溶发生器的输出端与所述干燥器的输入端相连通，所述干燥器的输出端与所述静电中和器的输入端相连通，所述静电中和器的输出端与所述混匀管的输入端相连通；所述混匀管的输出端与所述第一阀门的输入端相连通，所述第一阀门的输出端与所述气溶胶粒径谱仪相连通；所述混匀管的输出端还与待检测PM2.5切割器的输入端相连通，所述待检测PM2.5切割器的输出端与所述第二阀门的输入端相连通，所述第二阀门的输出端与所述气溶胶粒径谱仪相连通；所述第一阀门的输入端还与所述第三阀门的输入端相连通，所述第三阀门的输出端与所述抽气泵的输入端相连通；所述第二阀门的输入端还与所述第四阀门的输入端相连通，所述第四阀门的输出端与所述抽气泵的输入端相连通。优选地，采用所述PM2.5切割器切割特性检测装置进行检测的方法，包括如下步骤：向所述雾化气溶胶发生器内加入超纯水和标准颗粒悬浮液，以产生单分散固态气溶胶颗粒，其中，所述标准颗粒浮液中含有多种不同粒径的标准颗粒，且多种不同粒径的标准颗粒的含量为定值；打开所述第一阀门和所述第三阀门，关闭所述第二阀门和所述第四阀门后，读取所述气溶胶粒径谱仪测量测得的气溶胶颗粒数目浓度值；打开所述第二阀门和所述第四阀门，关闭所述第一阀门和所述第三阀门后，读取所述气溶胶粒径谱仪测量测得的气溶胶颗粒数目浓度值。采用上述的一种PM2.5切割器D50不确定度的测定方法的测定系统。本发明测定系统能够对PM2.5切割器切割特性研究中D50的不确定度进行快速准确分析测定，满足我国PM2.5切割器检测过程中的量值溯源需求，可以为大气环境监测提供可靠的技术服务。与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明PM2.5切割器D50不确定度的测定方法采用重点取段拟合的方法对PM2.5切割器切割特性研究中D50的不确定度进行了分析评定，将复杂的切割效率标准特性拟合曲线替换为线性曲线，通过直线回归分析来测定所得线性曲线的不确定度，进而确定D50的不确定度，大大简化了分析计算过程，能够对PM2.5切割器切割特性研究中D50的不确定度进行准确地分析测定，满足我国PM2.5切割器检测过程中的量值溯源需求，可以为大气环境监测提供可靠的技术服务。本发明测定系统能够对PM2.5切割器切割特性研究中D50的不确定度进行快速准确分析测定，满足我国PM2.5切割器检测过程中的量值溯源需求，可以为大气环境监测提供可靠的技术服务。附图说明为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明实施例1提供的PM2.5切割器切割特性检测装置结构示意图；图2为本发明实施例1中气源装置的结构示意图；图3为本发明实施例1中混匀管的结构示意图；图4为本发明实施例2中PM2.5切割器切割特性检测装置的检测方法的流程图；图5为本发明实施例3中所得切割效率标准特性拟合曲线图；图6为本发明实施例3中所得切割效率标准特性拟合曲线上拟合线性曲线图；附图标记：100-气源装置；102-雾化气溶胶发生器；103-干燥器；104-静电中和器；105-混匀管；106-气溶胶粒径谱仪；107-抽气泵；108-第一阀门；109-第二阀门；110-第三阀门；111-第四阀门；112-质量流量控制器；113-空气压缩机；114-储气罐；115-三级高效过滤器；116-冷冻干燥机；117-第一补气管道；118-第二补气管道；119-第五阀门；120-第六阀门；121-倒锥形结构；122-气流分流器；123-补气端；124-待检测PM2.5切割器；125-第七阀门。具体实施方式下面将结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。PM2.5切割特性检测装置主要是由气源发生装置、雾化发生器、干燥器、静电中和器、混匀管、分流器、气溶胶粒径谱仪组成。压缩的洁净空气通过雾化发生器，形成单分散的聚苯乙烯气溶胶，经过干燥、除静电，在混匀管内稀释混匀，达到均匀稳定状态。经过分流器后分成上、下游两路，上游支路直接连接到粒径谱仪，而下游先通过装有待测的PM2.5切割器，再连接到粒径谱仪，通过切换电磁阀门，从而实现粒径谱仪交替测量两路中的气溶胶颗粒数目浓度。实施例1参见图1至图3所示，本发明实施例一提供了一种PM2.5切割器切割特性检测装置，包括气源装置100、雾化气溶胶发生器102、干燥器103、静电中和器104、混匀管105、气溶胶粒径谱仪106、抽气泵107、第一阀门108、第二阀门109、第三阀门110和第四阀门111；气源装置100的输出端与雾化气溶胶发生器102的输入端相连通，具体而言，气源装置100的输出端与雾化气溶胶发生器102的输入端之间还连通有第五阀门119；雾化气溶发生器的输出端与干燥器103的输入端相连通，干燥器103的输出端与静电中和器104的输入端相连通，静电中和器104的输出端与混匀管105的输入端相连通；混匀管105的输出端与第一阀门108的输入端相连通，第一阀门108的输出端与气溶胶粒径谱仪106相连通；混匀管105的输出端还与待检测PM2.5切割器的输入端相连通，待检测PM2.5切割器的输出端与第二阀门109的输入端相连通，第二阀门109的输出端与气溶胶粒径谱仪106相连通；第一阀门108的输入端还与第三阀门110的输入端相连通，第三阀门110的输出端与抽气泵107的输入端相连通，具体而言，第一阀门108的输入端与混匀管105的输出端的连接点与第三阀门110的输入端相连通；第二阀门109的输入端还与第四阀门111的输入端相连通，第四阀门111的输出端与抽气泵107的输入端相连通，具体而言，第二阀门109的输入端与待检测PM2.5切割器的输出端的连接点与第四阀门111的输入端相连通。该实施例中，PM2.5切割器切割特性检测装置还包括质量流量控制器112，抽气泵107的输入端与质量流量控制器112的输出端相连通，第四阀门111的输出端、第三阀门110的输出端分别与质量流量控制器112的输入端相连通。具体而言，第四阀门111的输出端与第三阀门110的输出端的连接点与质量流量控制器112的输入端相连通，质量流量控制器112的输出端与抽气泵107的输入端相连通。该实施例中，气源装置100包括空气压缩机113、储气罐114、三级高效过滤器115和冷冻干燥机116，其中，空气压缩机113、储气罐114、三级高效过滤器115和冷冻干燥机116依次连通，且冷冻干燥机116还与雾化气溶胶发生器102相连通。具体而言，空气压缩机113的输出端与储气罐114的输入端相连通，储气罐114的输出端与三级高效过滤器115的输入端相连通，三级高效过滤器115的输出端与冷冻干燥机116的输入端相连通，冷冻干燥机116的输出端与雾化气溶胶发生器102的输入端相连通。空气压缩机113将空气压缩到储气罐114中，经三级高效过滤器115过滤后得到粒径小于0.3μm的洁净气源，冷冻干燥机116将洁净气源中含水物质先冻结成固态，使其中的水分从固态升华成气态，从而达到干燥的目的，其中，冷冻干燥机116处理气量为1.5m3/min。该实施例中，储气罐114上安装有气压传感器，用于检测储气罐114中气体的压强。PM2.5切割器切割特性检测装置还包括控制器，空气压缩机113、冷冻干燥机116、抽气泵107分别与控制器电连接。通过气压传感器可以使储气罐114内的气体压强控制在设定的范围内，为后续的过程提供持续稳定的气源。具体过程为：储气罐114和空气压缩机113具有自动调节功能，当储气罐114内的压强达到0.6MPa时，气压传感器向控制器发送压强信息，控制器接收到气压传感器发送的压强信息后，使空气压缩机113停止工作，从而保证储气罐114的压力处于安全范围。随着气源的不断使用，储气罐114内的压强逐渐下降，当气压传感器检测到储气罐114内的气压压强降到0.4MPa时，气压传感器向控制器发送压强信息，控制器接收到气压传感器发送的压强信息后，使空气压缩机113重新工作，继续制造干燥的洁净气体，从而能保证源源不断为后续的过程提供稳定气源。该实施例中，气源装置100的输出端与静电中和器104的输入端之间还连通有第一补气管道117，通过第一补气管道117可以先静电中和器104中直接输入洁气源，以稀释气体中的颗粒物浓度。第一补气管道117上设置有第六阀门120。该实施例中，混匀管105的顶部具有倒锥形结构121，混匀管105的输入端位于倒锥形结构121的端部。具体而言，气源装置100与混匀管105之间还连通有第二补气管道118，其中，气源装置100的输出端与第二补气管道118的一端连通，第二补气管道118的另一端与混匀管105的补气端123相连通，且补气端伸入到倒锥形结构121的锥面处，用于使从第二补气管道118流出的气体沿倒锥形结构121的锥面流动。第一阀门108的输入端、待检测PM2.5切割器的输入端均通过气流分流器122与混匀管105的输出端相连通。第二补气管道118上设置有第七阀门。通过检测试验，当混匀管105的长度为100mm时，混匀管105的横截面上的气溶胶的体积分数就不再发生变化。随着距离的增加，各个截面上的体积分数保持不变。说明气溶胶和从补气端进入的稀释气体在很短的距离就能实现完全混合。该实施例中，干燥器103中填充有硅胶；静电中和器104为气溶胶静电中和器。雾化发生器产生的发生的单分散固态气溶胶颗粒，每个颗粒被5个水分子包围，导致颗粒的聚集并在管壁上粘附，因此采用填充有硅胶的干燥器103，能够有效去除水分。而经过气体结过干燥器103后，干燥效果能达到99.5％，单分散气溶胶非常干燥，而且实验中使用的颗粒粒径范围1.5μm～4.5μm，颗粒粒径较小，极易产生静电，带电荷的单分散固态气溶胶颗粒会吸附在管壁上，造成损失，影响检测气溶胶颗粒数目浓度值，而气溶胶静电中和器可以处理固体或液体气溶胶，粒径范围为0.1μm～150μm，其除静电的原理为：气溶胶进入气溶胶静电中和器的混合室内，与从第一补气管道117进入的带电荷的洁净气体充分混合后，消除颗粒附着的静电。该实施例中，三级高效过滤器115为HEPA过滤器。该实施例中，第一阀门108、第二阀门109、第三阀门110和第四阀门111均为电磁阀；第五阀门119、第六阀门120和第七阀门均为电磁阀，电磁阀与控制器电连接。通过采用电磁阀，能够尽量减少人为因素对测量时间的影响。该实施例中，根据检测要求，处理后的气源不应含有0.3μm以上的颗粒物；因此，通过气溶胶粒径谱仪106检测处理后的气源粒径分布实验。气溶胶粒径谱仪106是采用光散射原理测量气溶胶粒子计数的典型仪器，测量粒径范围0.3μm-20μm。去掉雾化气溶胶发生器102，将冷冻干燥机116的输出端直接连接到干燥器103的输入端，经过静电中和器104、混匀管105后，进入气溶胶粒径谱仪106。气体充满气路，通气半小时，去除沾附在管壁的残余颗粒，使用气溶胶粒径谱仪106测量此时气源中颗粒物计数浓度。测试结果如表1所示。表1为洁净气源中0.3μm以上颗粒物浓度测量次数123456780.3μm以上颗粒物浓度00000000由表1可以看出，经过滤的洁净气体满足EPA和我国环境保护标准对气源颗粒物含量的要求。该实施例中，在PM2.5切割器的切割特性检测过程中，聚苯乙烯悬浮液，即标准颗粒悬浮液，分散在超纯水中，所以首先需要使用气溶胶粒径谱仪106测试超纯水中颗粒物含量，来验证超纯水中是否存在影响实验的颗粒物。在雾化气溶胶发生器102中只加入20mL超纯水，然后通入干燥的洁净气体，经过干燥器103、静电中和器104、混匀管105后，进入气溶胶粒径谱仪106。测试8次的结果如表2所示。表2为超纯水中颗粒物数目测试(一次测试体积15cm3)次数12345678总的颗粒物数目01101010由表2可以看出，超纯水中含有的颗粒物数目几乎没有，相对于高浓度的聚苯乙烯气溶胶数目可以忽略不计。超纯水可以作为雾化气溶胶发生器102的悬浮液的分散介质。通过控制储气罐114内的气体的压强的大小来控制雾化发生器的体积流量，经测试得到压力在0.5psi和20psi之间时对应的体积流量为2lpm和20lpm。在此流量区间内，针对不同粒径加入固定体积的标准颗粒，经气溶胶粒径谱仪106检测均可以达到1.5个/cm3，符合EPA对检测气溶胶浓度的要求。实施例2参见图4所示，本发明实施例二提供了一种使用实施例一所述的PM2.5切割器切割特性检测装置的检测方法，该检测方法包括以下步骤：步骤200，向雾化气溶胶发生器102内加入超纯水和标准颗粒浮液，以产生单分散固态气溶胶颗粒，其中，标准颗粒浮液中含有多种不同粒径的标准颗粒，且多种不同粒径的标准颗粒的含量为定值；具体而言，该实施例中，采用现有技术中的8种空气动力学当量粒径范围为(1.5-4.0)μm的标准颗粒。每种不同粒径的标准颗粒的含量均为定值。步骤201，打开第一阀门108和第三阀门110，关闭第二阀门109和第四阀门111后，读取气溶胶粒径谱仪106测量测得的气溶胶颗粒数目浓度值；步骤202，打开第二阀门109和第四阀门111，关闭第一阀门108和第三阀门110后，读取气溶胶粒径谱仪106测量测得的气溶胶颗粒数目浓度值；步骤203，最后，根据在两种状态下测得的气溶胶颗粒数目浓度值，分析得出PM2.5切割器切割特性是否符合要求。具体而言，通过交替测量两种状态下气溶胶颗粒数目浓度，得到不同空气动力学当量直径的颗粒对应的不同的捕集效率；然后以空气动力学当量直径为横坐标，以捕集效率为纵坐标，建立直角坐标系，使用TableCurve2D软件拟合得到PM2.5切割器的切割特性曲线，并通过分析切割特性曲线的D50和几何标准偏差，判断PM2.5切割器的切割性能是否符合相关标准要求，其中，D50表示切割器对颗粒物的捕集效率为50％时，所对应的粒子空气动力学当量直径，单位为μm。实施例3使用上述的PM2.5切割器切割特性检测装置，首先将粒径不同的标准颗粒(聚苯乙烯颗粒)分别雾化为单分散固态气溶胶。经过干燥、除静电，在混匀管内稀释混匀，达到稳定状态。然后，在气路中添加选好的PM2.5切割器，通过实时气溶胶粒径谱仪交替测定PM2.5切割器上游和PM2.5切割器下游的气溶胶颗粒数目，分别记N1i和N2i。直至不同粒径的雾化单分散固态气溶胶颗粒测试完毕得到N1ij和N2ij。重复操作三次，按如下公式计算即可得到不同粒径标准颗粒的切割效率：式中：i………发生的气溶胶粒径点(不同粒径数，i为正整数)；j………每个粒径点测量的次数(j为正整数)；N1ij……PM2.5切割器上游的固态单分散颗粒物浓度(数目浓度值)；N2ij……PM2.5切割器下游的固态单分散颗粒物浓度(数目浓度值)；ηij………每个粒径点单次测量的捕集效率；按公式(1)分别计算得到不同粒径点的切割效率；按如下公式计算每个粒径点的平均切割效率：式中：……………………每个粒径点的平均切割效率。再将所得到的平均切割效率数值作为纵坐标，其对应的标准颗粒粒径作为横坐标，拟合出相应的切割效率标准特性拟合曲线。由此切割效率标准特性拟合曲线，即可反推得到相关切割效率条件下所对应的粒径值。通过所拟合的切割效率标准特性拟合曲线可以看出(如表3所示)，随着粒径的增大，PM2.5的切割效率在逐渐降低。这是因为颗粒粒径越大，惯性也越大，随气流运动过程中更容易撞击在捕集板上或被截留在沉沙池内而沉积下来；而粒径越小，将容易随气流运动通过。表3不同粒径条件下的切割效率进一步根据上述实验数据拟合所得切割效率标准特性拟合曲线方程为：式中，a＝99.418；b＝-98.304；c＝2.493；d＝0.268；e＝2.513。可以看出此切割效率标准特性拟合曲线方程过于复杂，使用传统回归分析的方法，还不能直接有效地来评定分析其相关不确定度。PM2.5切割器性能优劣要通过考察D50的不确定度来评定，即切割效率为50％时所对应的微粒粒径的不确定度。通过对切割效率标准特性拟合曲线进行观察分析(如图5所示)，发现切割效率在10％-90％之间这段曲线(占整个特性曲线中间大部分)的线性特征明显。而且越是往其重心点处收缩，线性特征越明显。而D50点正好是特征曲线的重心点。以D50为中心，上下外延若干个实验点，做出相应线性曲线，通过直线回归分析来评定该直线的不确定度，进而确定关键点D50的不确定度。在切割效率标准特性拟合曲线上标出相应实验点，即不同切割效率所对应的微粒粒径，如图6所示。以中间点(D50)为中心，两端外延所得曲线线性特征明显，所以取中间五个实验点为参数(表3中下划线部分)，采样最小二乘法，作线性曲线得到相关线性曲线方程为：y＝288.436-96.054x(4)所得线性曲线的相关系数为0.993，说明线性特征良好。当y0＝50时(即切割效率为50％)带入方程(4)得x0＝2.482，即D50坐标为(2.482,50)，也是整个线性曲线的重心点。而且在线性曲线不确定度考察中，越是靠近重心点处，数据不确定度的精度也越高。所以，在线性回归后的线性曲线基础上，可以有效分析评定D50的不确定度。首先将表3中相关实验数据代入所拟合的线性曲线方程(4)中，计算回归的标准偏差估计值s：上式中，yi为不同标准颗粒粒径对应的切割效率值；为从线性曲线上取得的与xi对应的yi计算值；n为测试次数。再计算切割效率为50％时所对应粒径x0的标准偏差估计值s(x0)：上式中，为用于拟合线性曲线所用全部x值的平均值；是全部y值的平均值；y0表示切割效率为50％；b为线性曲线的斜率；m为平行测试次数；当切割效率y0＝50％时，代入线性曲线方程(4)可知对应微粒粒径x0＝2.482μm，其扩展不确定度表示为U(50)。选取置信水准p＝95％(显著性水平α＝0.05)，查t分布表，自由度v＝n-2,得t95(13)＝1.771。所以，D50的扩展不确定度U95(50)＝t95(13)×s(x0)＝1.771×0.02469＝0.012133006μm。即：D50＝(2.482±0.012)μm。进一步由图2线性曲线分别得出PM2.5切割器切割效率为16％，50％和84％时对应的颗粒空气动力学直径分别为：D16＝2.828μm和D84＝2.122μm。根据美国EPA相关规定，切割特性曲线的几何标准偏差(GSD)可计算为：按照美国EPA和我国环境保护法规《HJ618-2011环境空气PM10和PM2.5的测定重量法》要求：D50＝(2.5±0.2)μm，几何标准偏差GSD＝1.2±0.1。综上讨论结果可以看出本课题所得D50＝(2.482±0.057)μm，GSD＝1.154，均满足美国EPA和我国环境保护法规要求。本发明通过对D50不确定度分析评定，进而实现了对PM2.5切割器切割特性优劣的评定。本发明D50不确定度分析评定过程中采取了重点取段拟合的方法，以整个切割效率标准特性拟合曲线的重心点为中心，上下各取有限实验点，对所取系列实验点拟合得到的曲线线性良好。进一步通过线性回归处理，得到线性曲线，线性特征突出，相关系数接近于1。说明可以有效采用重点取段直线回归分析的方法对D50的不确定度进行分析评定。本发明方法能够满足我国PM2.5切割器检测过程中的量值溯源需求，可以为大气环境监测提供可靠的技术服务。尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；本领域的普通技术人员应当理解：在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围；因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些替换和修改。当前第1页1 2 3