摘要：顆粒計(jì)數(shù)器校準(zhǔn)油相顆粒標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)保證顆粒度領(lǐng)域的量值溯源與傳遞。本文結(jié)合國內(nèi)外顆粒計(jì)數(shù)器校準(zhǔn)油相標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)發(fā)展與應(yīng)用，詳細(xì)分析了我國顆粒計(jì)數(shù)器校準(zhǔn)油相標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)組成、分類、研制和應(yīng)用，說明現(xiàn)有的種類與顆粒計(jì)數(shù)器校準(zhǔn)領(lǐng)域目前的技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r基本相適應(yīng)，滿足顆粒度領(lǐng)域的計(jì)量量值傳遞體系的服務(wù)需求，利于顆粒度領(lǐng)域的計(jì)量管理和量值統(tǒng)一。
關(guān)鍵詞：顆粒計(jì)數(shù)器校準(zhǔn)；油相標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)；液體自動(dòng)顆粒計(jì)數(shù)器
1 前言
顆粒計(jì)數(shù)器校準(zhǔn)屬于新興的邊緣計(jì)量學(xué)科，由于顆粒度測(cè)試技術(shù)不斷與各種高新技術(shù)的融合，顆粒度測(cè)試技術(shù)已趨向成熟，已廣泛應(yīng)用于航空、航天、船舶、兵器、核工業(yè)、電力、冶金、化工、能源等行業(yè)。為了保證顆粒度測(cè)量?jī)x器量值準(zhǔn)確可靠，應(yīng)按期計(jì)量進(jìn)行量值溯源，眾多國家普遍采用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)構(gòu)成顆粒度的量值傳遞模式，其中油相顆粒標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)應(yīng)用最為廣泛，我國基本采用油相顆粒標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)實(shí)施顆粒度量值的傳遞。通過油相顆粒標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)建立不間斷的比較鏈與最高顆粒計(jì)數(shù)器校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)建立起統(tǒng)一的量值關(guān)系，因此，顆粒計(jì)數(shù)器校準(zhǔn)油相顆粒標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)得到廣泛的開發(fā)與應(yīng)用。
2 顆粒計(jì)數(shù)器校準(zhǔn)油相標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)組成
顆粒計(jì)數(shù)器校準(zhǔn)油相標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)是一種以固體顆粒為材質(zhì)、潔凈油液為載體配制的標(biāo)準(zhǔn)顆粒懸浮液，它性能穩(wěn)定，具有量值準(zhǔn)確的定值和測(cè)量不確定度。國內(nèi)外顆粒計(jì)數(shù)器校準(zhǔn)油相標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的基本組成一樣，由基礎(chǔ)載液和標(biāo)準(zhǔn)粉塵組成，隨著顆粒計(jì)數(shù)器校準(zhǔn)發(fā)展，基本組成的成分也隨之發(fā)生變化。
2.1 基礎(chǔ)載液
國際上顆粒計(jì)數(shù)器校準(zhǔn)油相標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的基礎(chǔ)載液選擇通常采用美國空軍在20世紀(jì)50年代初期研制MIL-H-5606航空液壓油，其基礎(chǔ)油是精制的輕柴油餾分。由于其性能穩(wěn)定，粘度適中，價(jià)格不高且易得，因此被國外大多數(shù)機(jī)構(gòu)和國際標(biāo)準(zhǔn)化組織選作液壓系統(tǒng)污染試驗(yàn)用標(biāo)準(zhǔn)流體，在顆粒計(jì)數(shù)器校準(zhǔn)和污染控制領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。我國的基礎(chǔ)載液選擇采用GJB1177-1991《石油相航空液壓油》規(guī)定的國產(chǎn)YH型航空液壓油，與MIL-H-5606技術(shù)指標(biāo)基本一致。
2.2 標(biāo)準(zhǔn)粉塵
標(biāo)準(zhǔn)粉塵按照顆粒形狀不同，分為規(guī)則形和不規(guī)則形兩種。規(guī)則形的標(biāo)準(zhǔn)粉塵通常由相同或近似相同粒徑的顆粒組成，一般稱為單分散球形顆粒，通常采用折光系數(shù)約為1.59的聚苯乙烯或交聯(lián)聚苯乙烯單分散球形顆粒粉作為規(guī)則形顆粒標(biāo)準(zhǔn)粉塵，該粉塵通過化學(xué)方法采用氣溶膠顆粒發(fā)生器制備而成，顆粒的圓直徑為顆粒的尺寸，粒徑范圍為1μm —150μm。
不規(guī)則形標(biāo)準(zhǔn)粉塵通常采用收集某區(qū)域特定的自然粉塵，經(jīng)過特殊工藝加工分級(jí)，由多種不同粒徑的顆?；旌隙桑浠瘜W(xué)成分和粒徑分布與實(shí)際顆粒度領(lǐng)域檢測(cè)固體污染度雜質(zhì)的主要的化學(xué)成分和粒徑分布一致。通常將不規(guī)則形標(biāo)準(zhǔn)粉塵分為ISO ACFTD（Air Cleaner Fine Test Dust）和ISO MTD（Medium Test Dust）兩種，分別以顆粒最長(zhǎng)弦和顆粒投影等效圓面積的直徑定義這兩類標(biāo)準(zhǔn)粉塵顆粒尺寸。
ISO ACFTD是空氣濾清器精細(xì)試驗(yàn)粉塵的英文縮寫，由美國通用汽車公司的AC火花塞分批生產(chǎn)。ISO ACFTD通過收集美國亞利桑那州特定區(qū)域內(nèi)的沙漠沙，經(jīng)球磨后分級(jí)而成，粒徑范圍為1μm —100μm，采用羅勒分析器或激光衍射技術(shù)來測(cè)定每批的平均體積顆粒尺寸分布。目前，ISO ACFTD粉塵已經(jīng)停止生產(chǎn)，逐漸退出顆粒計(jì)數(shù)器校準(zhǔn)領(lǐng)域。
ISO MTD是ISO中級(jí)試驗(yàn)粉塵的英文縮寫，由美國粉末技術(shù)公司進(jìn)行生產(chǎn)。ISO MTD也是通過收集美國亞利桑那州特定區(qū)域內(nèi)的沙漠沙，只不過是采用干式噴磨法加工生產(chǎn)而成，其平均體積顆粒尺寸分布是采用庫爾特多尺寸分析器的電極區(qū)分技術(shù)進(jìn)行測(cè)定的，為了與ISO ACFTD區(qū)別其粒徑采用μm（c）表示，其中（c）是英文“certified”的縮寫，是經(jīng)過驗(yàn)證的意思，粒徑范圍為1μm— 50μm（c）。ISO MTD已經(jīng)在顆粒計(jì)數(shù)器校準(zhǔn)領(lǐng)域中替代ISO ACFTD。
3 顆粒計(jì)數(shù)器校準(zhǔn)油相標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研制
顆粒計(jì)數(shù)器校準(zhǔn)油相標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研制過程中，為了保證批與批之間的均勻性、一致性和穩(wěn)定性，必須對(duì)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的制備工藝、均勻性和穩(wěn)定性評(píng)定要求、定值方法、不確定度評(píng)定方法、包裝方式、檢驗(yàn)規(guī)則等相關(guān)技術(shù)內(nèi)容進(jìn)行統(tǒng)一的規(guī)定和要求。按照J(rèn)JG 1006-1994《一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)技術(shù)規(guī)范》要求，顆粒計(jì)數(shù)器校準(zhǔn)油相標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研制步驟基本有以下四個(gè)方面：首先，選擇合理的制備程序、工藝，并防止外來污染及待定特性量的量值變化，采用滿足顆粒計(jì)數(shù)器校準(zhǔn)特殊要求無色透明平底瓶子分裝包裝儲(chǔ)存，便于在校準(zhǔn)過程中隨時(shí)觀察標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的用量與狀態(tài)；然后按照隨機(jī)數(shù)表由同批制備的樣品中隨機(jī)抽取樣品，組成檢查樣本，進(jìn)行均勻性檢驗(yàn)；再則標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)在規(guī)定的儲(chǔ)存或使用條件下，定期進(jìn)行穩(wěn)定性檢驗(yàn)；最后在均勻性檢驗(yàn)和穩(wěn)定性檢驗(yàn)合格后進(jìn)行定值并評(píng)定不確定度。其中標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)定值方法是標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研制的關(guān)鍵技術(shù)，定值是對(duì)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的賦值。在顆粒計(jì)數(shù)器校準(zhǔn)油相標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)定值方法研究中，國內(nèi)外顆粒度領(lǐng)域基本采用相同原理的方法，采用絕對(duì)測(cè)量方法對(duì)顆粒計(jì)數(shù)器校準(zhǔn)油相標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行定值。一般通過膜分離技術(shù)，將單位體積的顆粒計(jì)數(shù)器校準(zhǔn)油相標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中的固體顆粒收集在超細(xì)的微孔濾膜上，使用光學(xué)顯微鏡或掃描電子顯微鏡采集微孔濾膜上顆粒的特征圖像，采用軟件統(tǒng)計(jì)分析不同顆粒粒徑的數(shù)量及大小，得出最終定值結(jié)果。
顆粒計(jì)數(shù)器校準(zhǔn)油相標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)應(yīng)用匯總
校準(zhǔn)項(xiàng)目 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)名稱 材 質(zhì) 粒徑范圍 驗(yàn)證儀器
尺寸校準(zhǔn) 不規(guī)則形顆粒油相標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì) ISO ACFTD 1μm —100μm PLD-0201
油液顆粒度分析儀
普洛帝服務(wù)中心
ISO MTD 4μm —30μm（c）
規(guī)則形顆粒
油相標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì) 單分散
球形顆粒 2μm —100μm
分辨力 規(guī)則形顆粒
油相標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì) 單分散
球形顆粒 2μm —50μm

4 顆粒計(jì)數(shù)器校準(zhǔn)油相標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)應(yīng)用
顆粒計(jì)數(shù)器校準(zhǔn)油相標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)可用于儀器校準(zhǔn)、評(píng)價(jià)測(cè)量方法和給物質(zhì)賦值等領(lǐng)域，目前主要應(yīng)用于液體自動(dòng)顆粒計(jì)數(shù)器計(jì)量。液體自動(dòng)顆粒計(jì)數(shù)器在使用過程中，由于電子電路的漂移、老化，光學(xué)元件的位移、磨損等，電氣參數(shù)與光學(xué)參數(shù)是處于不斷變化之中的。因此，為了保證測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確可靠，每隔六個(gè)月至一年，必須對(duì)其進(jìn)行校準(zhǔn)，最長(zhǎng)周期不得超過一年。國內(nèi)外根據(jù)液體自動(dòng)顆粒計(jì)數(shù)器的主要性能參數(shù)，制定其計(jì)量項(xiàng)目一般為七個(gè)：尺寸校準(zhǔn)、閾值噪聲水平、取樣體積誤差、體積測(cè)量變動(dòng)系數(shù)、重合誤差極限、流速極限和分辨力，顆粒計(jì)數(shù)器校準(zhǔn)油相標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)主要應(yīng)用于尺寸校準(zhǔn)和分辨力這兩個(gè)項(xiàng)目。
尺寸校準(zhǔn)結(jié)果的準(zhǔn)確與否，對(duì)液體自動(dòng)顆粒計(jì)數(shù)器的測(cè)量結(jié)果起著決定性的影響，是整個(gè)液體自動(dòng)顆粒計(jì)數(shù)器校準(zhǔn)的核心，是每次校準(zhǔn)必不可少的項(xiàng)目。分辯力決定了液體自動(dòng)顆粒計(jì)數(shù)器相鄰兩通道所能檢測(cè)顆粒尺寸的最小差值，對(duì)不同尺寸的顆粒，分辯力是不同的，顆粒尺寸越大，分辯力越好；顆粒尺寸越小，分辯力越差，分辨力測(cè)試是判別儀器的性能優(yōu)劣的最佳參數(shù)。
分辯力采用單分散標(biāo)準(zhǔn)顆粒校準(zhǔn)方法進(jìn)行校準(zhǔn)，尺寸校準(zhǔn)的方法有兩種：?jiǎn)畏稚?biāo)準(zhǔn)顆粒校準(zhǔn)方法和多分散標(biāo)準(zhǔn)顆粒校準(zhǔn)方法。單分散標(biāo)準(zhǔn)顆粒校準(zhǔn)方法是采用近單分散的標(biāo)準(zhǔn)顆粒應(yīng)用半計(jì)數(shù)法或移動(dòng)窗口半計(jì)數(shù)法進(jìn)行校準(zhǔn)的。多分散標(biāo)準(zhǔn)顆粒校準(zhǔn)方法采用多分散不規(guī)則形標(biāo)準(zhǔn)顆粒應(yīng)用顆粒計(jì)數(shù)比較法進(jìn)行校準(zhǔn)。
5 結(jié)論
顆粒計(jì)數(shù)器校準(zhǔn)油相標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)保證顆粒度測(cè)試儀器校準(zhǔn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和一致性，使顆粒度量值正確傳遞，有利于顆粒度領(lǐng)域計(jì)量管理和量值統(tǒng)一，現(xiàn)有的種類與顆粒計(jì)數(shù)器校準(zhǔn)領(lǐng)域目前的技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r基本相適應(yīng)，滿足污染控制領(lǐng)域的計(jì)量量值傳遞體系的服務(wù)需求。然而，隨著顆粒度測(cè)試領(lǐng)域持續(xù)發(fā)展的需要，新型不同種類的顆粒計(jì)數(shù)器校準(zhǔn)油相標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)顆粒研發(fā)與應(yīng)用前景更加廣闊。