JJF（京）

中華人民共和國地方計量技術(shù)規(guī)范

JJF（京）78－2021

PM10和PM2.5切割器校準(zhǔn)規(guī)范

CalibrationSpecificationforParticleSeparateDeviceof

PM10andPM2.5

2021-4-2發(fā)布2021-5-2實施

北京市市場監(jiān)督管理局發(fā)布

JJF（京）78-2021

PM10和PM2.5切割器校準(zhǔn)規(guī)范

1適用范圍

本規(guī)范適用于額定采樣流量為16.7L/min的PM10和PM2.5切割器的校準(zhǔn)，其

他采樣流量的切割器可以參照。

2術(shù)語和定義

空氣動力學(xué)直徑aerodynamicdiameter

3

指單位密度（ρ0=1g/cm）的球體，在靜止空氣中作低雷諾數(shù)運動時，達(dá)到與

實際粒子相同的最終沉降速度時的直徑。

顆粒物（粒徑小于等于10μm）particulatematter（PM10）

空氣動力學(xué)直徑小于或等于10μm的氣溶膠粒子。

顆粒物（粒徑小于等于2.5μm）particulatematter（PM2.5）

空氣動力學(xué)直徑小于或等于2.5μm的氣溶膠粒子。

50%切割粒徑（Da50）50%cutpoint

指切割器對顆粒物的捕集效率為50%時所對應(yīng)的粒子空氣動力學(xué)直徑。

捕集效率的幾何標(biāo)準(zhǔn)差（σg）geometricstandarddeviationofsamplingefficiency

切割器對顆粒物的捕集效率為16%時對應(yīng)的粒子空氣動力學(xué)直徑Da16與捕

集效率為50%時對應(yīng)的粒子空氣動力學(xué)直徑Da50的比值；捕集效率為50%時對

應(yīng)的粒子空氣動力學(xué)直徑Da50與捕集效率為84%時對應(yīng)的粒子空氣動力學(xué)直徑

Da84的比值。

3概述

PM10和PM2.5切割器是PM10和PM2.5監(jiān)測儀或采樣器上可拆裝、組合的重

要器件。PM10切割器是指對環(huán)境空氣中空氣動力學(xué)直徑小于等于10μm的顆粒

物具有分離功能的器件。PM2.5切割器是指對環(huán)境空氣中空氣動力學(xué)直徑小于等

于2.5μm的顆粒物具有分離功能的器件。工作原理是利用不同動力學(xué)直徑的粒

子運動慣性和軌跡的不同，將不同粒徑粒子進(jìn)行分離；根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同又分為旋

風(fēng)式、撞擊式、虛擬撞擊式等。

4計量特性

50%切割粒徑（Da50）

PM10切割器：Da50=（10±0.5）μm。

1

JJF（京）78-2021

PM2.5切割器：Da50=（2.5±0.2）μm。

捕集效率的幾何標(biāo)準(zhǔn)差

PM10切割器：σg=1.5±0.1。

PM2.5切割器：σg=1.2±0.1。

注：以上指標(biāo)不適用于合格判定，僅供參考。

5校準(zhǔn)條件

環(huán)境條件

溫度(15～30)℃，相對濕度≤85%。

校準(zhǔn)用標(biāo)準(zhǔn)器及配套設(shè)備

5.2.1單分散顆粒物標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)

校準(zhǔn)過程中使用的國家有證單分散顆粒物標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的粒徑要求見表1及表

2，粒子粒徑的擴(kuò)展不確定度Ur≤3%（k=2）。

表1.PM10實驗粒子的粒徑要求

實驗粒子的空氣動力學(xué)直徑Da（μm）

12345678

3±0.55±0.57±0.59±0.511±1.013±1.015±1.017±1.0

表2.PM2.5實驗粒子的粒徑要求

實驗粒子的空氣動力學(xué)直徑Da（μm）

12345678

1.5±0.252.0±0.252.2±0.252.5±0.252.8±0.253.0±0.253.5±0.254.0±0.5

5.2.2空氣動力學(xué)粒徑譜儀

空氣動力學(xué)粒徑測量范圍：（0.5～20）μm，粒徑測量結(jié)果擴(kuò)展不確定度：

Ur≤10%(k=2)，顆粒計數(shù)重復(fù)性≤5%。

5.2.3切割器校準(zhǔn)裝置

產(chǎn)生的顆粒物氣溶膠濃度在一個檢測周期內(nèi)穩(wěn)定性偏差≤5%，均勻性偏差≤

5%。

6校準(zhǔn)項目和校準(zhǔn)方法

50%切割粒徑

2

JJF（京）78-2021

6.1.1捕集效率

依次選擇5.2.1中8種粒徑的一種粒子，發(fā)生均勻、穩(wěn)定的氣溶膠，待濃度

及待測切割器的采樣流量穩(wěn)定后，利用氣溶膠粒徑譜儀檢測切割器上游（參比管

路）和下游的氣溶膠濃度，記錄為C1ij和C2ij。根據(jù)公式（1）計算捕集效率ηij。

式中：

C2ij

ij=100%（1）

C1ij

ηij--------每個粒徑點單次測量的捕集效率，%；

3

C1ij--------切割器上游的單分散顆粒物濃度，/m；

3

C2ij--------切割器下游的單分散顆粒物濃度，/m；

i--------發(fā)生的氣溶膠粒徑點（i=1，2…8）；

j--------每個粒徑點測量的次數(shù)（j=1，2，3）。

每個粒徑重復(fù)3次，如果3次測量結(jié)果的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差≤10%，按公式（2）

計算8個粒徑點3次測量結(jié)果的平均值，作為該粒徑的捕集效率。如果3次測量

結(jié)果的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差>10%，需要重新測量。

式中：

3

ij（2）

=100%j=1

i3

i--------每個粒徑點捕集效率的平均值（i=1～8），%。

6.1.2捕集效率曲線

將得到的8個捕集效率平均值作為縱坐標(biāo)，對應(yīng)的氣溶膠空氣動力學(xué)粒徑作

為橫坐標(biāo)，進(jìn)行擬合得到捕集效率曲線。

6.1.350%切割粒徑

通過捕集效率曲線，得到切割器捕集效率為50%對應(yīng)的空氣動力學(xué)粒徑為50%

切割粒徑Da50。

捕集效率的幾何標(biāo)準(zhǔn)差

通過捕集效率曲線，得到切割器捕集效率為16%、50%、84%時對應(yīng)的空氣

動力學(xué)直徑Da16、Da50、Da84，利用公式（3）和公式（4）計算捕集效率的幾何

標(biāo)準(zhǔn)差σg。

3

JJF（京）78-2021

7校準(zhǔn)結(jié)果表達(dá)

Da16

g=（3）

Da

50

Da

=50（）

g4

Da84

校準(zhǔn)結(jié)果應(yīng)在校準(zhǔn)證書或校準(zhǔn)報告上反映，校準(zhǔn)證書或報告至少包括以下信

息：

a)標(biāo)題，如“校準(zhǔn)證書”或“校準(zhǔn)報告”；

b)實驗室名稱和地址；

c)進(jìn)行校準(zhǔn)的地點（如果不在實驗室內(nèi)進(jìn)行校準(zhǔn)）；

d)證書或報告的惟一性標(biāo)識（如編號），每頁及總頁數(shù)的標(biāo)識；

e)送校單位的名稱和地址；

f)被校對象的描述和明確標(biāo)識；

g)進(jìn)行校準(zhǔn)的日期，如果與校準(zhǔn)結(jié)果的有效性和應(yīng)用有關(guān)時，應(yīng)說明被校對象

的接受日期；

h)如果與校準(zhǔn)結(jié)果的有效性和應(yīng)用有關(guān)時，應(yīng)對抽樣程序進(jìn)行說明。校準(zhǔn)環(huán)境

的描述；

i)對校準(zhǔn)所依據(jù)的技術(shù)規(guī)范的標(biāo)識，包括名稱及代碼；

j)本次校準(zhǔn)所用測量標(biāo)準(zhǔn)的溯源性及有效性說明；

k)校準(zhǔn)環(huán)境的描述；

l)校準(zhǔn)結(jié)果及測量不確定度的說明

m)校準(zhǔn)證書或校準(zhǔn)報告簽發(fā)人的簽名、職務(wù)或等效標(biāo)識、以及簽發(fā)日期；

n)校準(zhǔn)結(jié)果僅對被校對象有效的聲明；

o)未經(jīng)實驗室書面批準(zhǔn)，不得部分復(fù)制證書或報告的聲明。

8復(fù)校時間間隔

由于復(fù)校時間間隔的長短是由儀器的使用情況、使用者、儀器本身質(zhì)量等因

素所決定，因此送校單位可根據(jù)實際使用情況自主決定復(fù)校時間間隔，建議不超

過3年。如果對儀器的檢測數(shù)據(jù)有懷疑或儀器更換主要部件及修理后，應(yīng)對儀器

重新校準(zhǔn)。

4

JJF（京）78-2021

附錄A

PM10和PM2.5切割器校準(zhǔn)原始記錄表格（推薦）

送校單位：儀器名稱：

儀器型號：儀器編號：制造廠商：

測量原理：____________測量范圍：___

校準(zhǔn)環(huán)境溫度：℃濕度：%RH

校準(zhǔn)用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)：

標(biāo)物名稱標(biāo)物型號標(biāo)物不確定度證書編號有效日期

1、50%切割粒徑（Da50）及切割器捕集效率的幾何標(biāo)準(zhǔn)差（σg）

單分散顆粒物當(dāng)量粒徑（μm）

序號12345678

當(dāng)量粒徑

（μm）

捕集效率

測得值

平均值

相對標(biāo)準(zhǔn)

偏差

Da16

Da50

Da84

σg

校準(zhǔn)：___________核驗：___________日期：______________

5

JJF（京）78-2021

附錄B

PM10和PM2.5切割器校準(zhǔn)證書內(nèi)頁

證書編號：×××××-×××××

校準(zhǔn)結(jié)果

校準(zhǔn)項目技術(shù)要求校準(zhǔn)結(jié)果

PM10：（10.0±0.5）μm

50%切割粒徑（Da50）

PM2.5：（2.5±0.2）μm

PM10：1.5±0.1

切割器捕集效率的幾何標(biāo)準(zhǔn)差（σg）

PM2.5：1.2±0.1

第×頁共×頁

6

JJF（京）78-2021

附錄C

PM10和PM2.5切割器校準(zhǔn)裝置結(jié)構(gòu)圖

切割器校準(zhǔn)裝置根據(jù)結(jié)構(gòu)不同，可分為靜態(tài)箱法和分流法。校準(zhǔn)切割器時，

將切割器放入校準(zhǔn)裝置中，按照下圖連接切割器和空氣動力學(xué)粒徑譜儀等，切割

器應(yīng)豎直放置。圖1是靜態(tài)箱法切割器校準(zhǔn)裝置示意圖，圖2是分流法切割器校

準(zhǔn)裝置示意圖。

圖1.靜態(tài)箱法切割器校準(zhǔn)裝置示意圖

1-靜態(tài)箱，2-PM10/PM2.5切割器，3-參比管路，4-電磁閥，5-空氣動力學(xué)粒徑譜

儀

圖2.分流法切割器校準(zhǔn)裝置示意圖

1-混勻艙，2-電磁閥，3-PM10/PM2.5切割器，4-參比管路，5-空氣動力學(xué)粒徑譜

儀

7

JJF（京）78-2021

附錄D

Da50的測量結(jié)果不確定度評定示例

D.1概述

D.1.1測量方法

分別測量不同粒徑顆粒物捕集效率，做捕集效率曲線，得到切割器捕集效率

為50%對應(yīng)的空氣動力學(xué)粒徑為50%切割粒徑Da50。

D.1.2不確定度評定依據(jù)

JJF1059.1-2012測量不確定度評定與表示技術(shù)規(guī)范；

JJF1059.2-2012用蒙特卡洛法評定測量不確定度技術(shù)規(guī)范。

D.2測量模型

=x50?x50S（D.1）

式中：

x50--被檢切割器捕集效率為50%時的空氣動力學(xué)粒徑標(biāo)稱值，μm；

x50S--由捕集效率曲線得到的捕集效率為50%時的空氣動力學(xué)粒徑實測值，

μm；

δ--捕集效率為50%時的空氣動力學(xué)粒徑示值誤差，μm。

D.3不確定度來源

影響Da50的不確定度的因素有：

——捕集效率測量的不確定度；

——捕集效率曲線擬合引入的不確定度；

——顆粒物粒徑引入的不確定度。

D.3.1捕集效率測量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度

捕集效率測量模型：

?+?+?

?=123（D.2）

3

式中：y1、y2、y3為3次測量PM2.5切割器的捕集效率。

8

JJF（京）78-2021

不確定度計算公式：

22

?(?)=√[?a(?)]+[?b(?)]（D.3）

式中：u(y)、ua(y)、ub(y)分別為捕集效率的不確定度，以及其測量重復(fù)性和

切割器評價裝置引入的不確定度分量。

D.3.1.1測量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度

測量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度采用A類評定的方法。校準(zhǔn)時測量3次，

測量次數(shù)較少，因此用極差法按式（D.4）計算重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度。因

4號粒子的空氣動力學(xué)當(dāng)量直徑與PM2.5的粒徑最相近，由4號標(biāo)準(zhǔn)粒子的測量

數(shù)據(jù)計算捕集效率測量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度。

?max?min

?(?)===1.06%（D.4）

??√??√?

式中：R為極差；C為極差系數(shù)，測量次數(shù)為3時取1.69；n為測量次數(shù)，n=3。

D.3.1.2切割器評價裝置引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度

單次捕集效率的測量模型：

?

?=1×100%（D.5）

?2

式中：C1和C2為同一氣溶膠測量裝置得到的PM2.5切割器上下游的氣溶膠

濃度。

由氣溶膠測量裝置的校準(zhǔn)證書可知其測量不確定度u(c)=5%，k=2。所以，由

式(D.5)得ub,rel(y)=√2uu(c)/2=3.54%，換算成絕對量值得不確定度

ub(y)=3.54%×50.57=1.79%。

D.3.1.3捕集效率的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

由式（D.2）計算合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

22

?1(?)=√[?a(?)]+[?b(?)]=2.08%（D.6）

D.3.2捕集效率擬合曲線的標(biāo)準(zhǔn)不確定度

我國現(xiàn)有8種標(biāo)準(zhǔn)粒子，信息如表1所示，采用這8種標(biāo)準(zhǔn)粒子分別測量

出捕集效率，可對著8個捕集效率進(jìn)行曲線擬合，從而得到捕集效率的擬合曲線，

通過擬合曲線可以推算出50%切割效率所對應(yīng)的切割粒徑。擬合曲線方式多樣化，

現(xiàn)以反向非對稱S形方程（AReverseAsymmetricSigmoidEquation）作為擬合曲

線，提供不確定度計算范例。

9

JJF（京）78-2021

標(biāo)準(zhǔn)粒子粒徑與該粒徑的捕集效率之間的關(guān)系式：

??

?+???(21/??1)??

?=?+?{1?[1+???()]}(D.7)

?

式中：a、b、c、d、f為5個常數(shù)；x為標(biāo)準(zhǔn)粒子粒徑；y為該粒徑的捕集效率。

取y=50%，代入式（D.7），計算得到切割效率為50%處的切割粒徑，即為

PM2.5切割粒徑不確定度評定的測量模型（D.8）。

1

????1/?

?=?????(2??1)+???[(1?)?1](D.8)

50?

為了求得PM2.5切割粒徑不確定度，隨機(jī)選取盡可能多的數(shù)據(jù)，利用公式（D.8）

確定常數(shù)a、b、c、d、f、x50的值，由于篇幅受限，僅將計算結(jié)果列于表2。

表1.PM2.5切割器用國家有證單分散