《空氣負(fù)離子測量儀器性能測試規(guī)范》編制說明

《空氣負(fù)離子測量儀器性能測試規(guī)范》

團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)編制說明

一、工作簡況（包括任務(wù)來源、協(xié)作單位、主要工作過程、主要起草人及其所做的工作等）；

1.任務(wù)來源

本標(biāo)準(zhǔn)由中國氣象服務(wù)協(xié)會提出，由中國氣象服務(wù)協(xié)會歸口，項目于2020年批準(zhǔn)立項，

計劃項目名稱《空氣負(fù)離子測量儀器性能測試規(guī)范》。

該標(biāo)準(zhǔn)由浙江省大氣探測技術(shù)保障中心高級工程師羅昶負(fù)責(zé)，主要起草單位為浙江省大氣

探測技術(shù)保障中心和中國氣象服務(wù)協(xié)會，項目協(xié)作單位為杭州賽瑪信息技術(shù)有限公司、深圳市萬

儀科技有限公司、廣東華風(fēng)銳進(jìn)科技有限公司、北京依派偉業(yè)數(shù)碼科技有限公司、威德創(chuàng)新科技（北

京）有限公司、中國氣象局上海物資管理處、江西省氣象服務(wù)中心、河南省氣象服務(wù)中心。

2.主要工作過程

2.1成立起草組、召開啟動部署會、任務(wù)分工、制定工作計劃

2020年5月，在杭州召開了標(biāo)準(zhǔn)編制工作部署視頻會，成立了編寫組，明確了編寫組人員分

工任務(wù)，確定了標(biāo)準(zhǔn)編制編寫原則和總體思路，制定工作進(jìn)度計劃。

2.2組織調(diào)研、研討咨詢、確定技術(shù)路線

2020年6月-9月，完成標(biāo)準(zhǔn)編寫的前期準(zhǔn)備工作，研究學(xué)習(xí)國內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、指南、規(guī)范等

文件，調(diào)查國內(nèi)外負(fù)離子測量儀技術(shù)現(xiàn)狀，詳細(xì)研討目前負(fù)離子測量儀技術(shù)參數(shù)，廣泛征求各方

意見，初步確定本標(biāo)準(zhǔn)具體技術(shù)參數(shù)、編制思路、框架和內(nèi)容。

2.3技術(shù)參數(shù)的試驗(yàn)、分析和驗(yàn)證

2020年7月-9月，編寫組根據(jù)前期調(diào)研的情況，又組織相關(guān)專家對標(biāo)準(zhǔn)編制的工作進(jìn)展進(jìn)行研

討，特別是對相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的儀器技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行討論研究，以GB/T18809-2019《空氣離子測量儀器

通用規(guī)范》和JIS-B9929-2006《空氣離子密度測定方法》為基礎(chǔ)，開展了大量的實(shí)驗(yàn)、研究和

分析，通過上述大量實(shí)驗(yàn)對負(fù)離子測量儀的性能測試方法進(jìn)行了改進(jìn)完善，對本標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的

各項技術(shù)參數(shù)進(jìn)行了驗(yàn)證研究，形成了本標(biāo)準(zhǔn)中的性能試驗(yàn)方法，證明了本標(biāo)準(zhǔn)確定的各項技

術(shù)參數(shù)的可行性。

2.4完成初稿編寫

2020年9月，項目組在杭州召開會議，對前期試驗(yàn)進(jìn)行了總結(jié)，根據(jù)各項性能測試結(jié)果，完

成測試規(guī)范初稿和編制說明的編寫。

2.5完成征求意見稿

2020年10月根據(jù)GB/T1.1—2020標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分項標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)和編寫的原

則，對初稿進(jìn)行了修改，形成了征求意見稿。同時，對標(biāo)準(zhǔn)編制說明進(jìn)行完善。

1

3.標(biāo)準(zhǔn)主要起草人及其所做的工作

本標(biāo)準(zhǔn)的主要起草人包括：羅昶、屈雅、丁妙增、楊安良、李闖、唐修雄、謝克勇、馮杉、

王珊山、張壘、齊會會、張陽、陸勇、黃鵬良、章煥、夏祎萌、王新偉、李永強(qiáng)、季洪獻(xiàn)、張夢

磊、付裕、安錦華。其分工情況見表1。

表1編寫組成員任務(wù)分工表

序號姓名工作單位職稱工作內(nèi)容

1羅昶浙江省大氣探測技術(shù)保障中心高級工程師負(fù)責(zé)標(biāo)準(zhǔn)總體編寫，協(xié)調(diào)工作組成員工作

2屈雅中國氣象服務(wù)協(xié)會高級工程師負(fù)責(zé)標(biāo)準(zhǔn)編寫質(zhì)量把關(guān)，協(xié)調(diào)各成員工作

3丁妙增浙江省大氣探測技術(shù)保障中心工程師負(fù)責(zé)檢測試驗(yàn)工作，參與主要內(nèi)容起草

4楊安良浙江省大氣探測技術(shù)保障中心高級工程師負(fù)責(zé)測量設(shè)備計量性能的分析和試驗(yàn)

5李闖中國氣象服務(wù)協(xié)會高級工程師負(fù)責(zé)標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容的討論、分析和校對

6唐修雄中國氣象局上海物資管理處高級工程師負(fù)責(zé)測量設(shè)備誤差性能的分析和試驗(yàn)

7謝克勇江西省氣象服務(wù)中心高級工程師負(fù)責(zé)標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容的討論、分析和校對

8馮杉河南省氣象服務(wù)中心高級工程師負(fù)責(zé)標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容的討論、分析和校對

9王珊山杭州賽瑪信息技術(shù)有限公司高級工程師負(fù)責(zé)檢測試驗(yàn)和分析設(shè)備的檢測

10張壘深圳市萬儀科技有限公司高級工程師負(fù)責(zé)檢測設(shè)備參數(shù)分析、調(diào)試和驗(yàn)證

11齊會會廣東華風(fēng)銳進(jìn)科技有限公司工程師負(fù)責(zé)標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容的討論、分析和校對

12張陽北京依派偉業(yè)數(shù)碼科技有限公司高級工程師負(fù)責(zé)檢測設(shè)備參數(shù)分析、調(diào)試和驗(yàn)證

13陸勇威德創(chuàng)新科技（北京）有限公司高級工程師負(fù)責(zé)檢測設(shè)備參數(shù)分析、調(diào)試和驗(yàn)證

14黃鵬良浙江省大氣探測技術(shù)保障中心工程師負(fù)責(zé)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容的討論和修改

15章煥浙江省大氣探測技術(shù)保障中心工程師負(fù)責(zé)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容的討論和修改

16夏祎萌中國氣象服務(wù)協(xié)會工程師負(fù)責(zé)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容的討論和修改

17王新偉河南省氣象服務(wù)中心工程師負(fù)責(zé)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容的討論和修改

18李永強(qiáng)北京依派偉業(yè)數(shù)碼科技有限公司高級工程師負(fù)責(zé)收集、整理相關(guān)資料文獻(xiàn)和意見收集

19季洪獻(xiàn)杭州賽瑪信息技術(shù)有限公司高級工程師負(fù)責(zé)收集、整理相關(guān)資料文獻(xiàn)和意見收集

20張夢磊深圳市萬儀科技有限公司工程師負(fù)責(zé)收集、整理相關(guān)資料文獻(xiàn)和意見收集

21付裕廣東華風(fēng)銳進(jìn)科技有限公司工程師負(fù)責(zé)收集、整理相關(guān)資料文獻(xiàn)和意見收集

22安錦華威德創(chuàng)新科技（北京）有限公司工程師負(fù)責(zé)收集、整理相關(guān)資料文獻(xiàn)和意見收集

二、標(biāo)準(zhǔn)編制原則和確定標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容（如技術(shù)指標(biāo)、參數(shù)、公式、性能要求、試驗(yàn)方法、檢驗(yàn)

規(guī)則等）的論據(jù)（包括試驗(yàn)、統(tǒng)計數(shù)據(jù)），修訂標(biāo)準(zhǔn)時，應(yīng)增列新舊標(biāo)準(zhǔn)水平的對比；

1.編寫原則

本標(biāo)準(zhǔn)以GB/T1.1--2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)和編寫規(guī)則》系列標(biāo)準(zhǔn)

為基礎(chǔ)，遵照我國相關(guān)法律、法規(guī)、規(guī)章、技術(shù)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)及其規(guī)范，以及氣象行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的特點(diǎn)，

本著完整性、統(tǒng)一性、科學(xué)性和實(shí)用性為基本原則進(jìn)行編制。

1.1完整性

本標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)相關(guān)計量法規(guī)要求和空氣負(fù)離子測量相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，明確了量值溯源途徑，規(guī)定

了氣負(fù)離子測量儀器開展測試的適用范圍、測試條件、標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備選擇、測試項目和方法、測

2

試數(shù)據(jù)處理、證書的出具等主要內(nèi)容，內(nèi)容完整，對規(guī)范空氣負(fù)離子測量儀器的測試工作具

有重要指導(dǎo)意義。

1.2統(tǒng)一性

本標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍為目前我國通用的負(fù)離子測量儀器計量性能測試，并參考了國外相關(guān)

儀器設(shè)備，所規(guī)定的技術(shù)要求或指標(biāo)均采用現(xiàn)行有效的國家標(biāo)準(zhǔn)，并結(jié)合當(dāng)前我國目前能達(dá)

到的技術(shù)水平，統(tǒng)一規(guī)定了測試項目和測試方法。

1.3科學(xué)性

本標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)負(fù)離子濃度測量原理，將負(fù)離子濃度溯源至電流、空氣流量及相關(guān)物理量，

經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證，溯源方法科學(xué)合理。另外，對本標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容中的測試項目和測試方法進(jìn)行了

大量試驗(yàn)，對測試結(jié)果進(jìn)行了測量不確定度分析和評估，測量結(jié)果不確定度小于被測儀器最

大允許誤差的1/2，符合我國量值傳遞基本要求，具有很好的科學(xué)合理性。

1.4適用性

本標(biāo)準(zhǔn)適用于當(dāng)前所我國主流負(fù)離子測量設(shè)備的測試，所規(guī)定的測試項目和方法方便可

行。以目前科技水平，可自主制作或采購標(biāo)準(zhǔn)儀器和配套設(shè)備。

2.主要內(nèi)容

2.1標(biāo)準(zhǔn)的編制依據(jù)

本標(biāo)準(zhǔn)主要依據(jù)GB/T18809-2019《空氣離子測量儀器通用規(guī)范》和JIS-B9929-2006《空

氣離子密度測定方法》對空氣負(fù)離子測量的有關(guān)規(guī)定，確定了計量測試相關(guān)的技術(shù)指標(biāo)、測

試方法以及產(chǎn)品應(yīng)符合的其他技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

根據(jù)目前計量技術(shù)，本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的測試方法選擇了量值間接比較測試法。為保證具有良

好的測量重復(fù)性，結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)器具的計量特性，規(guī)定了測試環(huán)境條件、標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備和測試方法。

為保證測量結(jié)果的準(zhǔn)確可靠，結(jié)合量值溯源的可靠性，確定了標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)要求。

結(jié)合目前通用的負(fù)離子濃度測量設(shè)備技術(shù)要求，規(guī)定測試項目主要有測量誤差、響應(yīng)時

間、重復(fù)性和離子遷移率。

2.2主要技術(shù)指標(biāo)及依據(jù)

GB/T18809-2019《空氣離子測量儀器通用規(guī)范》和JIS-B9929-2006《空氣離子密度測定

方法》規(guī)定的測量儀器的主要技術(shù)指標(biāo)，其中GB/T18809-2019中規(guī)定的常見測量技術(shù)指標(biāo)

如表2所示。

3

表2空氣離子濃度示值的準(zhǔn)確度

GB/T18809-2019與JIS-B9929-2006規(guī)定的儀器測量準(zhǔn)確度基本一致。根據(jù)我國量值傳

遞要求，開展測試的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的準(zhǔn)確度（以最大允許誤差表征）一般應(yīng)不超過被測儀器最大

允許誤差的1/3，因此，本標(biāo)準(zhǔn)采用的標(biāo)準(zhǔn)儀器的最大允許誤差規(guī)定不超過±5%。再結(jié)合測

量不確定度要求（開展校準(zhǔn)或測試，其擴(kuò)展不確定度一般不超過被測儀器最大允許誤差的

1/2），確定了配套設(shè)備的技術(shù)要求，并通過試驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證。

2.3性能測試方法

2.3.1量值溯源和傳遞方法

假設(shè)存在恒定負(fù)離子濃度的空氣，則可用于校準(zhǔn)負(fù)離子測量儀。但以目前的科技水平，

產(chǎn)生一個可計量至單個負(fù)離子的空氣十分困難。另外，由于空氣負(fù)離子生命周期短，負(fù)離子

濃度也無法保持長時間恒定。儀器測得的負(fù)離子濃度無法溯源至單位體積內(nèi)空氣中的負(fù)離子

個數(shù)。

測量誤差是測量儀器的主要計量特性。對于負(fù)離子濃度測量誤差，當(dāng)前最有效的方法是

在一個負(fù)離子濃度恒定均勻的負(fù)離子場（負(fù)離子源）中用準(zhǔn)確度高的標(biāo)準(zhǔn)負(fù)離子測量儀與被

校儀器進(jìn)行比較。

由于空氣負(fù)離子測量儀尚無負(fù)離子濃度計量溯源途徑，其準(zhǔn)確度無法驗(yàn)證，無法得到準(zhǔn)

確度高的標(biāo)準(zhǔn)負(fù)離子測量儀。但根據(jù)測量原理可將負(fù)離子測量儀的組成部分單獨(dú)進(jìn)行溯源（見

表3）。

表3負(fù)離子測量儀量值溯源

組件測量參數(shù)溯源量

離子收集器結(jié)構(gòu)尺寸長度、間距等米（m）

離子收集器極化電壓直流電壓值伏特（V）

離子收集器空氣流量氣體流量立方米每秒（m3/s）

微電流計電流（或通過電壓轉(zhuǎn)換）安培（A）

按照GB/T18809-2002或日本國家標(biāo)準(zhǔn)（JISB9929:2006《Standardformeasuringmethods

ofairborneiondensity》），在離子收集器結(jié)構(gòu)尺寸和極化電壓符合標(biāo)準(zhǔn)的情況下，根據(jù)空氣流

量誤差和電流測量誤差可計算出理論上的負(fù)離子濃度測量誤差。空氣負(fù)離子測量儀標(biāo)稱允許

4

誤差一般為±15%至±20%，因此應(yīng)選擇相對測量誤差小于標(biāo)稱允許誤差的負(fù)離子測量儀作為

測試用標(biāo)準(zhǔn)負(fù)離子測量儀。

以標(biāo)準(zhǔn)負(fù)離子測量儀作為校準(zhǔn)用標(biāo)準(zhǔn)器（參考標(biāo)準(zhǔn)）時，需要一個穩(wěn)定的負(fù)離子源用于

量值比較（量值傳遞）。

2.3.2測試環(huán)境

測試環(huán)境主要為室內(nèi)測試環(huán)境條件。由于負(fù)離子濃度測量屬弱電流測量，結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備特

別是微電流計要求的檢測環(huán)境要求，其測試環(huán)境中的溫濕度一般應(yīng)保持恒溫恒濕，且無電磁干

擾。一方面確保標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的準(zhǔn)確可靠，也保證了測量結(jié)果具有良好的重復(fù)性和較小的不確定度。

2.3.3標(biāo)準(zhǔn)測量設(shè)備

測量空氣負(fù)離子含量的測量方法有多種，但目前常用且較為合理的負(fù)離子測量方法為電

容式測量法，空氣負(fù)離子測量儀主要由離子收集器（包括極化板或極化圓筒、收集板或收集

棒、極化電源、吸氣風(fēng)機(jī)等組成）、微電流測量模塊（也可通過電位差計測量電流）、數(shù)據(jù)處

理模塊等組成，其主要工作原理如圖1所示?？諝庖苑€(wěn)定流速通過一個具有恒定電場的固定

空間，空氣中的負(fù)離子在電場作用下發(fā)生遷移并落在收集板（棒）上形成電流，根據(jù)電流大

小計算出采集空氣中的負(fù)離子個數(shù)。

收集板（棒）

進(jìn)氣口吸氣風(fēng)機(jī)

微電流計

極化板（筒）

極化電源

圖1空氣負(fù)離子測量儀工作原理示意圖

由于單個負(fù)離子的電荷量已知（約為1.6×10-19C），可以根據(jù)電流大小和空氣流量計算出

負(fù)離子濃度，其計算公式為：

I

N

qM（1）

式中N為負(fù)離子濃度（ions/cm3），I為測得的電流（A），q為基本電荷量（約為

1.6×10-19C）,M為收集空氣流量（cm3/s）。從公式1可知，負(fù)離子濃度誤差主要來源于空氣

流量測量誤差和電流測量。

因此，依據(jù)GB/T18809-2019或日本國家標(biāo)準(zhǔn)JISB9929:2006《Standardformeasuring

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methodsofairborneiondensity》，只要減少空氣流量和電流測量誤差，從而減小負(fù)離子濃度測

量誤差，可制作標(biāo)準(zhǔn)負(fù)離子測量儀作為檢測用參考標(biāo)準(zhǔn)，則該標(biāo)準(zhǔn)測量儀可用于測試工作用

負(fù)離子測量儀。

根據(jù)電容式負(fù)離子測量原理，制作標(biāo)準(zhǔn)離子收集器，標(biāo)準(zhǔn)離子收集器應(yīng)具有穩(wěn)定均勻的

空氣流場和穩(wěn)定的極化電壓。為此，本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)離子收集器內(nèi)的空氣流場雷諾數(shù)不大于

2300，從而保證收集氣流具有良好的層流性。選擇性能良好的通風(fēng)風(fēng)扇，并通過高精度流量

計測量出空氣流量，使空氣流量誤差控制在±3%以內(nèi)。因離子收集器相當(dāng)于電容，必然存在

泄漏電流，泄漏電流造成的零位應(yīng)不超過50ions/cm3（通過公式1進(jìn)行計算）。

選擇精度為1%的電流皮安表測量離子收集器的電流，可通過公式1計算出負(fù)離子濃度。

因此，測試用標(biāo)準(zhǔn)負(fù)離子測量儀由標(biāo)準(zhǔn)離子收集器和微電流計二部分組成。標(biāo)準(zhǔn)離子收

集器應(yīng)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)并進(jìn)行優(yōu)化，流量誤差優(yōu)于±3%。微電流計選用數(shù)字式皮（飛）安表

（B2983A型），測量精度1%。通過不同結(jié)構(gòu)的離子收集器制作，不同型號的離子收集器與

微電流計聯(lián)接后進(jìn)行示值比較，負(fù)離子濃度示值相對偏差不超過±5%。

極化電壓可根據(jù)極限遷移率公式進(jìn)行計算，依據(jù)GB/T18809-2019和日本國家標(biāo)準(zhǔn)（JIS

B9929:2006《Standardformeasuringmethodsofairborneiondensity》）。雙重圓筒式離子收集

器極限遷移率公式見公式2，平板式離子收集器極限遷移率公式見公式3。

r

Mln1

r2

Ku

2LU（2）

2

dVx

Ku

LU（3）

式中：L為極板長度，d為極板間距，空氣流速為Vx，極化電壓為U。對于雙重圓筒軸

式離子收集器，外圓筒內(nèi)徑為r1，收集電極外徑為r2，收集電極長度為L，極化電壓為U，

空氣流量為M。

取相應(yīng)的極限遷移率，根據(jù)離子收集器中的結(jié)構(gòu)物理參數(shù)，可得到離子收集器的極化電

壓，極化電壓誤差應(yīng)不超過±1%。

為進(jìn)行量值比較，需要一個離子濃度穩(wěn)定均勻，大小連續(xù)可調(diào)，離子粒徑小的負(fù)離子發(fā)

生裝置。為減小測量結(jié)果的不確定度，規(guī)定了負(fù)離子發(fā)生裝置試驗(yàn)區(qū)均勻度：≤5%（≥500

ions/cm3時），波動度：±5%（≥500ions/cm3時）。另外，試驗(yàn)區(qū)風(fēng)場流速應(yīng)盡可能小，一

般小于0.5m/s，以減小測試時對負(fù)離子測量儀收集空氣流量的影響。

6

通過大量試驗(yàn)，在本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)負(fù)離子測量儀和負(fù)離子發(fā)生裝置各項技術(shù)指標(biāo)情況

下，測量結(jié)果的不確定度不超過被測儀器測量誤差的1/2，測試結(jié)果準(zhǔn)確可靠。

2.3.4測試項目

根據(jù)空氣負(fù)離子測量儀工作原理，本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的測試項目主要有測量誤差、響應(yīng)時間、

重復(fù)性和離子遷移率。

測量誤差是計量器具最主要計量特性，儀器負(fù)離子濃度示值誤差是本標(biāo)準(zhǔn)最主要的測試

項目，反映了儀器的測量準(zhǔn)確度。

響應(yīng)時間反映了儀器對量值變化響應(yīng)的靈敏度，由于空氣負(fù)離子生命周期短，要求測量

儀器具有較短的響應(yīng)時間，以實(shí)時監(jiān)測空氣負(fù)離子濃度的變化情況。為此，規(guī)定了響應(yīng)時間

作為測試項目。

對儀器的重復(fù)性進(jìn)行測試，主要用于驗(yàn)證測量儀器對同一被測量（負(fù)離子濃度值）測量

的一致性情況。

儀器的離子遷移率大小反映了離子收集器能收集空氣中離子粒徑在大小，人們一般關(guān)注

小粒徑負(fù)離子，因此，對負(fù)離子測量儀的極限遷移率進(jìn)行測試是十分必要的。

2.3.5性能測試

2.3.5.1測量誤差

通過負(fù)離子發(fā)生裝置產(chǎn)生一個穩(wěn)定均勻負(fù)離子場，標(biāo)準(zhǔn)負(fù)離子測量儀和被測負(fù)離子測量

儀在同一負(fù)離子場中測量負(fù)離子濃度值，以標(biāo)準(zhǔn)負(fù)離子測量儀示值作為參考標(biāo)準(zhǔn)值，取穩(wěn)定

期間的各儀器示值平均值的差值作為測量誤差，并以相對測量誤差作為測試結(jié)果。

2.3.5.2響應(yīng)時間

調(diào)整負(fù)離子濃度發(fā)生裝置試驗(yàn)區(qū)負(fù)離子濃度至規(guī)定值（取1000ions/cm3），被測負(fù)離子

測量儀穩(wěn)定5min后，調(diào)節(jié)試驗(yàn)區(qū)負(fù)離子濃度快速升至10000ions/cm3，用秒表測量負(fù)離子測量

儀示值升至7000ions/cm3時所需時間（70%響應(yīng)）。關(guān)閉負(fù)氧離子濃度發(fā)生裝置使負(fù)離子濃度

下降，用秒表測量負(fù)氧離子監(jiān)測儀示值從高值降至1000ions/cm3時所需時間。以測得的時間

的平均值作為響應(yīng)時間。

2.3.5.3重復(fù)性

開啟負(fù)離子發(fā)生裝置，將負(fù)離子濃度穩(wěn)定至一測試值（如3000ions/cm3），穩(wěn)定后同時讀

取標(biāo)準(zhǔn)負(fù)離子測量儀和被校儀器示值。重復(fù)測量10次。以10次測量誤差的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差作為

該測量點(diǎn)儀器重復(fù)性。

7

2.3.5.4離子遷移率

測量被測儀器的空氣流量、收集器物理結(jié)構(gòu)尺寸和極化電壓，用空氣流量計測量被測儀器離

子收集器的空氣流量，重復(fù)測量3次，取算術(shù)平均值作為被測儀器的空氣收集流量。用游標(biāo)卡尺測

量離子收集器極化板和收集板的長度、寬度和間距（或極化筒內(nèi)徑、收集棒外徑和長度）。用直

流電壓計測量極化電壓，重復(fù)測量2次，取算術(shù)平均值作為被測儀器的極化電壓。將測得的結(jié)果按

公式2或公式3計算出儀器的極限離子遷移率。

2.4測試報告

根據(jù)相關(guān)計量法規(guī)或規(guī)范要求，結(jié)出參考測試報告編寫格式（包括測試記錄格式）。

三、主要試驗(yàn)（或驗(yàn)證）的分析、綜述報告，技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證，預(yù)期的經(jīng)濟(jì)效果；

3.1試驗(yàn)驗(yàn)證

3.1.1標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備

本標(biāo)準(zhǔn)編制時，測試時的參考標(biāo)準(zhǔn)離子收集器基本情況見表4、表5。

表4圓筒式離子收集器技術(shù)參數(shù)

離子收集器類型KS型離子收集器SM型離子收集器

外筒內(nèi)徑（cm）1.60.9

技收集棒外徑（cm）0.80.4

術(shù)收集棒長度（cm）16.057.5

參空氣流量（m3/h）2.46,2.411.55,1.59

數(shù)極化電壓（V）11.75,11.5118.53,19.01

極限遷移率（cm2/V.s）0.40.4

注：各型號離子收集器均制作2套，因風(fēng)扇原因，流量略有差異。

表5平板式離子收集器技術(shù)參數(shù)

離子收集器類型KS-F型離子收集器1KS-F型離子收集器2

極板寬度（cm）3.23.2

技極板長度（cm）6.86.8

術(shù)極板間距（cm）0.70.7

參空氣流量（m3/h）4.0674.195

數(shù)極化電壓（V）17.2017.74

極限遷移率（cm2/V.s）0.40.4

其中KS雙重圓筒式離子收集器剖面圖如圖2所示。

8

圖2KS雙重圓筒式離子收集器剖面圖

SM雙重圓筒式離子收集器如圖3所示。

圖3KS雙重圓筒式離子收集器

平板式離子收集器剖面圖如圖4所示。

圖4平板式離子收集器剖面圖

從公式1可知，當(dāng)離子收集器采集的空氣流量為一定值后，其電流與負(fù)離子濃度

為線性等比關(guān)系。由于風(fēng)扇性能的不一致，各收集器流量不同，對每個收集器流量用

超聲波流量計測量后（測量準(zhǔn)確度優(yōu)于2%），再根據(jù)公式1計算出轉(zhuǎn)換系數(shù)。

其流量測量結(jié)果和轉(zhuǎn)換系數(shù)見表6。

表6離子收集器流量及離子濃度轉(zhuǎn)換系數(shù)

類型儀器型號/編號空氣流量(m3/h)轉(zhuǎn)換系數(shù)K極化電壓(V)

雙重圓筒式KS-Y/KSY012.469.1511.75

KS-Y/KSY022.419.3411.51

SM-Y/SMY031.5514.5218.53

SM-Y/SMY041.5914.1519.01

平板式KS-F/KSF014.076.3217.20

KS-F/KSF024.206.1317.74

3.1.2試驗(yàn)環(huán)境條件

試驗(yàn)時環(huán)境溫濕度及風(fēng)速：20.7℃，68%RH，0.5m/s。

9

3.1.3測量誤差試驗(yàn)

3.1.3.1日本COM3400型離子測量儀測試

取標(biāo)準(zhǔn)離子收集器（SM01）與微電流計作為參考標(biāo)準(zhǔn)，測試日本COM3400型離

子測量儀的（1#）測量誤差，離子遷移率取0.4cm2/V.s。

測量結(jié)果見圖5。

圖5SM型收集器與COM3400型離子測量儀測試結(jié)果

取平板型收集器和微電流計作為參考標(biāo)準(zhǔn)，與COM3400型儀器進(jìn)行比較，其測試

結(jié)果見圖6。

圖6平板型收集器與COM3400型離子測量儀測試結(jié)果

3.1.1.2德國IM806型離子測量儀測試

2

IM806型離子測量儀極限遷移率為0.5cm/V.s，取標(biāo)準(zhǔn)離子收集器（SM02）與

2

微電流計作為參考標(biāo)準(zhǔn)（極限遷移率設(shè)置為0.5cm/V.s），測試結(jié)果見圖7。

10

圖7SM型收集器與IM806型離子測量儀測試結(jié)果

取平板型收集器和微電流計作為參考標(biāo)準(zhǔn)，與IM806型離子測量儀進(jìn)行比較，其

測試結(jié)果見圖8。

圖8平板型收集器與IM806型離子測量儀測試結(jié)果

3.1.1.3ONETEST-500型離子測量儀測試

ONETEST-500型離子測量儀如圖9所示。

圖9ONETEST-500型離子測量儀

使用平板型收集器與儀器進(jìn)行測試，結(jié)果如圖10所示。

11

圖10ONETEST-500型離子測量儀

3.1.1.4WST型負(fù)離子測量儀測試

使用平板型收集器與儀器進(jìn)行測試，結(jié)果如圖11所示。

圖11WST型負(fù)離子測量儀測試結(jié)果

3.1.4測量重復(fù)性

取平板型收集器與德國儀器進(jìn)行比較測量，測量過程中各測試點(diǎn)穩(wěn)定期間等間

隔讀取測量值，測得結(jié)果如表7所示。

表7重復(fù)性試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)點(diǎn)1試驗(yàn)點(diǎn)2試驗(yàn)點(diǎn)3試驗(yàn)點(diǎn)4

序號

參考值儀器示值相對誤差參考值儀器示值相對誤差參考值儀器示值相對誤差參考值儀器示值相對誤差

27733676819-0.7%56656570720.7%23600247705.0%119312434.2%

37896878199-1.0%57559580770.9%24122241820.2%12121195-1.4%

47880877121-2.1%55589566161.8%23782238320.2%119312454.4%

12

58038878354-2.5%55774568822.0%22904234182.2%114911651.4%

68030279507-1.0%5753856213-2.3%23544240852.3%11811149-2.7%

77956976213-4.2%5588954858-1.8%22625235994.3%108110941.2%

87903978005-1.3%54742554751.3%23662236640.0%107011134.0%

97909978339-1.0%5774957078-1.2%2520425004-0.8%11971192-0.4%

107841676557-2.4%5727556344-1.6%25119253811.0%116311801.5%

平均值7926577865-1.8%56721567170.0%23909243561.9%1164.31179.81.4%

標(biāo)準(zhǔn)偏差1.0%1.5%2.0%2.3%

從表7可看出，不同測試點(diǎn)相對誤差的標(biāo)準(zhǔn)偏差略有不同，負(fù)離子濃度越大，

其標(biāo)準(zhǔn)偏差越小，但均不大于2.3%，以10次測量示值的平均值作為測量結(jié)果，則測

量結(jié)果重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為。

3.1.5響應(yīng)時間（70％響應(yīng)）

調(diào)節(jié)負(fù)離子濃度發(fā)生裝置試驗(yàn)區(qū)負(fù)離子濃度至1000ions/cm3，被測負(fù)離子測量

儀穩(wěn)定5min后，調(diào)節(jié)試驗(yàn)區(qū)負(fù)離子濃度快速升至10000ions/cm3以上，用秒表測量

負(fù)離子測量儀示值升至7000ions/cm3時所需時間。關(guān)閉負(fù)氧離子濃度發(fā)生裝置使負(fù)

離子濃度下降，用秒表測量負(fù)氧離子監(jiān)測儀示值從高值降至1000ions/cm3時所需時

間。

任取一儀器進(jìn)行響應(yīng)時間測試，結(jié)果如圖12和圖13所示。

圖12響應(yīng)時間測試（上升）

圖13響應(yīng)時間測試（下降）

13

從圖12可知，負(fù)離子濃度上升時，儀器響應(yīng)時間約5s。從圖13可知，負(fù)離子濃

度下降時，響應(yīng)時間約10s。

3.1.6離子遷移率

以表4為例，外筒內(nèi)徑為1.6（cm）,收集棒外徑為0.8（cm），收集棒長度為16.05

3

（cm），空氣流量2.46（m/h）,極化電壓11.75（V）,則根據(jù)公式2，極限遷移率Ku

為：

2

Ku==0.3999（cm/(v.s)）

3.2不確定度分析與評定

3.2.1測量結(jié)果重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度

取平板型收集器與德國儀器進(jìn)行比較測量，測量過程中各測試點(diǎn)穩(wěn)定期間等

間隔讀取測量值，測得結(jié)果如表8所示。

表8重復(fù)性試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)點(diǎn)1試驗(yàn)點(diǎn)2試驗(yàn)點(diǎn)3試驗(yàn)點(diǎn)4

序號

參考值儀器示值相對誤差參考值儀器示值相對誤差參考值儀器示值相對誤差參考值儀器示值相對誤差

27733676819-0.7%56656570720.7%23600247705.0%119312434.2%

37896878199-1.0%57559580770.9%24122241820.2%12121195-1.4%

47880877121-2.1%55589566161.8%23782238320.2%119312454.4%

58038878354-2.5%55774568822.0%22904234182.2%114911651.4%

68030279507-1.0%5753856213-2.3%23544240852.3%11811149-2.7%

77956976213-4.2%5588954858-1.8%22625235994.3%108110941.2%

87903978005-1.3%54742554751.3%23662236640.0%107011134.0%

97909978339-1.0%5774957078-1.2%2520425004-0.8%11971192-0.4%

107841676557-2.4%5727556344-1.6%25119253811.0%116311801.5%

平均值7926577865-1.8%56721567170.0%23909243561.9%1164.31179.81.4%

標(biāo)準(zhǔn)偏差1.0%1.5%2.0%2.3%

從表8可看出，不同測試點(diǎn)相對誤差的標(biāo)準(zhǔn)偏差略有不同，負(fù)離子濃度越大，

其標(biāo)準(zhǔn)偏差越小，但均不大于2.3%，以10次測量示值的平均值作為測量結(jié)果，則測

量結(jié)果重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為。

3.2.2參考標(biāo)準(zhǔn)測量誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度

各離子收集器與微電流計作為參考標(biāo)準(zhǔn)，各標(biāo)準(zhǔn)離子收集器測量結(jié)果的相對偏

差不超過±5%。按最大允許誤差±5%作為引入不確定分量因子，則參考標(biāo)準(zhǔn)測量誤差

引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為。

14

3.2.3均勻度引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度

測試時，參考標(biāo)準(zhǔn)與被測儀器收集器處于相鄰位置，根據(jù)離子發(fā)生裝置負(fù)離子

濃度分布特性，其均勻度不超過2%。因此，由均勻度引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為。

3.2.4因風(fēng)場風(fēng)速大小引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度

在負(fù)離子發(fā)生裝置工作試驗(yàn)區(qū)，流場風(fēng)速約0.5m/s。由于風(fēng)場的存在，必然對