山東省地方計量校準規范

JJF（魯）156—2022

機動車排放用顆粒物粒子數量測量儀

校準規范

Specificationforcalibrationofparticulatematterparticlecountmetersfor

motorvehicleemissions

2022—11—09發布2022—12—01實施

山東省市場監督管理局發布

JJF（魯）156-2022

機動車排放用顆粒物粒子數量測量儀校準規范

1范圍

本規范適用于機動車排放用顆粒物粒子數量測量儀（Particulateparticle

countmeterforvehicleemissions）（以下簡稱PN測量儀）的校準。

2引用文件

本規范引用了下列文件：

GB17691重型柴油車污染物排放限值及測量方法（中國第六階段）

GB18352.6輕型汽車污染物排放限值及測量方法（中國第六階段）

HJ1014非道路柴油移動機械污染物排放控制技術要求

ISO15900氣溶膠顆粒粒徑分布測量差分電遷移法(Determinationofparticle

sizedistribution—Differentialelectricalmobilityanalysisforaerosolparticles)

ISO27891氣溶膠顆粒數濃度凝結核粒子計數器的校準(Aerosolparticlenumber

concentration-Calibrationofcondensationparticlecounters)

凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本規范，凡是不注日期的引用

文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本規范。

3術語和計量單位

3.1氣溶膠aerosol

懸浮于氣體中的固體和/或液體顆粒分散體系。

3.2單分散氣溶膠monodisperseaerosol

粒徑分布窄的氣溶膠，單分散性可以通過尺寸分布的幾何標準偏差（GSD）進行

量化，GSD小于或等于1.15。

3.3顆粒物（Particlematter，PM）

在溫度為315K（42℃）~325K（52℃）的稀釋排氣中，由濾紙收集到的所有排

氣成分，主要是碳、冷凝的碳氫化合物、硫酸鹽水合物。

3.4粒子數量（ParticleNumber，PN）

在去除了揮發性物質的稀釋排氣中，所有粒徑超過23nm的粒子總數。

3.5顆粒物粒子數量濃度（Particlenumberconcentration，C）

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在特定壓力及溫度條件下，單位體積內氣溶膠中固體顆粒的數量，單位為cm-3。

3.6凝結核粒子計數器condensationparticlecounter（CPC）

通過工作液（如正丁醇、水、異丙醇）吸附在納米顆粒表面，使其放大到微米

級別后，利用光散射原理測量氣溶膠中顆粒數濃度的設備。

3.7差分電遷移率分類器differentialelectricalmobilityclassifier（DEMC）

能夠根據電遷移率對氣溶膠顆粒選擇和分離，并得到單分散樣品的一種分類器。

3.8截止粒徑（）

???????

PN測量儀檢?測效率為50%時的粒徑，單位為nm。

3.9平坦區flatarea

檢測效率不受粒徑影響的粒徑范圍。

3.10擴散充電法顆粒計數器diffusioncharge（DC）

通過電荷調節器（如電暈絲等）使顆粒帶上平衡電荷，然后通過電學法測量氣

溶膠中顆粒數濃度的設備。

3.11揮發性顆粒去除器volatileparticleremove（VPR）

對初級氣溶膠進行一級熱稀釋，揮發性顆粒去除器及二級冷稀釋，并得到滿足

下游設備測量條件氣溶膠的設備。

3.12顆粒數濃度衰減因子particlenumberconcentrationreductionfactor（PCRF）

VPR上游顆粒數濃度與下游顆粒數濃度之比。本規范所用的顆粒物為燃燒丙烷

產生的碳煙形態顆粒。

3.13揮發性顆粒去除效率volatileparticleremovalefficiency（VRE）

VPR上游揮發性顆粒數濃度與下游揮發性顆粒數濃度之比。本規范中所用的顆

粒物為揮發性顆粒物正四十烷。

3.14整體校準

采樣管、VPR及顆粒計數器等模塊整體與標準器進行比對校準的方法。

3.15分步校準

分別對VPR、顆粒計數器進行校準的方法。

3.16高響應highresponse

在顆粒數濃度達到一定條件下，PN測量儀要求能檢測出顆粒數濃度的最低值。

注：本文件規定該條件為測量空氣顆粒數濃度大于2000cm-3，最低值為1500cm-3。

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4概述

PN測量儀主要用于測量機動車排放氣體中非揮發性固態顆粒的數量濃度。PN

測量儀按測量方式可分為臺架式和便攜式（便攜式PN測量儀以下簡稱PEMS）兩類。

PN測量儀主要包括采樣處理系統和顆粒計數器。其中采樣處理系統包括加熱采

樣管及揮發性顆粒物去除器（VPR），其中VPR由旋風分離器（可選）、一級熱稀釋

器（PND1）、蒸發管或高溫催化汽提器（ET或HCS）、二級冷稀釋器（PND2）（可

選）及沖擊噴嘴（可選）組成。

圖1為PN測量儀結構簡圖。

圖1PN測量儀結構簡圖

5計量特性

5.1零點

5.1.1過濾后零點

顆粒計數器或VPR氣溶膠入口直連高效過濾器時，

對于臺架式PN測量儀，其顆粒粒子數量濃度小于0.1cm-3。

對于PEMS，顆粒粒子數量濃度不高于5000cm-3。

5.1.2零電壓零點

顆粒計數器或VPR氣溶膠入口連接DEMC，且DEMC電壓設置為0V時，

對于臺架式PN測量儀，其顆粒數濃度小于1cm-3。

對于PEMS，顆粒數濃度不高于5000cm-3。

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5.2高響應

>1500cm-3。

5.3流量示值誤差

≤5%。

5.4流量重復性

<2%。

5.5響應時間

<5s。T90

5.6顆粒計數器的計數重復性

≤3%。

5.7檢測效率（限值均對于單分散顆粒）

表1臺架式PN測量儀檢測效率

粒徑(nm)23±141±1平坦區粒徑

檢測效率0.38~0.62>0.90.9~1.1

表2PEMS檢測效率

粒徑（nm）23±130±150±570±5100±10200±10

檢測效率0.2~0.60.3~1.20.6~1.30.7~1.30.7~1.30.5~2.0

注：23nm為變化區顆粒物電遷移率粒徑。

5.8線性度

表3線性度要求

測量儀器斜率標準差SEE判定系數R2

????×?1?1

1

臺架式PN檢測儀+?≤05%max0.9~1.?1(1)≤10%max≥0.97

PEMS≤5%max0.9~1.1(2)≤10%max(3)≥0.95

(1)臺架式PN檢測儀在線性檢查過程中未經過校準系數修正

(2)PEMS在線性檢查過程中已經過校準系數修正

(3)max為標準器測量顆粒數量濃度最大值

注：對于顆粒數濃度量程較大的PEMS，線性度可用幾何平均粒徑為（50~60）nm（幾何標

準差為1.6±0.2）多分散碳黑顆粒檢查。

5.9顆粒數濃度衰減因子（PCRF）

0.95PCRF100<PCRF30≤1.3PCRF100；

0.95PCRF100<PCRF50≤1.2PCRF100；

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。

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0.9<???????<1.1

5.10揮發性顆粒去除效率（VRE）

VRE大于99%（電遷移粒徑為30nm正四十烷顆粒）。

6校準條件

6.1環境要求

6.1.1環境溫度：（10~35）℃；

6.1.2濕度：（20~80）%RH；

6.1.3其他：遠離振動、電磁干擾、避免陽光直射。

6.2校準用儀器設備

6.2.1標準顆粒計數器

標準顆粒計數器為已經過靜電計校準的CPC，其中CPC的截止粒徑為4nm。顆

粒濃度校準結果不確定度優于5%（k=2）。

6.2.2皂膜流量計

測量范圍（0.02~6）L/min，準確度等級不低于1.5級。

6.2.3顆粒發生器

零電壓零點、檢測效率、線性度、顆粒計數器的計數重復性及PCRF等的校準應

選擇燃燒產生碳煙顆粒物的顆粒發生器，其中顆粒發生器輸出模式（即輸出顆粒物

的幾何平均粒徑）可調，發生器輸出體積流量應不低于300L/min。

VRE校準應選擇電加熱式顆粒發生器，顆粒物應為標準正四十烷顆粒。發生器

出口顆粒物經分級器篩分后，所得電遷移粒徑為30nm顆粒物濃度不低于10000

cm-3。

6.2.4氣溶膠調節器

氣溶膠調節器稀釋比應連續可調，且配有揮發性顆粒去除裝置，揮發性顆粒物

去除效率應大于99%。

6.2.5氣溶膠分級器

在（4~600）nm粒徑范圍內，可根據氣溶膠顆粒電遷移率對其進行選擇和分離，

并得到幾何標準偏差小于1.1的單分散氣溶膠樣品。氣溶膠分級器篩分顆粒粒徑偏差

應不低于10%。

顆粒發生器產生的顆粒經氣溶膠分級器分級后，帶多個電荷顆粒分數不得高于

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10%。

6.2.6分流器

分流器偏差范圍為0.95~1.05。

6.2.7高效過濾器

高效過濾器過濾效率對于0.3m顆粒的過濾效率應不小于99.95%。

6.3校準裝置原理圖μ

圖2PN測量儀校準裝置原理圖

圖3用多分散顆粒檢查PEMS線性度校準裝置原理圖

7校準項目和校準方法

7.1零點檢查

零點檢查分為兩種，一種為過濾后零點，即用滿足6.2.7條件的高效過濾器直接

連接在顆粒計數器或VPR進口端檢查零點，第二種為零電壓零點，即當顆粒計數器

或VPR進口端在DEMC后端時，設定DEMC電壓為零，并檢查零點。

7.1.1過濾后零點

將高效過濾器與顆粒計數器或VPR原料氣進氣口端連接，待系統穩定后，連續

測量30次，記錄每次得到的濃度值，按公式（1）計算所得數據的算術平均值，作

為過濾后零點。

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30（1）

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