摘要：基于微型孔板流量計原理設(shè)計的浮游菌采樣器流量測量裝置，具有壓損低，流量測量穩(wěn)定性好，精度高。帶溫度、大氣壓補(bǔ)償功能，通過調(diào)整流量校正系數(shù)修正至標(biāo)準(zhǔn)流量，校準(zhǔn)方便。
0、引言：
    浮游菌采樣器是用來測量空氣中浮游微生物的儀器。儀器通過吸氣裝置將空氣通過多孔采樣頭或狹縫吸入，撞擊到培養(yǎng)皿上，空氣中的微生物即被“捕獲”到瓊脂培養(yǎng)基上。再將培養(yǎng)基在微生物培養(yǎng)箱內(nèi)培養(yǎng)，通過計數(shù)即可得出空氣中微生物含量。儀器可廣泛應(yīng)用于制藥工業(yè)、食品工業(yè)、飲料自來水、藥檢所、衛(wèi)生防疫、醫(yī)院、公共場所等有關(guān)行業(yè)和部門。
    浮游菌采樣器作為一種成熟的儀器已經(jīng)在企業(yè)、實驗室廣泛使用。隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展和經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)深化轉(zhuǎn)型，在暖通空調(diào)、凈化技術(shù)等行業(yè)與國外的差距逐漸縮小，特別在潔凈、微生物監(jiān)測、測量方面，以蘇州、吳江地區(qū)的潔凈產(chǎn)品相關(guān)企業(yè)發(fā)展迅速。然而這些企業(yè)雖然能生產(chǎn)浮游菌采樣器，但是他們用來檢測流量的標(biāo)準(zhǔn)裝置要么是購買從國外進(jìn)口的設(shè)備，價格高，且由于標(biāo)準(zhǔn)裝置采用葉輪風(fēng)速儀的原理會因為使用環(huán)境差導(dǎo)致流量值逐漸偏低，而返回國外調(diào)整，周期長，費(fèi)用高。要么自己制造的簡陋的設(shè)備，精度低穩(wěn)定性差，生產(chǎn)的產(chǎn)品經(jīng)常被檢出不合格而退貨。為更好的推動企業(yè)技術(shù)革新進(jìn)程中的質(zhì)量控制問題，降低企業(yè)檢測成本，研發(fā)低成本的浮游菌采樣器的流量測量裝置具有重大現(xiàn)實意義。

1、浮游菌采樣器流量測量裝置的原理：
    浮游菌采樣器流量測量裝置(以下簡稱測量裝置)是基于微型孔板流量計原理設(shè)計的?？装宀顗菏搅髁坑嬕活悮v史悠久、用量***大的流量計，以節(jié)流裝置作為檢測件的差壓式流量計則是其中***廣泛應(yīng)用的一類流量計。我們稱之為節(jié)流差壓式流量計，他的應(yīng)用范圍之廣至今尚無任何一類流量計可與之相比。所有的單相流體，包括液、氣、蒸汽等皆可測量。部分混合相流體，如氣固、氣液、液固等亦可應(yīng)用，一般工業(yè)生產(chǎn)中管徑、工作狀態(tài)(溫度、壓力)皆可測量，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置(如孔板、噴嘴)是全世界通用的，并得到國際計量組織認(rèn)可(ISO05167)。其流量計算公式如下：

  式中:9，為采樣流量，m3/h; C為流出系數(shù);夕為直徑比:刀=d/D a。為膨脹系數(shù);d為孔板節(jié)流孔直徑，m; D為孔板管道直徑，m;如為孔板上游取壓口與下游取壓口壓差，Pa; P為在測量流量時的溫度和壓力下的流體密度，kg/m3。
  考慮到理論計算與實際測量存在的差異，按照浮游菌采樣器的采樣條件，為保證流量測量精度，按照流量(20一100) IJmin,   (100一500) I}min}  (500一1000) L/min 3段，分別預(yù)設(shè)校正系數(shù)為K,、吸、長    式中:K為流量校正系數(shù)，按照(20一loo)L/min,  (100一500) L/min,   (500一1000)L/min分別為K, ,暇、長，數(shù)值無需計算，可以通過在流量標(biāo)準(zhǔn)裝置上比對得出。

2、測量裝置的設(shè)計：
    測量裝置的設(shè)計，主要依據(jù)GB/T 2624.2-2006/ISO 5167-2:2003((用安裝在圓形截面管道中的差壓裝置測量滿管流體流量第2部分:孔板》，取壓口按照D,D/2設(shè)計，測量裝置的長度符合標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計要求。該裝置主要由空氣均流網(wǎng)、流量測量段、孔板、流量顯示單元組成。裝置結(jié)構(gòu)圖如to    由于在流量測量時壓力較小，經(jīng)計算，在1000L/min時差壓不超過100Pa，在20L/min差壓約在0.2Pa，經(jīng)過選項驗證，Sensirion公司的SDP 1000-LOS差壓傳感器滿足使用要求。(見圖2)。

圖1測量裝置結(jié)構(gòu)圖

圖2差壓傳感器

    量程:(-5一125 ) Pa;輸出電壓:( 0.2s-4.0 )VDC;分辨率：0.05Pa;精度:0.2% FS。經(jīng)過完全標(biāo)定，線性補(bǔ)償和溫度補(bǔ)償，無零漂，無偏移和滯后現(xiàn)象。對沖擊不敏感，低功耗，良好的長期穩(wěn)定性，對微小差壓也可測量。差壓傳感器量程為(-:5一125)Pa可以滿足在(20一1000)L/min范圍內(nèi)流量測量需求。
    溫濕度及大氣壓測量要求不高，一般國產(chǎn)的傳感器均能滿足測量要求。
3、測量裝置的調(diào)試、標(biāo)定“
    利用本單位現(xiàn)有的氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置，流量范圍(8.3一33000) L/min,準(zhǔn)確度等級0.25級，對測量裝置進(jìn)行標(biāo)定。預(yù)設(shè)K , KZ. K3校正系數(shù)分別為1.000。其測量結(jié)果如下:

  以上結(jié)果可以滿足浮游菌采樣器的采樣流量校準(zhǔn)。

4、與國外同類項產(chǎn)品比較：
    當(dāng)前市場上用于浮游菌采樣器流量校準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)器主要是由MBV公司生產(chǎn)的DA-100NT流量校驗儀(圖3)，該儀器內(nèi)部有一個葉輪風(fēng)速儀，通過測量氣流速度根據(jù)其內(nèi)部截面積計算流量，同時測量環(huán)境的溫度和大氣壓。通過這兩個參數(shù)的修正得到標(biāo)準(zhǔn)條件下的流量。儀器測量范圍為(90一110)L/min，精度士1%，只能對100L/min的浮游菌采樣器進(jìn)行校準(zhǔn)，而我國市場上面，浮游菌采樣器主要有28.3L/min, 50L/min,  100L/mina種型號，對于另外2種型號.進(jìn)口流量校驗儀無能為力。

圖3 DA-100NT流量校驗儀
    由于該流量校驗儀采用的葉輪風(fēng)速的原理，儀器的測量精度會因為葉輪軸承磨損等原因降低，本單位有2臺該型號儀器，在年初時候測量值為100L/min,年末時候再檢測只有97.SL/min左右。一般2年左右需要回瑞士重新調(diào)整，時間在3個月左右，非常麻煩。而基于微型孔板流量計原理的測量裝置一般當(dāng)?shù)氐挠嬃繖C(jī)構(gòu)均可進(jìn)行校淮，只需要按照校準(zhǔn)結(jié)果重新設(shè)定長、Kz.凡即可滿足使用要求。    選取2臺浮游菌采樣器，分別為國產(chǎn)和進(jìn)口兩種類型，具體信息如下:

    分別使用MBV公司的流量校驗儀及測量裝置檢測流量，其檢測數(shù)據(jù)如下:

    上述結(jié)果表明:測量裝置測量進(jìn)口浮游菌采樣器時，其測量結(jié)果與進(jìn)口的流量校驗儀數(shù)據(jù)基本一致;當(dāng)測量國產(chǎn)浮游菌采樣器時其測量結(jié)果比進(jìn)口的流量校驗儀的數(shù)據(jù)略高。    經(jīng)分析:進(jìn)口浮游菌采樣器一般帶有流量傳感器，當(dāng)檢測到流量變化時，儀器會自動調(diào)整采樣流量。國產(chǎn)儀器一般不帶流量傳感器，檢測時因為流量計的阻力因素，流量會略微降低，由于測量裝置的阻力低于MBV公司DA-1 OONT的流量校驗儀，故測量值比MBV公司DA-1 OONT的流量校驗儀略高。
5、結(jié)論：
    基于微型孔板流量計原理的浮游菌采樣器流量測量裝置的測量范圍及精度均能滿足市場上現(xiàn)有浮游菌采樣器的校準(zhǔn)，相對于進(jìn)口浮游菌采樣器流量校驗儀，該裝置具有壓力損失低、測量范圍大、調(diào)試方便，適合我國國情。為今后的浮游菌采樣器的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的制定及產(chǎn)品的升級換代提供了良好的技術(shù)支持。