ISO 21501-4 é o padrão reconhecido para calibração de contadores de partículas ópticas. Neste blog, olhamos para os fundamentos do padrão ISO 21501-4 para aqueles que são novos na calibração de contadores de partículas.
Por que preciso me preocupar com a ISO 21501-4?
Seu contador de partículas de aerossol vai precisar de manutenção de calibração ao longo de sua vida útil. Em um sentido amplo, essa calibração significa contagens mais precisas que tornam tendências e comparações possíveis.
A ISO 21501 tem quatro partes. A ISO 21501-4 é intitulada “Determinação da distribuição do tamanho de partículas — Métodos de interação de luz de partículas individuais” e é especificamente para o Contador de Partículas de Aerossol de Dispersão de Luz (LSAPC). Os LSAPCs incluem o Lasair® Pro, IsoAir® Pro-E, Airnet® II, etc.
Requisitos de calibração ISO 21501-4
A norma ISO 21501-4 tem requisitos em torno do seguinte:
- Taxa de fluxo de amostra
- Eficiência de contagem
- Resolução
- Taxa de contagem falsa
- Configuração do tamanho de partícula
Qual é a vazão da amostra?
A incerteza padrão da vazão volumétrica deve ser igual ou inferior a 5%.
Se o LSAPC não tiver um sistema de controle de vazão, esta subcláusula ISO 21501-4 não se aplica, no entanto, o fabricante precisa especificar o limite permitido de sua vazão do LSAPC. A calibração da vazão é realizada para garantir que um volume conhecido seja apresentado para contagem de partículas. O padrão fornece dois requisitos diferentes com base no tipo de instrumento que está sendo testado:
(1) Instrumento com um sistema de controle de fluxo (ou seja, bomba ou soprador)
- Compare o fluxo da Unidade em Teste (UUT) com o medidor de fluxo de referência certificado
- A faixa de aprovação é de ± 5% do valor nominal
2) Instrumento sem Sistema de Controle de Fluxo
- Amostras de UUT de um conjunto de fluxo por sistema de fluxo certificado
- O fabricante especifica os limites permitidos de sua taxa de fluxo
Qual é a eficiência da contagem do contador de partículas?
A eficiência de contagem do contador de partículas é uma proporção dos dados de partículas medidos entre uma UUT e um instrumento de referência. O teste é realizado usando padrões de partículas de calibração, conhecidos como esferas de látex de poliestireno (PSLs), com dois tamanhos: um que está próximo do intervalo de tamanho mínimo detectável relatado e outro que é 1,5 a 2 vezes maior do que o tamanho mínimo detectável. Uma imagem de PSLs é mostrada à direita. Os PMS empregam contadores de partículas Universal Reference Instrument (URI) que são calibrados em relação a um Scanning Mobility Particle Sizer e Condensation Particle Counter.
A eficiência de contagem deve ser de 50% ± 20% para partículas de calibração com tamanho próximo ao mínimo.
A eficiência de contagem deve ser de 100% ± 10% para partículas de calibração com tamanho de 1,5 a 2 vezes maior que o tamanho mínimo de partícula detectável
Qual é a resolução do contador de partículas?
O teste de resolução verifica a capacidade do instrumento de resolver pequenas diferenças no tamanho das partículas.
A resolução de tamanho deve ser igual ou inferior a 15% para partículas de calibração de um tamanho especificado pelo fabricante.
Por que a resolução do contador de partículas não é perfeita?
A intensidade do feixe de laser é mais alta no centro e degrada em direção às bordas, conforme mostrado no diagrama à esquerda. Como resultado, o tamanho das partículas é maior ao cruzar o centro do feixe do que partículas semelhantes cruzando a borda do feixe. A curva em forma de Gauss (mostrada abaixo do padrão do feixe) ilustra o pico de dispersão de luz resultante quando uma partícula passa pelo feixe de laser. A resolução é melhorada se as partículas forem iluminadas pela luz mais uniforme e de maior intensidade. Durante o design e desenvolvimento do instrumento, o PMS otimiza a resolução integrando lentes e máscaras de modelagem de feixe que podem produzir um tamanho de partícula mais consistente, com resultados precisos e repetíveis.
O que é o Analisador de Altura de Pulso (PHA)?
Os contadores de partículas empregam fotodetectores de estado sólido que convertem energia de luz espalhada em sinais elétricos. Os sinais, conhecidos como pulsos, são amplitudes proporcionais de energia que representam as partículas ou fótons testemunhados pelos detectores. Os pulsos são enviados ao PHA, e o PHA correlaciona a amplitude relativa do pulso aos limites ou compartimentos de tamanho de partícula do instrumento. Cada canal de partícula é representado por um compartimento de contagem e totalizado com outros pulsos que são da mesma amplitude.
O que é uma taxa de contagem falsa do contador de partículas?
A taxa de contagem falsa é determinada medindo-se a concentração do número de partículas na unidade de contagens por metro cúbico no intervalo de tamanho mínimo relatado ao amostrar ar limpo.
Sem limites de alcance
O teste de contagem zero é uma medição de “ruído elétrico ou de sinal”.
A ISO 21501-4 exige que essas especificações sejam atendidas ao realizar o teste de contagem zero:
“…a concentração do número de partículas medida por m³ quando o LSAPC é ajustado para o tamanho mínimo detectável e o ar livre de partículas flui para o LSAPC.”
Além disso, o padrão ISO 21501-4 exige que apenas a taxa de contagem seja relatada. Alguns padrões, incluindo o Padrão Industrial Japonês (JIS), não têm esse requisito. Indo além desse requisito, as calibrações do contador de partículas PMS incluem um teste de contagem zero final, que desafia o instrumento a atingir limites restritivos em contagens falsas. O uso de limites restritivos, mesmo quando não exigidos pelo padrão, garante maior precisão no desempenho do instrumento e evita contagens falsas que aparecem como contagens de partículas.
O que é a configuração do tamanho de partícula?
O erro de dimensionamento de partículas é calculado para o tamanho mínimo detectável e tamanhos adicionais. O teste demonstra que se um instrumento dimensiona partículas com precisão, ele também contará partículas com precisão. A ISO 21501-4 exige o uso de um PHA para determinar a distribuição de partículas de três partículas de calibração diferentes que abrangem a faixa de dimensionamento de partículas.
Durante o projeto do instrumento, o PMS desenvolve uma curva de dimensionamento de partículas. A curva define pontos de calibração e suas tensões ou valores de limite associados. A curva também mostra os valores associados para outras partículas, em toda a faixa de amostragem do instrumento.
O gráfico à esquerda mostra valores de limite/tensão entre a condição “conforme encontrado” e o resultado final da calibração. O erro de dimensionamento é a diferença entre a faixa de tamanho de partícula relatada pelo instrumento e o tamanho de partícula calculado.
O erro no tamanho das partículas deve ser menor ou igual a 10%.
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