style="width:2.55997in;height:1.77342in" /> 本文是学习GB-T 18809-2019 空气离子测量仪通用规范. 而整理的学习笔记,分享出来希望更多人受益,如果存在侵权请及时联系我们
本标准规定了空气离子测量仪(以下简称仪器)的要求、试验方法、检验规则、随机文件。
本标准适用于采用"吸入式电容收集法"工作原理的空气离子测量仪，是产品研制、设计、生产、验收
和检验的主要技术依据，也是制定产品标准和其他技术文件参考的原则和基础。
下列文件对本文件的应用是必不可少的，凡是注明日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文
件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB 4793.1—2007 测量、控制和实验室用电气设备的安全要求
第1部分：通用要求
GB 4824 工业、科学和医疗(ISM) 射频设备 骚扰特性 限值和测量方法
GB/T 6587—2012 电子测量仪器通用规范
GB/T 9969 工业产品使用说明书 总则
GB/T11463 电子测量仪器可靠性试验
GB/T 17626.2 电磁兼容 试验和测量技术 静电放电抗扰度试验
GB/T 17626.3 电磁兼容 试验和测量技术 射频电磁场辐射抗扰度试验
GB/T 17626.4 电磁兼容 试验和测量技术 电快速瞬变脉冲群抗扰度试验
GB/T 17626.5 电磁兼容 试验和测量技术 浪涌(冲击)抗扰度试验
GB/T 17626.6 电磁兼容 试验和测量技术 射频场感应的传导骚扰抗扰度
GB/T 17626.8 电磁兼容 试验和测量技术 工频磁场抗扰度试验
GB/T 17626.11 电磁兼容 试验和测量技术
电压暂降、短时中断和电压变化的抗扰度试验
GB/T 18268.1—2010 测量、控制和实验室用的电设备 电磁兼容性要求
第1部分：通用要求
下列术语和定义适用于本文件。
3.1
空气离子 air ion
空气中带正电荷或负电荷的气体分子或分子团或其他悬浮的细小微粒。
3.2
空气离子浓度 air ion concentration
单位体积空气中的正、负空气离子个数。
注：单位为离子个数每立方米(ions/m³)或离子个数每立方厘米(ions/cm³)。
3.3
空气离子迁移率 air ion mobility
空气离子在单位强度(V/m) 电场中的迁移速率。
注：单位为平方米每伏秒m²/(V · s)或平方厘米每伏秒cm²/(V · s)。
GB/T 18809—2019
3.4
空气负离子 negative air ion,anion
带负电荷的空气离子，简称负离子。
3.5
取样空气流量 sampling air rate
每秒流过空气离子收集器的取样空气体积。
注：单位为 m³/s或cm³/s。
3.6
响应时间 respond time
从取样开始到读数达到稳定值的90%的时间。
4.1.1 仪器外壳应端正，无变形、无开裂、无划痕、色泽均匀。
4.1.2 仪器各旋钮应转动灵活，动作轻巧，指向准确。
4.1.3 仪器面板的文字和标识应清晰。
应在产品标准中规定仪器的宽、高、深的尺寸及仪器的重量。
仪器应具有测量、显示(指示)、记录、控制、取样流量和离子迁移率等功能。
应标明显示位数、最大显示值、超量程显示等内容。
应标明所测量的空气离子的正、负极性。
应标明所测量的空气离子的离子迁移率范围。
应标明所测量的空气离子的浓度范围。
应标明空气离子浓度测量的分辨力。
应标明仪器的响应时间。
GB/T 18809—2019
应规定取样空气流量及其准确度。
应规定空气离子浓度示值的准确度。
示例：某型号空气离子测量仪空气离子浓度示值的准确度如表1所示。
表 1 空气离子浓度示值的准确度(±×%读数±×字)
|
|
|
|
|---|---|---|---|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| 10⁶ ~1.999×10° |
|
|
|
4.3.10 空气离子迁移率分档
空气离子迁移率分档的数值应遵从对数规律，或者近似对数规律取值。
示例：推荐选用的空气离子迁移率分档数值[cm³/(V · s)]:
1.0,0.4,0.15,0.04,0.01,0.004,0.001
4.3.11 空气离子迁移率准确度
应规定空气离子迁移率的准确度。
4.3.12 空气离子浓度示值比对
应规定比对用样机、比对方法和比对项目。
仪器实现其功能的输入和输出接口、互换性、兼容性或相互配合要求应在产品标准中规定。
仪器的安全性应符合GB 4793.1—2007 的要求。
按仪器使用条件分为两个基本组别：Ⅱ组和Ⅲ组。
适合室内用的仪器的组别属于Ⅱ组，适合室外用的仪器的组别属于Ⅲ组。
在高温度、高湿度、风、沙、强电磁干扰等特殊环境下的要求由产品标准规定。
GB/T 18809—2019
应在产品标准中规定流通条件。按照5.10进行试验后，包装箱不应有较大的变形和损伤。受试仪
器及附件不应有变形松脱、涂覆层剥落等机械损伤，其性能特性应符合产品标准要求。
仪器应符合 GB/T 18268.1—2010 的规定。仪器的抗扰度要求应符合 GB/T
17626.2、 GB/T 17626.3、GB/T 17626.4、GB/T 17626.5、GB/T
17626.6、GB/T17626.8、GB/T 17626.11 的规定，
发射要求应符合 GB4824 的规定。在特殊使用场合时，应增加其他要求。
在产品标准中应规定具体抗扰度等级及测试限值。
确定仪器在规定的电源频率与电压工作范围内对电源的适应能力。电源电压为220
V、电源频率
为50 Hz; 主机电池供电直流电压14.8 V 为额定值，其余供电电源参照执行。
在下列任何电压和频率组合情况下，仪器的性能特性不应受到影响：
a) 稳态电源电压允许范围：220×(1±10%)V;
b) 稳态频率允许范围：50×(1±5%)Hz;
c) 主机电池供电直流电压变化允许范围：10.8 V～16.8 V。
仪器平均故障间隔时间(MTBF) 的检验下限值m₁ 应不小于3000 h。
应符合GB/T 6587—2012 中5.1基准工作条件的规定，并满足以下要求：
a) 交流供电电压：220×(100±2)% V;
b) 交流供电频率：50×(100±1)% Hz;
c) 直流供电电源：14.8 V±1.5V(4 节3.7 V/2 Ah锂电池);
d) 极化电源：直流90 V±5 V(层迭电池组)。
除非在产品标准中另有规定，检验条件应符合下述要求：
a) 温度：15℃~35℃。
b)
相对湿度：25%～75%,在特殊的潮湿环境中工作的仪器，其检验的湿度条件按其产品标准
规定。
c) 大气压：86 kPa～106 kPa。
d) 电源电压：
1) 主机：直流14.8 V±1.5V(4 节3.7 V/2 Ah锂电池);
2) 极化电源：直流90 V±9 V(层迭电池组);
3) 外接交流电源：交流220 V±4.4 V(50 Hz±2 Hz)。
e) 低电压指示：当主电源电池电压下降至直流11 V
时，应能显示低电压符号。
GB/T 18809—2019
f) 试验场所周围环境中不应有强大的超低频电磁场，放射性等干扰因素。
g) 状态：正常工作位置。
目测和手感。
测量仪器的尺寸和重量，按产品标准的尺寸和重量要求进行检查。
测量仪器的各项功能，可通过开机运行并对各项功能的逐个切换来进行，对测量仪器各项功能的检
查与测试，按产品标准的功能要求进行。
5.6.1.1 基准条件
按 GB/T 6587—2012 中5. 1的规定。
5.6.1.2 使用仪器
试验所用的仪器应满足以下要求：
a) 标准高阻箱：内含1×10⁷ Ω~1×10²Ω标准高阻系列(1台);
b) 热球式风速计(1台);
c) 4 位半数字电压表(1台);
d) 游标卡尺(1支)。
以上标准器具应经检定合格，工作准确度优于仪器允许准确度的1/3。
5.6.2.1 测试原理
空气离子测试原理参见附录 A。
5.6.2.2 空气离子浓度示值测试
空气离子浓度示值测试由取样空气流量、微电流计和空气离子浓度示值测试与计算组成：
a)
取样空气流量测试。单位时间内通过测试装置的空气体积由收集器有效横截面积A
与抽气 速率v 决定。测定方法如下：
1) 收集器有效横截面积A
测定：用游标卡尺测量其机械尺寸，允许准确度应优于2%。
2)
抽气速率ʊ测定：按图1所示位置在仪器的进气口均匀选取5个点，使用热球式风速计测
量进气口各点风速(注意边缘部分测试点与外壳边框保留1.0 cm
左右的距离),然后取平 均值。抽气速率v 的允许准确度应不大于3%。
相关计算公式如式(1)所示：
Q=A ·v ………………………… (1)
GB/T 18809—2019
式中：
Q—— 取样空气流量，单位为立方厘米每秒(cm³/s);
A—
收集器有效横截面积，即极化板与收集板所包围的空间的横断面面积，单位为平方厘
米(cm²);
v— 抽气速率，单位为厘米每秒(cm/s)。
style="width:2.55997in;height:1.77342in" />
图 1 空气流速取样点
3) 由式(1)计算出被检定仪器的取样空气流量值 Q。
b)
微电流计测试。测试电路如图2所示，微电流计是空气离子测量仪的一部分，该部分的输入端
与离子收集板相连通。测试时，标准高阻箱与微电流计之间应使用超高绝缘的同轴电缆线相
连接，电缆的外导电层(屏蔽层)接地并关闭极化电源。
style="width:8.88005in;height:3.48678in" />
图 2 微电流计测试电路
微电流计输入电流计算如式(2)所示：
I=E/R ………………………… (2)
式中：
I—— 微电流计输入电流值，单位为安培(A);
E—— 电压源电压，单位为伏特(V);
R—— 高阻阻值，单位为欧姆(Ω)。
c) 空气离子浓度示值测试。计算如式(3)所示：
N=I/(q 。 ·Q) ………………………… (3)
式中：
N- 离子浓度示值，单位为粒子数每立方厘米(ions/cm³);
I — 微电流计输入电流值，单位为安培(A);
Q— 取样空气流量，单位为立方厘米每秒(cm³/s);
9。 — 电子的电荷量(1.6×10-1°℃)。
5.6.2.3 空气离子迁移率测试
空气离子迁移率的测试项目包括极化电压测试、极化电极与收集电极的之间的间隙以及收集电极
长度测试及相关计算公式：
GB/T 18809—2019
a)
极化电压测试：通过使用电压表在收集器进气口测试极化电极对地(机壳)电压而得。将电压
表探头接触极化电极，根据电压表示数确定极化电压值；
b)
极化电极与收集电极之间的间隙以及收集电极长度的测试：使用游标卡尺进行测试；
c)
空气离子迁移率的计算公式：空气离子迁移率与收集板与极化板之间的距离、收集器中气流速
度、收集板长度与极化电压直接相关，通过分别测试以上参数，带入计算公式可间接求出空气
离子迁移率。空气离子迁移率的计算方法如式(4)所示：
K=d²vx/(LU) ……… ……………… (4)
式中：
K—— 收集器离子迁移率，单位为平方厘米每伏秒[cm²/(V · s)];
d — 收集板与极化板之间的距离，单位为厘米(cm);
Vx— 收集器中气流速度，单位为厘米每秒(cm/s);
L ——收集板长度，单位为厘米(cm);
U— 极化电压，单位为伏特(V)。
5.6.2.4 空气离子浓度示值的比对
5.6.2.4.1 比对用标准仪器
标准仪器应为预先保留的与被比对仪器同型号的仪器。
5.6.2.4.2 比对项目
比对项目分为低浓度离子源(空气本底值)和高浓度离子源(空气离子发生器)两项：
a) 低浓度离子源比对测试
1) 低浓度空气正离子测试比对
选择气流稳定，空气离子浓度本底值较大(一般要求选择正离子浓度大于500
ions/cm³),
并且不受外界电磁设备影响及人员干扰的环境作为离子源。应注意使两台比对的仪器保
持进气口前沿位置一致。分别记录下标准仪器与被检仪器的读数。互换标准仪器与被检
仪器的位置后，再次测量。两次测量结果相差不得大于5%。
2) 低浓度空气负离子测试比对
将标准仪器与被检仪器的离子极性改变为负极性，按照上述步骤进行测试。
b) 高浓度离子源比对测试
1) 高浓度空气正离子测试比对
采用输出离子浓度可调的空气离子发生器作为高浓度离子源。使其输出的正空气离子
浓度为1×10⁵ ions/cm³;测试距离为50 cm。
仪器与空气离子发生器之间不应放置高绝
缘性能的材料或物件，以免形成附加静电场，同时，测量环境中不应出现气流扰动，以免
影响测量准确性。分别用标准仪器与被检仪器进行测试，记录下各自的读数。比对结果
相差不得大于5%。
2) 高浓度负空气离子测试比对
改变输出的离子极性，按照上述步骤进行。比对结果相差不得大于5%。
由产品标准规定。
按 GB/T 6587—2012
规定进行接触电流试验和介电强度试验，并检查仪器的保护接地措施。
GB/T 18809—2019
按 GB/T 6587—2012 相应规定进行温度试验、湿度试验、振动试验和冲击试验。
按GB/T 6587—2012相应规定进行。
5.11.1 仪器按GB/T 6587—2012
中4.9规定的要求和产品标准进行电磁兼容性试验。
5.11.2 试验设备、方案、方法及试验样品的操作，应符合产品标准的规定。
按GB/T 6587—2012 相应规定进行。
按GB/T 6587—2012 相应规定进行。
检验分为鉴定检验和质量一致性检验。
所使用的试验与检验设备，应在产品标准中规定具体要求。
按表2规定的项目和要求。
表 2 检验项目
|
|
|
|
|
|||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|||||||
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
||||||
GB/T 18809—2019
表 2 ( 续 )
|
|
|
|
|
|||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
||||||
|
|||||||||
在表2检验项目栏中，应按下列台数抽取试验样本：
—— 项目1～3,随机抽取5台样本进行；
样本的抽取：小于10台的产品全部完成后抽取；大于10台的产品完成10台后抽取；
—— 项目4～6,由1～3项检验合格的样品中随机抽取2台进行；
— — 项目7～8,由1～3项检验合格的样品中随机抽取1台进行；
— — 项目9,由1～3项检验合格的样品中随机抽取2台进行；
— 项 目 1 0 , 按GB/T 11463 进行抽样。
表2中项目1～6的检验过程中，允许出现1次～2次缺陷(但不允许出现致命缺陷),若超过则判
断为不合格。
项目7～10也应符合产品标准和相关要求，才能判定检验合格。
按照GB/T 6587—2012 中6.4的各项规定进行。
6.5.1 经过表2的C 组或 D 组中特殊环境试验的样品不应作为正品出厂。
6.5.2
经过可靠性试验的样本，应对其寿命终了或接近终了的元件给予更换，并经检验合格后才能按
正品出厂。
使用说明书是随每台仪器提供的文件。除非另有规定，仪器使用说明书应符合
GB/T 9969 的
规定。
装箱单应指明所有的单独包装件，并列出随仪器一起运输的附件和元件的详细清单，如果使用说明
书是装入包装袋内，则装箱单还应包含使用说明书。
修正表和图可以包含在使用说明书中或可作为单独文件提供。
GB/T 18809—2019
维修说明书可以包含在使用说明书中，亦可将维修说明书单独成册。
可提供编程说明书，作为操作者的编程指南。
GB/T 18809—2019
(资料性附录)
空气离子测试原理
A.1 空气离子浓度测试原理
空气离子测量仪采用"吸入式电容收集法"原理进行测试，其中电容式空气离子收集器收集空气离
子所携带的电荷，并通过一个微电流计测量这些电荷运动所形成的电流大小。其结构如图
A.1 所示：
style="width:11.15336in;height:5.00676in" />
离子收集器
图 A.1 空气离子测量示意图
空气离子浓度可以由所测得的电流及取样空气流量换算出来，见式(A.1):
N=I/(q 。 ·v ·A) …… …… … … …(A. 1)
式中：
N— 每单位体积空气中离子数目，单位为离子数目每立方厘米(ions/cm³);
I ——微电流计读数，单位为安培(A);
q。 ——基本电荷电量(1.6×10-1"C);
v - 取样空气流速，单位为立方厘米每秒(cm³/s);
A — 收集器有效横截面积，单位为平方厘米(cm²)。
注意， 由于取样空气流量 Q=A ·v, 所以式(A.1) 与式(3)是等效的。
由于每个空气离子只带一个电荷(极少数离子可以带多个电荷),当正、负空气离子随气流进入收集
器后，在收集板与极化板之间的极化电场作用下，按不同电性分别向收集板或极化板偏转，把各自所携
带的电荷转移到收集板或极化板上。收集板上收集到的电荷通过微电流计接地，形成电流
I,而极化板
上的电荷通过极化电源(电池组)接地，对测量过程不造成干扰。
改变极化电压的极性可以改变所测量的空气离子的极性。
空气离子的分类见表 A.1。
GB/T 18809—2019
表 A.1 空气离子的分类
|
|
|
|
|---|---|---|---|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A.2 空气离子迁移率测试原理
空气离子在单位强度电场(1 V/m)
作用下的移动速度称为离子迁移率。离子迁移率是分辨被测量
的空气离子粒径大小的一个重要参数。空气离子迁移率与离子粒径大小关系曲线如图
A.2 所示。
style="width:5.92014in;height:3.91996in" />
粒径(μm)
图 A.2 空气离子迁移率与离子粒径大小关系
根据离子迁移率的定义和离子收集器的结构，可以推得离子迁移率的计算公式，见式(A.2):
K=(d² ·v)/(L ·U) ……… …… … …(A.2)
式中：
K— 收集器离子迁移率极限，单位为平方厘米每伏秒[cm²/(V · s)];
d — 收集板与极化板之间的距离，单位为厘米(cm);
vx— 集器中气流速度，单位为厘米每秒(cm/s);
L — 收集板长度，单位为厘米(cm);
U—— 极化电压，单位为伏特(V)。
空气离子迁移率的计算式(A.2)
是以假设离子是从最靠近极化板位置进入收集器为前提的。如 图 A.3
所示，离子进入收集器电场后除了受抽气气流影响作 v,
方向的运动外，还要受极化电场影响作 v,
方向的运动，这两个运动合成方向的运动。较大的离子由于v,
分量较小，其运动到电场末端时尚未
接触到收集板，因而无法被装置所收集。因此，式(A.2)
给出的迁移率又称极限迁移率，即迁移率大于
该值的离子都能被收集，而迁移率小于该值的离子则无法收集。同时，由于离子进入电场的位置是随机
的，有一部分迁移率小于 K 值的离子也可能被收集，考虑到迁移率 K
是按对数分布的，这种误差的影
响可以忽略。
GB/T 18809—2019
style="width:10.33334in;height:4.78676in" />
图 A.3 离子迁移率测量原理图
更多内容 可以 GB-T 18809-2019 空气离子测量仪通用规范. 进一步学习