Loading output library...

Пример калибровки CityAir DUST (NaCl, DustTrak 8533)

#Пример-калибровки-CityAir-DUST-(NaCl,-DustTrak-8533)

Провден эксперимент, имитирующий испытания во ВНИИФТРИ.

Источник аэрозоля

#Источник-аэрозоля

в качестве генератора аэрозоля была использована форсунка бытового ингалятора, как и во ВНИИФТРИ.

drawing

drawing

Вместо компрессора, был использован РРГ (регулятор расхода газа) с помощью которого можно было задавать скорость потока воздуха, проходящего через форсунку. Таким образом варьировалась концентрация аэрозоля в камере.
В форсунке использовался 0.5М раствор NaCl, также как и описано в протоколе ВНИИФТРИ.

Измерительные устройства

#Измерительные-устройства

Исользовались два пылемера CityAir DUST c модифицированной прошивкой (выдавались все показания обоих датчиков PMS6003). Они были помещены в камеру из поликарбоната, где между ними и входными штуцерами для подчи аэрозоля были установлены:

  • набор вентиляторов
  • решетка
    для бОльшей равномерности содержания аэрозоля по сечению камеры

Показания записывались раз в 1 секунду, в ходе обработки усреднялись на минуту.

Эталонное устройство

#Эталонное-устройство

Как и во ВНИИФТРИ использовался DustTrak8533
Показания записывались раз в 5 секунд, далее в ходе обработки усреднялись на минуту.

Временной профиль эксперимента:

#Временной-профиль-эксперимента:
Loading output library...

показания записывались с двух CityAir DUST, то есть в ходе эксперимента были получены данные с четырех сенсоров. Показания с последнего сильно выбивались из общей картины, как следствие, не рассматривались в ходе дальнейшей обработки

Loading output library...

Для дальнейшего анализа были выделены стационарные значения показаний устройств. Напрмер, для параметра PM2.5 был выделен следующий массив данных:

Loading output library...

Далее подбиралась совокупность модель (линейная/квадратичная) - диапазон для того чтобы результаты модели входили в заявляемую погрешность (±25, отмечена зеленой областью)
В качестве моделей использовались:

  • линейная: f(x) = ax
  • квадратичная: f(x) = ax + bxˆ2

Использовалась одна модель (один коэффициент) для всех трех датчиков

модельPM2.5_sensor = f(PM2.5_sensor)
модельPM10_sensor = f(PM10_sensor)
модельTSP_sensor = f(PM10_sensor)

Линейная модель

#Линейная-модель

Ниже видны результаты фиттирования линейной модели на диапазонах

  • < 1000
  • < 1600 (10ПДКмр PM2.5)
  • < 5000 (10ПДКмр PM10)
  • < 12000

Видно, что в диапазоне < 1000 результат модели отличный, <1600 - приемлем, на более широких диапазонах - "так себе"

Loading output library...
Loading output library...
Loading output library...

Оптимальный диапазон линейной модели

#Оптимальный-диапазон-линейной-модели

Ниже представлены иллюстрации моделей для всех параметров (PM2.5, PM10, TSP).
Коэффициент искался на диапазоне 0-1000, рисунки приведены на диапазоне 0-1600.
Как видно - в погрешность ±25% модель вписывается

вывод: для проходждения границы 10ПДКмрPM2.5 линейная модель подходит

#вывод:-для-проходждения-границы-10ПДКмр
Loading output library...
Loading output library...
Loading output library...

для более широкого диапазона такое не подходит: все таки, начиная с ˜1500 мкг/м3 чувстивтельность падает и линейность корреляции CityAir-эталон теряется

Loading output library...

Квадратичная модель

#Квадратичная-модель

Ниже приведены результаты применения квадратичной модели.

Вывод: квадратичня модель отлично подходит для "спрямления" показаний CityAir DUST.

#Вывод:-квадратичня-модель-отлично-подходит-для-"спрямления"-показаний-CityAir-DUST.

Пусть и в реальной жизни коцентрации >1000 мкг/м3 не встречаются.

Loading output library...
Loading output library...
Loading output library...

Выводы по экспериментам

#Выводы-по-экспериментам
  • линейная модель применима на весьма ограниченном диапазоне. До 1000 мкг/м3 - хорошо, до 1600 мкг/м3 - кое как
  • квадратичная модель отлично корректирует нелинейность показаний

Общие выводы

#Общие-выводы

в ходе испытаний во ВНИИФТРИ, возможность использования квадратичной модели может быть полезна, но это зависит от двух факторов:

  • в какой диапазон мы заявляемся
  • в на каком уровне реализована корректировка (утилита ПК/прошивка прибора)

примечание #1

#примечание-#1

значения коээфиентов хоть и должны бть близки, к тем что будут актуальны на испытаинях во ВНИИФТРИ, но вероятность не 100%. Показания двух "эталонов" DustTrak по факту могут отличаться.

примечание #2

#примечание-#2

в протоколах ВНИИФТРИ от августа 2018 года есть странность: сильно отличаются значения PM2.5 и PM10. Аэрозоль NaCl в подобных услвиях имеет размер меньше 1мкм, как следствие PM2.5 и PM10 должны быть равны. Это может быть обусловлено двумя факторами:

  • использовали не тот аэрозоль и допустили несточность в составлении протокола (невероятно)
  • криво првоели эксперимент, не откалибровав DustTrak в начале эксперимента, после подачи аэрозоля (процедура рекомендуется для определения соотношения PM2.5/PM10) - неудивительно ¯\(ツ)