一种离子烟浓度计测试准确度评判方法
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98环境技术/Environmental Technology技术专栏echnical ColumnTＡｂｓｔｒａｃｔ：A convenient method is proposed here to determine the relative accuracy of measuring ionization chamber (MIC). A non-dimensional quantity is presented here to characterize the relative accuracy of the testing MIC to the standard sample. Fire alarm with good repeatability and azimuth stability is used as the standard sample. The response threshold of the MIC to be measured is compared with that of the standard sample to determine its error and accuracy. This work may be benefit to testing laboratory, system manufactory and standard revision personnel.Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：measuring ionization chamber (MIC) ; testing accuracy ;uncertainty ; standard sample摘要：本文提出一种判定离子烟浓度计相对准确度的便捷方法。
使用一无量纲的量表征待测离子烟浓度计相对于标准样品的测试准确度。
使用重复性，方位稳定性好的离子型火灾报警器作为标准样品。
将待测离子烟浓度计的响应阈值和标准样品的响应阈值比较，确定其误差，从而判定其准确度。
该方法可给相关测试实验室、产品制造商、标准制修订人员提供参考。
关键词：离子烟浓度计；测试准确度；不确定度；标准样品中图分类号：ＴＨ８９ 文献标识码：B 文章编号：1004-7204(2019)01-0098-04一种离子烟浓度计测试准确度评判方法Evaluation Method of Testing Accuracy for Measuring Ionization Chamber王婷婷，杨鑫燕， 戴妙妙（上海市质量监督检验技术研究院,上海 201114）WANG Ting-ting , YANG Xin-yan , DAI Miao-miao( Shanghai Institute of Quality Inspection and Technical Research, Shanghai 201114)引言烟雾报警装置对火灾的预防和识别具有非常重要的作用，且形式多样［１－５］。
光电烟雾探测器和离子烟浓度计（ＭＩＣ）［６］是最常用的烟雾报警装置。
烟雾报警装置的准确性至关重要，直接关系火灾预判的准确度。
烟雾粒子具有非常复杂的特性，会与被测物体发生复杂的物理化学反应，因此保证被测物体与测试用标准器具测试原理的一致性将产生更准确的测试结果。
故应使用离子烟浓度计［７－９］对测试离子型火灾报警器的响应阈值和灵敏度等参数进行准确度判定，以减少测试误差。
当离子烟浓度计用于判定烟雾报警器准确度时，其自身的测量精确度非常重要。
而离子烟浓度计内含一辐射源，导致其计量比较昂贵复杂。
本文提出使用标准样品判定离子烟浓度计相对准确度，可用于精准确定离子烟浓度计的测试准确度。
１ 离子烟浓度计（ＭＩＣ）离子烟浓度计由电流放大器、电离室和抽气系统组成。
以一无量纲的量Ｘ或ｙ表示表示离子烟浓度计的响应阈值。
被测环境下的烟雾浓度的变化导致离子烟浓度计测量离子腔内的电流相对变化，从而导致该值的变化。
当响应阈值达到一临界值时，烟雾报警器报警。
离子烟浓度计测试原理如下：抽气泵抽取含烟粒子的空气扩散到电离室的“测量体积”中。
“测量体积”本文获上海市质量监督检验技术研究院项目 “ky-2017-15-DJ 离子烟浓度计测试准确度研究”资助。
99２０１９年０２月／ Ｆｅｂｒｕａｒｙ ２０１９echnical ColumnT技术专栏中的空气被α射线电离。
当两电极间加上电压时，便产生电离电流。
被测烟雾密度表示为如下的无量纲的量：（１）其中Ｉ０为空气中无烟粒子时的电离电流，Ｉ为空气中含烟粒子时的电离电流。
２ 测试程序２．１ 测试步骤 步骤一：标样的选择。
标样的选择是本方案的重点。
选取不同等级的离子型火灾报警器，按标准程序对其开展重复性试验，方位试验，从而确定其时间和空间性能稳定性。
步骤二：将待测离子烟浓度计和稳定的离子型火灾报警器放置于同一标准烟箱，在保证烟箱空间均匀性和稳定性，离子型火灾报警器阈值稳定的前提下，将不同离子烟浓度计测试值和火灾报警器阈值比对，确定待测离子烟浓度计的相对准确度。
测试程序示意图见图１。
２．２ 标样确定 标准样品的选择是本方案的要点。
对一批样品在同一测试环境中进行方位性和重复性试验，从而确保标准样品的响应阈值稳定。
具体测试环境和测试条件如下：测试环境：大气温度： ２０．６ ℃，大气湿度： ４５．４ ％， 风速０．２ ｍ／ｓ。
测试设备：烟箱： ＡＷＴ ２８００，离子烟浓度计（ＭＩＣ）： Ｄｅｌｔａ ＭＩＣ ＥＣ－９１２。
测试条件：气溶胶流量 ２０ ｌ ｍｉｎ－１，气溶胶升烟速率０．０５ ｍｉｎ－１，真空泵流量 ３０ ｌ ｍｉｎ－１。
下面以已经过初选的五组样品为例，分析标准样品的选择步骤。
２．２．１ 重复性试验 该测试主要检测标准样品同一方位多次测量时和经过一段放置时间后响应阈值是否稳定。
测试分为两部分：①同一报警器同一测试方位多次测量。
②经过一段放置时间（１０天），同一报警器同一测试方位再次测量。
样品测试方位摆放图如下，以被测样品报警灯位置作为方位标记，报警灯所在位置为０ °方位，见图２。
在标准烟箱内测试待测样品的响应阈值，试验前，烟箱和待测样品内部不应有试验烟存在，样品在正常监视状态下稳定工作１５ ｍｉｎ。
对５个待测样品０度方位的的响应阈值进行测试，每个样品测试６次，最大值分别为ｙｍａｘ和ｙｍｉｎ，响应阈值的比值Ｒ为ｙｍａｘ：ｙｍｉｎ。
响应阈值的比值越接近１，测试重复性越好。
首次测试结果见表１。
从表１可知，３＃样品同一方位测试稳定性最优，５＃样品同一方位测试稳定性最差。
将样品在常规温湿度下保存１０天，温度２５ ℃，大气湿度： ５０ ％，再次对５个样品进行重复性试验，测试结果见表２。
从表２可知，经过储存处理，３＃样品同一方位测试稳定性最优。
除５＃样品测试数据较首次发生改变，其他样图1 测试程序示意图图2 样品测试方位确定图100环境技术/Environmental Technology样品号不同方位响应阈值y方位1方位2方位3方位4方位5方位6方位7方位81# 1.18 1.18 1.18 1.18 1.18 1.14 1.14 1.14 2# 1.03 1.03 1.03 1.03 1.03 0.99 1.03 0.99 3# 1.14 1.14 1.14 1.14 1.14 1.10 1.10 1.10 4# 1.07 1.10 1.10 1.07 1.10 1.10 1.07 1.07 5#1.14 1.14 1.10 1.10 1.10 1.10 1.10 1.10表4 方位性试验响应阈值次数响应阈值y1#2#3#4#5#1 1.170.97 1.18 1.07 1..202 1.150.97 1.18 1.03 1.003 1.16 1.01 1.17 1.05 1.14 1.16 1.01 1.16 1.05 1.15 1.180.99 1.18 1.07 1.16 1.140.99 1.18 1.03 1.1比值R1.041.041.021.041.20次数响应阈值y1#2#3#4#5#1 1.20 1.03 1.16 1.07 1.162 1.16 1.03 1.16 1.03 1.163 1.18 1.05 1.15 1.05 1.164 1.18 1.01 1.17 1.05 1.165 1.18 1.03 1.16 1.07 1.146 1.18 1.03 1.16 1.03 1.18比值R1.041.041.021.041.04表1 首次测试结果表2 再次测试结果次数响应阈值y-1#2#3#4#5#1 1.160.99 1.18 1.05 1.102 1.18 1.03 1.16 1.07. 1.16比值R*1.021.041.021.021.06表3 首次和再次测试结果比较品一致性良好。
下面对储存前和储存后的测试数据进行分析。
将首次和再次测试响应阈值的平均值进行比较，得到比值Ｒ＊。
比较结果见表３。
从表３可知，样品１＃、３＃和４＃时间稳定性较好，样品５＃稳定性较差。
２．２．２方位性试验 本试验用于确定待测样品在不同方位的进烟性能，从而确定待测样品不同方位上的稳定性。
在标准烟箱内测试待测样品的响应阈值。
从０ °方位开始，每测完１次，试样应按同一方向绕其垂直轴线旋转４５ °，共测量８次。
每个样品测试８次，最大值分别为ｙｍａｘ和ｙｍｉｎ，响应阈值的比值Ｒ＊＊为ｙｍａｘ：ｙｍｉｎ。
响应阈值的比值越接近１，方位测试重复性越好。
测试结果见表４和表５。
从表５可知，３＃和４＃样品不同方位的响应阈值比值最小，样品的方位稳定性最好。
综合重复性和方位性测试结果可知，３＃样品最稳定，可作为标准样品。
２．３ 离子烟浓度计准确度确定 根据上节，选取３＃样品为标准样品。
将待测离子烟浓度计ｎ和标准样品Ｓ一同放入标准烟箱，缓慢注入烟雾，直至标准样品报警。
待测离子烟浓度计ｎ和标准样品Ｓ的摆放位置和烟雾流动方向垂直。
为了消除烟箱内空间不均匀性的影响，需互换样品ｎ和Ｓ的位置，重复测试一次。
互换位置可有效减小测量不确定度。
摆放示意图见图３。
将两次测试的平均值和标准样品３的响应阈值比较。
如误差在５ ％以内，认为其准确度满足要求，否则，不满足要求。
５ ％的容差来自于标准ＢＳ ＥＮ５４－７：２００１章节５．１．４。
表5 方位性试验响应阈值比值样品号响应阈值比值R**1# 1.042# 1.043# 1.034# 1.035#1.04（下转106页）106环境技术/Environmental Technology[1] IEEE Standard for Ethernet[C]// IEEE Std. 2018.[2]Advantest Technical Document Center [DB/CD]. Advantest, 2017.[3] Malagi, Adarsh, Kariyappa, B.S. Logic Built In Self-Test Verification Statergy For Serdes PHY [J]. Petra Christian University, Jan, 2016.[4] Arora S, Aflaki A, Biswas S, et al. SERDES external loopback test using production parametric-test hardware[C]// Test Conference. IEEE, 2017.[5] Sam Palermo. Special Topics in High-Speed Links Circuits and Systems [R], Lecture Slides at Texas A & M, Spring 2010.[6] Agilent N4960A Serial BERT 17 and 32 Gb_s[J]. Agilent.[7] Bruno L, Andre M. A Comparison between LAN and GPIB Instrument Interfaces in a Automated Test System[C]// 国际电子测量与仪器学术会议. 2007.[8] SCPI Consortium Standard Commands for Programmable Instruments (SCPI) [S]. 1999.参考文献：作者简介：谢翰威（1989-），男，硕士研究生，工程师，研究方向：集成电路测试。
