1.2　顆粒度計量的基本特性

1.2.1　基本特點

對于單個顆粒而言，顆粒粒徑的大小稱為顆粒的粒度，也可稱為顆粒的粒徑，其單位用微米（μm）表示。顆粒粒度或粒徑就是顆粒球的直徑。

對于非球形顆粒的粒度或粒徑的定義有多種表征，比如：體積直徑、表面積直徑、篩分直徑和阻力直徑等等，分別取決于測量基準和統計方法，其粒徑的大小是“等效”球的直徑。例如，等效體積球直徑、等效投影圓直徑等。

近二十多年來，“顆粒度”這個術語稱謂被賦予了計量學的概念，在這里它所表征的顆粒粒徑的定義是指投影面積等效圓的直徑或投影截面的最大弦長。

顆粒度從計量學的角度來講，盡管其計量單位是微米（μm），但是，其基本量值對象并不是人們所熟悉的“長度”概念，它的物理意義是根據顆粒粒徑的大小與顆粒群的多少來描述某一給定顆粒群或液體中顆粒群的尺寸分布的，也就是說，顆粒度計量的測量量值并不是人們通常所想象的“單個顆粒”的尺寸大小，而是特定的“顆粒群”的一定尺寸的顆粒分布結果，即顆粒的“大小與多少”。

從專業技術角度看，顆粒度計量除具有自己的獨特專業特點外，也通過技術的和法制的手段，實現測量單位的統一和量值的準確可靠。顆粒度計量的最獨特特點是“軍工特色”非常突出，該技術是隨著航空液壓系統污染控制技術的發展需要而不斷建立起來的一門新興計量專業。

為了能夠持續保證顆粒度量值的準確可靠和統一，顆粒度計量同樣被納入政府計量管理機構的管理體系及國防軍工計量管理，對人員、標準、器具、規程等依法監督和管理，和其他門類的計量一樣，顆粒度計量同樣具有技術和管理的雙重特性，依靠計量技術能力實現單位量值的統一，依靠計量管理監督保證量值的準確可靠。

1.2.2　專業特點

（1）國防特色　顆粒度計量的顯著特點之一就是“軍工特色”或“國防特色”。顆粒度計量在20世紀90年代起源于航空工業系統，后來在其他國防工業系統、軍用保障和民用工業領域逐步推廣與普及，2007年由原國防科工委對當時的航空工業顆粒度計量測試站通過行政許可設立了“國防科技工業顆粒度一級計量站”，成為國防科技工業在全國設置的18個一級計量技術機構之一。由于國家計量院沒有建立顆粒度計量標準，國家計量系統也沒有建立該量值的量傳體系，因此，國防科技工業顆粒度一級計量站也自然地行使起國家最高計量技術機構的職能，成為全國顆粒度量值傳遞的“源頭”。

（2）化學計量　顆粒度計量按專業劃分屬于化學計量，源于其量傳方式是依靠標準物質來實現的。顆粒度究竟是劃分為幾何量還是化學專業，在國防計量界確實有過一番爭議，目前大家基本都認同顆粒度計量屬于化學計量的范疇，具體的講就是該量值屬于化學計量專業的化學工程量計量，其量值單位名稱就是我們通常所說的“顆粒度”。計量對象包括液體顆粒計數器、塵埃粒子計數器、激光粒度分析儀、在線污染度監測儀等，計量內容有尺寸校準/檢定、計數校準/檢定等。

（3）防污特性　顆粒度計量在油液污染測試行業最為普及，凡是涉及到液壓油、滑油、機油、燃油等油液介質的工作系統都可能存在著顆粒污染與危害的問題，為解決、控制或預防這些污染與危害的發生，定期對油液系統的油樣污染度指標進行必要的日常檢查是必不可少的。對于油液的污染度指標，在本專業領域內就叫做防污特性量。大氣（空氣）也有污染的問題，比如人們常說的PM2.5，這屬于環境化學的計量范疇。總之，流體的固體顆粒污染指標劃歸為防污特性量。

（4）凈化特性　為了減少顆粒污染對流體系統的危害，人們總是想方設法地從根本上控制和減少流體的污染或污染程度，最經濟、最簡單、最常用的方法就是在流體系統增加設置過濾器，對流體工作介質有效的過濾，以達到流體“凈化”的目的。過濾器或過濾設備可否有效的過濾流體中的固體顆粒雜質？其過濾精度能否可靠的滿足它所保護的系統的凈化要求？這必須經過“多次通過試驗”的檢驗才能回答。多次通過試驗評定過濾器過濾性能的核心指標是“過濾比”，即β值。那么，β值的準確、統一和可靠是依靠顆粒度計量做保障的。這就是說，過濾器過濾性能的優劣、凈化特性的好壞與否，其評價體系是建立在顆粒度計量基礎之上的一門技術。

1.2.3　技術特性

在有關的計量基礎知識、技術規范、技術論文或法律法規中，最常見的幾個術語有：一致性、準確性、可靠性、計量法、檢定規程、校準規范等，這些都是計量活動的技術特性、技術要求和技術目的。顆粒度計量作為一門新興的計量專業，同樣具有這些計量專有的技術特性。

（1）一致性　量值一致，單位統一，這就是計量的一致性或統一性。顆粒度計量的目的和任務，是保證油液固體顆粒污染度或空氣潔凈度量值的準確可靠與單位的統一。

（2）準確性　不同的人、不同的儀器的不同測量結果，盡管其一致性很好，但是，如果不準確，那也就失去了測量的意義。所以，計量的一致性必須建立在計量的準確性基礎之上。顆粒度計量的一致性和準確性是依靠“液相顆粒標準物質”來實現的，它是顆粒度量值傳遞與溯源的載體。顆粒標準物質經過準確可靠的定值并建立相應的計量標準，通過檢定或校準計量活動把顆粒度量值傳遞到科研生產現場使用的每臺測量儀器，從而保證測量結果的準確性、一致性。

（3）法制性　顆粒度測試自從納入計量管理后，其量值的一致性和準確性才有了可靠的保證。計量作為一門區分于其他門類的科學，就是計量的法制性，這就是人們經常所說的“計量管理是法制管理”。人、機、料、環、法、測等，凡是影響計量結果所涉及到的要素都要納入政府性質的有關計量主管部門所形成的法律法規管理體系。

（4）局限性　顆粒度計量起源于國防工業，那是因為諸如飛機、艦船、戰車、導彈等武器裝備中的液壓、潤滑、燃油動力等流體系統的顆粒污染危害很大，嚴重影響了武器裝備的作戰性能和工作可靠性。加強油液污染的檢測與控制，提高過濾凈化產品科研生產水平，離不開顆粒度計量的基礎性支撐保障作用。把顆粒度計量運用到流體裝備的生產、使用、維修所帶來的好處就是：提高性能、延長壽命、降低費用。隨著人們對流體污染危害性認識的不斷提高，目前在機械、汽車、電力、冶金、化工等民用工業領域也越來越重視顆粒度計量的重要性。凡是涉及流體工作介質的行業，都會有顆粒度計量的需求，但其局限性是顯而易見的。也就是說，顆粒度計量的運用僅僅局限于“流體工業”設備的生產與使用，與人們的“吃、穿、住、行、用、聽、看”離得比較遠，這也是當初在國家計量體系找不到該量值的溯源途徑的主要起因。

1.2.4　管理特性

計量工作既是科學性較強的技術活動，也是各項管理工作比較嚴格的政府行為。顆粒度計量也是同樣的，除了上述的專業特點、技術特性，顆粒度計量還有以下幾個管理特性。

（1）技術性　計量人員必須掌握最先進的顆粒度計量基礎知識、技術標準、檢定規程和操作技能，必須擁有依靠技術數據給出正確、準確、公正的判定能力；計量標準應優先使用最先進的儀器設備，液相顆粒標準物質在國際國內處于領先或先進水平；最新的技術手段和先進的測量原理不斷在行業內普及應用。

（2）服務性　顆粒度計量管理的目的是為了對行業和計量客戶進行更好的服務，人員培訓、能力驗證、儀器檢定/校準、測量審核、期間核查、標準宣貫等，這些具有服務性的管理活動也是保持顆粒度量值準確、可靠、統一的有效支撐。國防科技工業顆粒度一級計量站作為一級計量技術機構，在行業內必須樹立服務意識，不斷改進服務作風，持續提高服務質量。

（3）市場性　顆粒度計量管理應著眼于市場的需求和客戶的利益，杜絕使用不合格的標準物質和不滿足要求的計量人員從事計量業務，以免客戶受到計量不準而造成不必要的危害和損失。通過加強管理，自覺接受市場的監督，高度重視并認真解決客戶反饋的不滿意事項。

（4）權威性　行政、法制、職能和水平。行政即政府行為，計量管理部門和各級管理機構代表國家、政府對各項計量工作進行計量監督。法制即計量法，依法計量，通過法治手段維護“度量衡”準確、一致和可靠。計量管理部門和技術機構開展的檢定/校準職能是政府依法授權的，包括檢查、認證、認可和鑒定等。水平即計量技術水平和能力。計量技術的權威性通過計量管理充分的發揮，計量管理的權威性通過計量技術全面的體現，兩者的結合保證了計量制度的統一和量值的準確可靠。

1.2.5　專業范圍

顆粒度計量技術的專業范圍主要包括：標準物質的研究、標準體系的研建、檢定規程的制定、技術體系的規劃、顆粒計數器的檢定與校準、過濾凈化產品測試設備可計量性研究等等。

（1）標準物質體系　顆粒度計量的量值傳遞是依靠標準物質來實現的，這種標準物質是液相態的顆粒標準物質，常用的有“石油基”MTD、ACFTD、球形顆粒標準物質，有“磷酸酯液壓油基”的MTD顆粒標準物質，還有“水基”的球形顆粒標準物質。這些標準物質有單分散的、也有多分散的；有尺寸校準用的，也有顆粒計數校準用的；有球形顆粒的，也有非球形顆粒的。

顆粒度計量技術的發展與進步，在一定意義上表現為顆粒標準物質的發展與進步。目前的標準物質大都是微米級的，將來亞微米級和納米級的標準物質會隨著新的計量需求而投入使用。新的標準物質的研究給定值技術研究、均勻性和穩定性考核提出了更高的要求。根據計量對象的不同，如何理順量值的傳遞與溯源關系，這也是標準物質研究的主要專業內容。總之，液相顆粒標準物質的地位非常重要，它就是顆粒度計量專業中的“砝碼”。

（2）計量標準與檢定規程　在顆粒度計量專業領域，1989年研究建立了首個國防計量標準：液體顆粒計數器檢定裝置，對應的檢定規程是JJG（航空）066—1995《顆粒度測量儀器計量檢定規程》，用于量傳的標準物質主要是GBW（E）120017。該計量標準的研究與建立，開創了顆粒度計量這一新計量專業的新紀元。

隨著流體污染控制技術的不斷發展和顆粒度計量技術專業的細分，為了滿足不同領域的計量需要，先后又研究建立了油基MTD顆粒標準裝置、水基液體顆粒計數器檢定裝置、激光粒度分析儀校準裝置、塵埃粒子計數校準裝置等，對應的檢定規程或校準規范分別是JJG（軍工）17—2011《油基液體顆粒計數器檢定規程》、JJF（軍工）34—2012《水基液體顆粒計數器校準規范》和JJG 1061—2010《液體顆粒計數器檢定規程》等。

（3）檢定/校準　液體顆粒計數器的檢定/校準工作是顆粒度計量專業中的日常業務。開展檢定/校準工作之前，計量檢定人員必須搞明白幾個問題：一是，被計量儀器的情況，包括品牌、型號、測試油液、使用年限、運行狀態、計量情況、維修情況等；二是，采用何種標準、何種標物、計量幾條曲線；三是，對方現場可提供的條件；四是，對方操作人員的培訓、持證、年限等有關情況。知道的信息量越多越利于檢定/校準工作的開展；最后根據檢定規程/校準規范做好檢定/校準工作。

（4）技術體系　顆粒度計量對象所涉及的量值有：粉體特性量、防污特性量和凈化特性量，這些構成了顆粒度計量的技術體系。

粉體特性量計量主要研究顆粒粉塵的粒度（粒徑大小）、濃度（顆粒分布）的準確測量技術。測量儀器主要是激光粒度分析儀，常見的儀器制造商有馬爾文公司、丹東百特公司等。測量的粉體對象有火炸藥、推進劑、塵埃、水泥、面粉、鹽、糖、煤等粉體材料，測量的粒度范圍分為納米級（<0.1μm）、亞微米級（0.1～1μm）和微米級（>1μm）。

防污特性量計量是針對流體中固體顆粒污染度和油液中的水珠顆粒及氣泡顆粒含量所開展的準確測量活動。測量儀器有液體顆粒計數器、微水分析儀、氣含量分析儀等，其中液體顆粒計數器和微水分析儀的運用最為常見和普及。液體固體顆粒污染度的粒度測量是微米級的范圍，在氣體中的固體顆粒粒度的測量范圍有納米級、亞微米級和微米級之分。對于水珠顆粒和氣泡顆粒的測量，通常叫做“油中含水量”、“油中含氣量”，用體積或重量百分比衡量。

凈化特性量計量是指圍繞流體過濾、分離與凈化所采用的過濾材料，對不同污染物的凈化性能指標的準確測量活動。影響過濾材料凈化性能的指標有：孔徑（最大孔徑、平均孔徑）、透氣度等，對應的檢測儀器是孔徑儀、透氣度儀等。目前對這些儀器如何開展計量，從技術上講仍不具備條件，還缺乏相應的規范和手段。

（5）過濾產品測試設備的可計量性研究　過濾器、濾芯（過濾元件）、過濾材料（過濾介質）的過濾性能指標主要有：過濾效率、過濾比（過濾精度）、納污容量（壽命）、壓降、冒泡壓力等，其中過濾效率即過濾比、納污容量和壓降在“多次通過試驗臺”上按照相應標準經過試驗可同時檢測出結果來，檢測冒泡壓力的試驗設備通常叫做“冒泡壓力試驗臺”。如何保證“多次通過試驗臺”、“冒泡壓力試驗臺”測試結果的準確、可靠和統一，也就是說，這些實驗設備的可計量性研究也是顆粒度計量專業的范疇。

關于多次通過試驗臺的校準問題，其核心項目是上、下游的液體顆粒計數器一致性校準，另外還有試驗系統、污注系統、稀釋系統的驗證與校準等，有關校準方法和要求的具體內容在本書相關章節中進行介紹。

關于冒泡壓力試驗臺的校準問題，目前成熟的做法是開展試驗比對，由有資格的技術機構出具比對結果報告。