对此樊海春解释 ， 直径小于等于2.5微米（PM2.5）的颗粒物是直径小于等于10微米（PM10）的子集 ， 正常情况下 ， 监测出的PM10的值应该一直大于PM2.5 。 但在空气质量好的时候 ， 使用β射线法颗粒物监测仪监测出的PM10的值往往小于PM2.5的值 ， 造成了监测结果不准确 。
据了解 ， 在国标法中 ， 微量振荡天平法相比β射线法具有测量精度上的优势 ， 其测量精度和实时性是传统方法所无法比拟的 。 美国环境保护署长期观测实验得出结论 ， 微量振荡天平法是目前测量环境空气颗粒物浓度技术中和重量法最接近的技术 。
核心技术突破国外垄断
目前 ， PM2.5、PM10等颗粒物是环境监测的重点 ， 我国现有8000多个国标空气站 ， 正在使用约16000台同类设备 。 这些设备每5年至8年就要更新一次 ， 平均每年更新数量超过2000台 。
与如此大的需求相对应的是 ， 我国的城市空气质量自动监测站主要依赖进口监测设备 ， 其价格昂贵、维护成本高、监测指标受限 ， 远不能满足我国大气颗粒物的业务化观测及科学研究的需要 。
“国内振荡天平法监测仪市场长期被国外企业垄断 ， 国际上仅有一家企业在生产此种仪器设备 。 ”樊海春介绍 ， 之所以出现这种情况 ， 是因为现有技术很难绕开国外的专利 。 而要想生产我们国家自己的振荡天平法监测仪 ， 就必须从基础研究上进行创新、突破 。
振荡天平法监测仪最核心的部件就是振荡天平法颗粒物传感器 ， 这也是研发振荡天平法监测仪的“卡脖子”技术 。 作为测量颗粒物浓度的核心传感器 ， 其内部包括谐振振子、颗粒物采集膜、驱动和检测电路 。 绕开已有专利就意味着核心技术的“拼图”要打散 ， 换种方法重新再组合起来 。
2016年 ， 樊海春和研发团队把研发任务化整为零 ， 而后逐项进行突破 。
质量传感器中的振子材料及结构研究是核心中的核心 。 “国外专利中的振子材料和结构是石英材质的锥形管 ， 我们就要避开这种材料和结构 。 ”樊海春和团队为了确定振子材料 ， 利用两三年时间 ， 选取多种材料进行针对性测试 ， 同时结合不同形状和尺寸进行不断的改进 。
大自然中的材料有成千上万种 ， 寻找合适的材料犹如大海捞针 ， 经过缜密的研究分析 ， 研发团队把筛选的范围缩小到三种 ， 并最终确立了特殊碳纤维材料 。 “这种材料是在碳纤维中加入其他成分混合而成的 ， 光是研究成分的配比就进行了上百次实验 。 ”樊海春解释 ， 由于每种材料的弹性系数不同 ， 不同的弹性系数会导致形状的差别 ， 因此需要对材料进行配比 。 确定了材料后 ， 研究人员又反推出与之最为匹配的振子结构 ， 从而保证了振荡天平的精度 。
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