CN101975732A - 便携式颗粒物浓度自动连续监测仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种便携式颗粒物浓度自动连续监测仪，包括相互咬合的上盖和下座，所述上盖和下座之间形成密封气室，所述气室内设有共轴的β源、网栏座和β射线检测器，所述β源周边设有进气孔，所述β射线检测器侧设有出气孔；所述网栏座上设有滤纸，所述滤纸固定于可转动的转盘上，所述转盘由电动机带动旋转。本发明的便携式颗粒物浓度自动连续监测仪，实现了对颗粒物浓度的自动连续监测，且其结构简单、成本低、体积小、重量轻、便于携带和操作。

Description

便携式颗粒物浓度自动连续监测仪

技术领域

本发明涉及一种颗粒物浓度监测仪，具体地说，是一种便携式颗粒物浓度自动连续监测仪。

背景技术

应用β射线吸收法测定颗粒物浓度始于二十世纪70年代，80年代已经广泛应用，该法在我国的应用基本与世界同步发展。目前，大气质量自动监测系统中大都使用此法。它可以实现在无人看管的情况下自动连续监测，监测结果全国联网。目前这类仪器都为台站式设计，定点使用，体积大、笨重，不适合流动监测使用。而便携式的仪器都是手动操作，单个数据测量，需要工作人员守在现场，工作强度大，特别是恶劣的环境，如高温、高污染场合，让人难以承受。并且，其所得数据有限，难以对环境状况作出准确评价。当需要获取环境长时间数据，比如24小时内污染的变化数据，则无法做到。

现有的仪器采样通道中都有一个密封部件，通常叫压头，设置在收集颗粒物滤纸的一侧。滤纸位于压头和网栏座之间，压头在控制器的操控下可抬起或落下。采样时压头落下将滤纸压紧在网栏座上，使气体只能从采样口进，从采样出口出，其中的颗粒被截留在滤纸上。采样结束需移动滤纸到新的采样点时，压头需要抬起，滤纸方可移动。压头控制器可以是电磁离合器或电动机带动的偏心装置，结构复杂、占位多、功耗大，在便携式小型仪器的设置上难度很大。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单、成本低、体积小、便于携带且能实现自动连续监测的颗粒物浓度监测仪。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种便携式颗粒物浓度自动连续监测仪，包括相互咬合的上盖和下座，所述上盖和下座之间形成密封气室，所述气室内设有共轴的β源、网栏座和β射线检测器，所述β源周边设有进气孔，所述β射线检测器侧设有出气孔；所述网栏座上设有滤纸，所述滤纸固定于可转动的转盘上，所述转盘由电动机带动旋转。

进一步地，所述上盖与下座的连接处设有密封圈。

进一步地，所述β源悬挂于所述上盖上偏离中心的位置；所述β射线检测器设置在位于下座上的底托中。

进一步地，所述网栏座上设有用以支撑所述滤纸的十字支撑丝。

进一步地，所述下座上设有至少三根支柱，所述支柱上设有轴承，所述支柱通过所述轴承支撑住所述转盘。

进一步地，所述转盘设有内齿，所述内齿与所述电动机上的外齿轮啮合。

进一步地，所述转盘上设有压纸环，所述压纸环将所述滤纸固定于所述转盘上。

进一步地，所述电动机与一控制器连接，所述控制器包括控制开关和定时器，所述定时器用于向所述控制开关输出开或关指令。

进一步地，所述控制器还与所述β射线检测器的信号输出端相连。

进一步地，所述β射线检测器的信号输出端连接至前置放大器和整形电路，而后与微电脑系统相连接，进行数据处理和结果显示及输出。

本发明的便携式颗粒物浓度自动连续监测仪，实现了对颗粒物浓度的自动连续监测，系由一个微电脑系统控制，管理和数据处理，按设定的工作程序自动连续工作，且其结构简单、成本低、体积小、重量轻、便于携带和操作。

附图说明

图1是本发明的便携式颗粒物浓度自动连续监测仪一实施例的结构示意图；

图2是图1所示实施例取掉上盖后的俯视图。

图中：1.上盖，2.下座，3.密封圈，4.β源，5.网栏座，6.滤纸，7.底托，8.盖格计数管，9.滚花螺母，10.支柱，11.轴承，12.带内齿轮的转盘，13.压纸环，14.电动机，15.外齿轮。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

如图1和图2所示，本发明的主要结构位于密封气室内，气室由上盖1和下座2组成，两者紧密咬合，结合处有“O”形密封圈3。在其进气通道中央悬挂有β源4，是由一个十字架中螺孔与β源4连接，其周边有进气孔，让气体无障碍的通过。其中，β源4悬挂于上盖1上偏离中心的位置。下座2与上盖1入口通道对应位置有一个凸起的网栏座5，网栏座的网栏口径为8mm，其中设有十字支撑丝用以支撑滤纸6。网栏座5的网栏为下座唯一的气体通道，网栏座5下为底托7，内装β射线检测器(本实施例采用盖格计数管8)，并由滚花螺母9将盖格计数管8和底托7装在一起并密封。将盖格计数管8和底托7共同装在下座2上，两者互相密封，只有出气口与上盖入口气路相通，构成采样和检测装置。

下座2上均布三根支柱10，其上各装一个轴承11，它们共同支撑一个带内齿轮的转盘12，带内齿轮的转盘12上有一平台，用于放置滤纸6，并由压纸环13压紧。带内齿轮的转盘12的内齿与电动机14上的外齿轮15咬合，当电动机14通电转动时，由外齿轮15带动带内齿轮的转盘12转动，在其上的滤纸6随之而动。其转动的角度(距离)的控制采用十分简单易行且准确的时间控制法。本实施例的电动机14选每分钟2转，齿轮转速比为4∶1，转一周设12个点位，则电动机14通电时间为11秒左右。

本发明的监测仪中，气体从气室入口进入从出口排出，其中的颗粒物被位于网栏座5上的滤纸6截留收集，样品的面积与网栏口径一致(例如0.5cm²)，且与β源4及盖格计数管8处于同轴位置，一张滤纸可设置8-16个采样点位，每个点位可重复多次采样，这由程序检测决定，可大大提升其工作时间(即延长换滤纸周期)。

检测器是由一个β源4和一个盖格计数管8(或其他β射线检测器)组成，β源4为C₁₄，设置在气室上盖1采样入口通道中央(气体可从其周边通过)，气室下座2的网栏上放置滤纸6，其下为盖格计数管8。β源4、颗粒物样品斑点和盖格计数管8处于同一轴心上，采样前先进行一次空白滤纸的本底计数，而后启动泵进行采样，在这过程中颗粒物被截留在滤纸6上，使其质量增加，这时进行第二次测量，根据两次计数的差异便可计算出采集到的颗粒物的质量，将它除以采样气体的体积即为颗粒物的浓度。

采样不能在一个固定点位上长时间进行，因为随着采样时间增加，滤纸6上截留的颗粒物增加，使阻力加大，流量下降，使工作无法按要求进行。另外β射线穿透力有限，过大的样品质量会使检测变为非线性，甚至无法进行。所以需要不断地移动滤纸6，现有的便携式仪器都是人工手动移动，要使仪器能自动连续监测必须解决滤纸自动移动位置的问题。由此，本发明由电动机14带动外齿轮15来驱动，参见图1。在密封气室下座2有三根带轴承11的支柱10，支撑着一个带内齿轮的转盘12，滤纸6放在带内齿轮的转盘12上并由压纸环13压紧，电动机14上装有一个外齿轮15与带内齿轮的转盘12的内齿咬合，在控制器控制下，电动机14带动带内齿轮的转盘12转动，装在带内齿轮的转盘12上的滤纸同步移动，以满足自动连续监测之需。控制器包括控制开关和定时器，定时器用于根据预先设定的时间向控制开关输出开或关指令。

便携式仪器体积小，能容纳滤纸尺寸是有限的，一般只能设置8-16个点位(本实施例为12个点位)，如一个点位只测一个数据，一个小时一个数据，则24小时的运转都满足不了。为此，本发明还将控制器与β射线检测器的信号输出端相连，设置采样样品质量达到仪器满标值的80％时才移动滤纸，更换新的点位，这样，通过在一个点位上解决多次采样，即可以实现较长时间的连续自动监测。次数多少根据测量环境状况由电脑判断。

目前对环境颗粒物浓度监测对象不同的部门有所侧重，大气环境监测部门的侧重是可吸入颗粒物(PM10)，劳动卫生和公共卫生则注重呼吸性颗粒物(PM2.5、PM5)的监测。当然也有相互重叠的，为满足不同的需求，本发明可以设计成多种采样入口装置，包括：总悬浮颗粒物(TSP)、可吸入颗粒物(PM10)和呼吸性颗粒物(PM2.5、PM5)。

本发明使仅有12个点位能实现较长时间的监测，在β射线检测器的信号输出端连接有网络接口，使监测结果能直读、复读、打印、联机、联网、无线传输等。本发明整个仪器为机电一体化，体积小，重量轻，便于携带和操作，且交直流电源两用。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (10)

1.一种便携式颗粒物浓度自动连续监测仪，其特征在于，包括相互咬合的上盖和下座，所述上盖和下座之间形成密封气室，所述气室内设有共轴的β源、网栏座和β射线检测器，所述β源周边设有进气孔，所述β射线检测器侧设有出气孔；所述网栏座上设有滤纸，所述滤纸固定于可转动的转盘上，所述转盘由电动机带动旋转。

2.根据权利要求1所述的便携式颗粒物浓度自动连续监测仪，其特征在于，所述上盖与下座的连接处设有密封圈。

3.根据权利要求1所述的便携式颗粒物浓度自动连续监测仪，其特征在于，所述β源悬挂于所述上盖上偏离中心的位置；所述β射线检测器设置在位于下座上的底托中。

4.根据权利要求1所述的便携式颗粒物浓度自动连续监测仪，其特征在于，所述网栏座上设有用以支撑所述滤纸的十字支撑丝。

5.根据权利要求1所述的便携式颗粒物浓度自动连续监测仪，其特征在于，所述下座上设有至少三根支柱，所述支柱上设有轴承，所述支柱通过所述轴承支撑住所述转盘。

6.根据权利要求5所述的便携式颗粒物浓度自动连续监测仪，其特征在于，所述转盘设有内齿，所述内齿与所述电动机上的外齿轮啮合。

7.根据权利要求5所述的便携式颗粒物浓度自动连续监测仪，其特征在于，所述转盘上设有压纸环，所述压纸环将所述滤纸固定于所述转盘上。

8.根据权利要求1所述的便携式颗粒物浓度自动连续监测仪，其特征在于，所述电动机与一控制器连接，所述控制器包括控制开关和定时器，所述定时器用于向所述控制开关输出开或关指令。

9.根据权利要求8所述的便携式颗粒物浓度自动连续监测仪，其特征在于，所述控制器还与所述β射线检测器的信号输出端相连。

10.根据权利要求8所述的便携式颗粒物浓度自动连续监测仪，其特征在于，所述β射线检测器的信号输出端连接至前置放大器和整形电路，而后与微电脑系统相连接，进行数据处理和结果显示及输出。

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