CN102607895A - 颗粒物切割器的校准系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种颗粒物切割器的校准系统，其包括：气源、第一输气管、控制系统及实验仓，气源通过第一输气管与实验仓连通，实验仓包括第一吹气装置、依次连通的吹扫仓、第二吹气装置、混合仓及悬浮仓，吹扫仓和第一输气管连通，且内部置有已定数量的颗粒物，第一吹气装置设置于吹扫仓内，第一吹气装置将颗粒物吹散且与气源提供的气流混合后经过第二吹气装置向混合仓内进行吹气，且将吹扫仓的输出混合形成确切浓度的标准气体样品标准气体样品，悬浮仓对标准气体样品进行缓冲后供待校准切割器进行采样，通过对比确切浓度的标准气体样品和待校准切割器所收集到的数据来对待校准切割器进行校准。本发明是一种高精度、高效能的颗粒物切割器的校准系统。

Description

颗粒物切割器的校准系统
技术领域
本发明涉及一种颗粒物切割器领域，尤其涉及一种高精度、高效能的颗粒物切割器的校准系统。
背景技术
随着工业的不断发展，人类生存环境遭到破坏，其中空气污染形势严峻，空气中的悬浮颗粒物能够造成灰霾天气。
气象专家和医学专家认为，由细颗粒物造成的灰霾天气对人体健康的危害甚至要比沙尘暴更大。粒径10微米以上的颗粒物，会被挡在人的鼻子外面；粒径在2.5微米至10微米之间的颗粒物，能够进入上呼吸道，但部分可通过痰液等排出体外，另外也会被鼻腔内部的绒毛阻挡，对人体健康危害相对较小；而粒径在2.5微米以下的细颗粒物，直径相当于人类头发的1/10大小，不易被阻挡。被吸入人体后会直接进入支气管，干扰肺部的气体交换，引发包括哮喘、支气管炎和心血管病等方面的疾病。
大气气溶胶是地球大气成分中含量很少的组分，但它对空气质量、能见度、酸沉降、云和降水、大气的辐射平衡(进而对全球气候变化)、平流层和对流层的化学反应等均有重要影响。最近10多年来大量的流行病学研究观察到人体健康损害与暴露于其中的细颗粒物PM2.5(particulate matter，PM)之间的相关程度显著高于粗颗粒物。PM2.5，也称为可入肺颗粒物，是指大气中空气动力学直径小于或等于2.5微米的细颗粒物。PM2.5粒径小，富含大量的有毒、有害物质且在大气中的停留时间长、输送距离远，不仅对空气质量和能见度等有重要的影响，而且严重威胁到人类的健康。PM2.5可以直接进入人类支气管甚至达到肺泡，长期附着在支气管和肺部，人体自身的新陈代谢无法将其排除到体外。主要是对呼吸系统和心血管系统造成伤害，包括呼吸道受刺激、咳嗽、呼吸困难、降低肺功能、加重哮喘、导致慢性支气管炎、心律失常、非致命性的心脏病、心肺病患者过早死亡。大气中PM2.5的浓度长期高于10μg/m3，死亡风险就开始上升。浓度每增加10μg/m3，总的死亡风险、得心肺疾病的死亡风险和得肺癌的死亡风险分别上升4％、6％，和8％。
大气中PM2.5的来源有3种：(1)自然来源颗粒物，包括火山灰、尘灰、森林火灾、裸露地表、沙尘暴、风扬尘土、漂浮的海盐、花粉、真菌孢子、细菌等等。(2)原生性悬浮颗粒物，包手火力发电厂、石化工厂和一般工厂燃烧不完全所产生的悬浮颗粒物。(3)衍生性颗粒悬浮物，包括工厂、机动车、石化行业排放的硫氧化物或氮氧化物、有机化合物受到日光照射后所产生的硫酸盐、硝酸盐、有机化合物及其它化合物互相作用形成的细颗粒物。其中机动车是PM2.5的主要来源。
目前，国际上广泛用于测定PM2.5的方法有三种：重量法、β射线吸收法和微量振荡天平法。这些方法的操作步骤主要分为两步，先把PM2.5与较大的颗粒物分离，然后测定分离出来的PM2.5的重量。在PM2.5分离和捕集方面，研发了PM2.5切割器，其原理是在抽气泵的作用下，空气以一定的流速流过切割器时，那些较大的颗粒因为惯性大，撞在涂了油的部件上而被截留，惯性较小的PM2.5则能绝大部分随着空气顺利通过。不过，就PM2.5的切割器的捕集能力及效果来说，直径小于2.5微米的颗粒也不是全都能通过，恰好为2.5微米的颗粒也有50％的概率能通过切割器；直径大于2.5微米的颗粒并非全被截留，因此利用PM2.5切割器分离捕集细颗粒物，不同现场的采集统计结果与真实值之间可能会存在偏差，造成高估或低估。按照《环境空气PM10和PM2.5的测定重量法》的标准要求，动力学直径3.0微米以上颗粒的通过率需小于16％，而2.1微米以下颗粒的通过率要大于84％，进而确定结果落在一个可信的区间。
颗粒物切割器是用于对直径为一个特定数值范围内的尘埃颗粒进行分离，例如PM2.5切割器是对直径小于等于2.5微米的颗粒进行分离，切割器在使用之前须经过校准，当前PM2.5的测试方法为通过测量流量、切割器的尺寸，通过采用数学公式换算来计算其结果，因此其测量结果会存在较大的误差。
因此，亟需一种高精度、高效能的颗粒物切割器的校准系统。
发明内容
本发明的目的是提供一种高精度、高效能的颗粒物切割器的校准系统。
为了实现上述目的，本发明提供的技术方案是：提供一种颗粒物切割器的校准系统，用于校准颗粒物切割器，所述切割器用于分离空气中的颗粒物，其包括：气源、第一输气管、控制系统及实验仓，所述气源通过所述第一输气管与所述实验仓连通，所述控制系统包括控制器、第一流量控制器、温度控制器及湿度控制器，所述第一流量控制器、温度控制器及湿度控制器均与所述控制器电性连接，所述实验仓包括第一吹气装置、依次连通的吹扫仓、第二吹气装置、混合仓及悬浮仓，所述吹扫仓和第一输气管连通，且内部置有已定数量的颗粒物，所述第一吹气装置设置于所述吹扫仓内，所述第一吹气装置将颗粒物吹散且与所述气源提供的气流混合，所述混合仓的外壁均匀的开设有进气嘴，所述进气嘴均与所述第二吹气装置连通，所述第二吹气装置向所述混合仓内进行吹气，且将所述吹扫仓的输出混合形成确切浓度的标准气体样品，所述标准气体样品进入所述悬浮仓，且所述悬浮仓对所述标准气体样品进行缓冲后供待校准切割器进行采样，通过对比确切浓度的标准气体样品和待校准切割器所收集到的数据来对待校准切割器进行校准。
所述混合仓呈圆筒状。
所述第一吹气装置产生的气流的速度为10～14米/秒，所述第二吹气装置产生气流的速度为32～38米/秒。
所述第一流量控制器、温度控制器及湿度控制器均装设在所述第一输气管上。
所述悬浮仓设置有出气口，，所述出气口上连接有用于和切割器连接的接头。
所述气源提供洁净气体。
所述颗粒物切割器的校准系统还包括第二输气管，所述气源还通过所述第二输气管和所述混合仓连通，并给所述混合仓供气。
所述控制系统还包括第二流量控制装置，所述第二流量控制装置与所述控制器电性连接，且设置在所述第二输气管上。
所述控制系统还包括流量计，所述第一输气管及第二输气管上均设置有所述流量计。
所述控制系统还包括静电调节器，所述静电调节器设置在所述第一输气管上。
与现有技术相比，在本发明颗粒物切割器的校准系统中，所述混合仓用于将所述气源输出的气体与所述颗粒物混合形成确切浓度的标准气体样品，所述标准气体样品进入所述悬浮仓，且所述悬浮仓用于对所述标准气体样品进行缓冲后供所述切割器进行采样。本发明颗粒物切割器的校准系统的重点在于将颗粒物混合成标准气体样品，然后将所述标准气体样品进入待校准切割器，通过对比已知浓度的标准气体样品和待校准切割器所收集到的数据来进行校准。
通过以下的描述并结合附图，本发明将变得更加清晰，这些附图用于解释本发明的实施例。
附图说明
图1为本发明颗粒物切割器的校准系统的一个实施例的框架图。
图2为如图1所示的颗粒物切割器的校准系统的实验仓的结构示意图。
图示说明：颗粒物切割器的校准系统100，气源10，第一输气管20a，第二输气管20b，控制系统30，控制器31，第一流量控制器32，温度控制器33，湿度控制器34，流量计35，静电调节器36，第二流量控制器37，实验仓40，第一吹气装置41，吹扫仓42，第二吹气装置43，混合仓44，悬浮仓45，进气嘴46，出气口47，接头48。
具体实施方式
现在参考附图描述本发明的实施例，附图中类似的元件标号代表类似的元件。如上所述，如图1-2所示，本发明提供的颗粒物切割器的校准系统100，用于校准颗粒物切割器，所述切割器用于分离空气中的颗粒物，其包括：气源10、第一输气管20a、控制系统30及实验仓40，所述气源10通过所述第一输气管20a与所述实验仓40连通，所述控制系统30包括控制器31、第一流量控制器32、温度控制器33及湿度控制器34，所述第一流量控制器32、温度控制器33及湿度控制器34均与所述控制器31电性连接，所述实验仓40包括第一吹气装置41、依次连通的吹扫仓42、第二吹气装置43、混合仓44及悬浮仓45，所述吹扫仓42和第一输气管20a连通，且内部置有已定数量的颗粒物(图上未视)，所述第一吹气装置41设置于所述吹扫仓42内，所述第一吹气装置41将颗粒物吹散且与所述气源10提供的气流混合，所述混合仓44的外壁均匀的开设有进气嘴46，所述进气嘴46均与所述第二吹气装置43连通，所述第二吹气装置43向所述混合仓44内进行吹气，且将所述吹扫仓42的输出混合形成确切浓度的标准气体样品，所述标准气体样品进入所述悬浮仓45，且所述悬浮仓45对所述标准气体样品进行缓冲后供待校准切割器进行采样，通过对比确切浓度的标准气体样品和待校准切割器所收集到的数据来对待校准切割器进行校准。
如图2所示，所述混合仓44呈圆筒状。
所述第一吹气装置41产生的气流的速度为10～14米/秒，所述第二吹气装置43产生气流的速度为32～38米/秒。
如图1所示，所述第一流量控制器32、温度控制器33及湿度控制器34均装设在所述第一输气管20a上。
如图2所示，所述悬浮仓45设置有出气口47，，所述出气口47上连接有用于和切割器连接的接头48。
如图2所示，所述悬浮仓45是通过接头48与切割器进行连接。
如图1所示，所述气源10提供洁净气体。
如图2所示，所述颗粒物切割器的校准系统100还包括第二输气管20b，所述气源10还通过所述第二输气管20b和所述混合仓44连通，并给所述混合仓44供气。
如图1所示，所述控制系统30还包括第二流量控制装置37，所述第二流量控制装置37与所述控制器31电性连接且设置在所述第二输气管20b上。
如图1所示，所述控制系统30还包括流量计35，所述第一输气管20a及第二输气管20b上均设置有所述流量计30。
如图1所示，所述控制系统30还包括静电调节器36，所述静电调节器36设置在所述第一输气管20a上。
结合图1-2，在本发明颗粒物切割器的校准系统100中，所述第一吹气装置41设置于所述吹扫仓42内，所述第一吹气装置41将颗粒物吹散且与所述气源10提供的气流混合，所述混合仓44的外壁均匀的开设有进气嘴46，所述进气嘴46均与所述第二吹气装置43连通，所述第二吹气装置43向所述混合仓44内进行吹气，且将所述吹扫仓42的输出混合形成确切浓度的标准气体样品，所述标准气体样品进入所述悬浮仓45，且所述悬浮仓45对所述标准气体样品进行缓冲后供待校准切割器进行采样，通过对比确切浓度的标准气体样品和待校准切割器所收集到的数据来对待校准切割器进行校准。本发明颗粒物切割器的校准系统100的重点在于将颗粒物混合成标准气体样品，然后将所述标准气体样品进入待校准切割器，通过对比已知浓度的标准气体样品和待校准切割器所收集到的数据来进行校准。
本发明提供的颗粒物切割器的校准系统100可以对PM2.5切割器和其他切割器进行校准。以上所揭露的仅为本发明的优选实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种颗粒物切割器的校准系统，用于校准颗粒物切割器，所述切割器用于分离空气中的颗粒物，其特征在于，包括：气源、第一输气管、控制系统及实验仓，所述气源通过所述第一输气管与所述实验仓连通，所述控制系统包括控制器、第一流量控制器、温度控制器及湿度控制器，所述第一流量控制器、温度控制器及湿度控制器均与所述控制器电性连接，所述实验仓包括第一吹气装置、依次连通的吹扫仓、第二吹气装置、混合仓及悬浮仓，所述吹扫仓和第一输气管连通，且内部置有已定数量的颗粒物，所述第一吹气装置设置于所述吹扫仓内，所述第一吹气装置将颗粒物吹散且与所述气源提供的气流混合，所述混合仓的外壁均匀的开设有进气嘴，所述进气嘴均与所述第二吹气装置连通，所述第二吹气装置向所述混合仓内进行吹气，且将所述吹扫仓的输出混合形成确切浓度的标准气体样品，所述标准气体样品进入所述悬浮仓，且所述悬浮仓对所述标准气体样品进行缓冲后供待校准切割器进行采样，通过对比确切浓度的标准气体样品和待校准切割器所收集到的数据来对待校准切割器进行校准。
2.如权利要求1所述的颗粒物切割器的校准系统，其特征在于：所述混合仓呈圆筒状。
3.如权利要求1所述的颗粒物切割器的校准系统，其特征在于：所述第一吹气装置产生的气流的速度为10～14米/秒，所述第二吹气装置产生气流的速度为32～38米/秒。
4.如权利要求1所述的颗粒物切割器的校准系统，其特征在于：所述第一流量控制器、温度控制器及湿度控制器均装设在所述第一输气管上。
5.如权利要求1所述的颗粒物切割器的校准系统，其特征在于：所述悬浮仓设置有出气口，所述出气口上连接有用于和切割器连接的接头。
6.如权利要求1所述的颗粒物切割器的校准系统，其特征在于：所述气源提供洁净气体。
7.如权利要求1所述的颗粒物切割器的校准系统，其特征在于：还包括第二输气管，所述气源还通过所述第二输气管和所述混合仓连通，并给所述混合仓供气。
8.如权利要求7所述的颗粒物切割器的校准系统，其特征在于：所述控制系统还包括第二流量控制装置，所述第二流量控制装置与所述控制器电性连接，且设置在所述第二输气管上。
9.如权利要求7所述的颗粒物切割器的校准系统，其特征在于：所述控制系统还包括流量计，所述第一输气管及第二输气管上均设置有所述流量计。
10.如权利要求1所述的颗粒物切割器的校准系统，其特征在于：所述控制系统还包括静电调节器，所述静电调节器设置在所述第一输气管上。
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