CN104535468B - 基于无纺布电阻法的pm2.5浓度测量装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于无纺布电阻法的PM2.5浓度测量装置及方法，所述测量装置包括箱体、位于箱体内的无纺布电路测量单元、位于箱体内的喷头、以及与喷头相连的储液装置和储气装置，所述喷头与储液装置和储气装置之间设置有阀门，所述无纺布电路测量单元包括位于喷头下方的无纺布、与无纺布电性连接的电源、开关、及电流测量单元。本发明的PM2.5浓度测量装置成本较低，结构简单，能广泛应用于日常生活的检测中，让人们随时了解空气质量，提高个人防护，以便更主动地改善空气质量。

Description

基于无纺布电阻法的PM2.5浓度测量装置及方法

技术领域

本发明涉及PM2.5浓度测量技术领域，特别是涉及一种基于无纺布电阻法的PM2.5浓度测量装置及方法。

背景技术

PM2.5(细颗粒物)是指环境空气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物。PM2.5能较长时间悬浮于空气中，其在空气中含量浓度越高，就代表空气污染越严重。虽然PM2.5只是地球大气成分中含量很少的组分，但它对空气质量和能见度等有重要的影响。与较粗的大气颗粒物相比，PM2.5粒径小，面积大，活性强，易附带有毒、有害物质(例如，重金属、微生物等)，且在大气中的停留时间长、输送距离远，因而对人体健康和大气环境质量的影响更大。

近几年，雾霾在我国大范围弥漫。从华北到中部，东北到西北，都出现了大范围的重度污染。研究表明，PM2.5正是导致雾霾天气的罪魁祸首，现如今已成为国内外城市大气的主要污染物。在我国，目前广泛采用的针对PM2.5的检测方法主要有三种：重量法、微量振荡天平法和Beta射线法。前两种方法采用的原理都是根据微粒在滤膜上的重量差来计算浓度，这对于微小的PM2.5粒子来说存在很大的精度差。Beta射线法所依据的是能量衰减原理，尽管准确度高，但是成本也很高，不适宜大规模投入使用。

因此，针对上述技术问题，有必要提供一种基于无纺布电阻法的PM2.5浓度测量装置及方法。

发明内容

有鉴于此，为了解决所述现有技术中的问题，本发明提供了一种基于无纺布电阻法的PM2.5浓度测量装置及方法，以解决检测成本高，而且在检测空气污染的同时也引起其他的环境污染的问题。

为了实现上述目的，本发明实施例提供的技术方案如下：

一种基于无纺布电阻法的PM2.5浓度测量装置，所述测量装置包括箱体、位于箱体内的无纺布电路测量单元、位于箱体内的喷头、以及与喷头相连的储液装置和储气装置，所述喷头与储液装置和储气装置之间设置有阀门，所述无纺布电路测量单元包括位于喷头下方的无纺布、与无纺布电性连接的电源、开关、及电流测量单元。

作为本发明的进一步改进，所述电流测量单元包括电流表、用于放大电流的电流放大装置、用于将电流信号转换为PM2.5浓度的转换器、用于显示PM2.5浓度的显示器。

作为本发明的进一步改进，所述无纺布的孔径大小为1nm～5000nm。

作为本发明的进一步改进，所述储液装置上连接有液体压入装置，所述储气装置上连接有气体压入装置。

作为本发明的进一步改进，所述储液装置与喷头之间设有第一阀门，储气装置与阀门之间设有第二阀门。

作为本发明的进一步改进，所述第一阀门与第二阀门为一体化集成设置。

作为本发明的进一步改进，所述无纺布为纳米膜。

相应地，一种基于无纺布电阻法的PM2.5浓度测量方法，所述方法包括：

S1、在储液装置中添加导电液体，打开阀门使导电液体均匀地滴在无纺布上；

S2、打开开关连通电路，电路测量单元测量得到第一电流；

S3、在储气装置中添加待测气体，打开阀门将待测气体压入，使得具有导电液体的无纺布上粘附待测气体；

S4、再次打开开关连通电路，电路测量单元测量得到第二电流；

S5、建立电流与PM2.5浓度之间的关系，通过第一电流和第二电流求得PM2.5浓度。

本发明具有以下有益效果：

本发明的PM2.5浓度测量装置成本较低，结构简单，能广泛应用于日常生活的检测中，让人们随时了解空气质量，提高个人防护，以便更主动地改善空气质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一具体实施例中PM2.5浓度测量装置的结构示意图；

图2为本发明一具体实施例中无纺布为纳米膜的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。

本发明公开了一种基于无纺布电阻法的PM2.5浓度测量装置，包括箱体、位于箱体内的无纺布电路测量单元、位于箱体内的喷头、以及与喷头相连的储液装置和储气装置，喷头与储液装置和储气装置之间设置有阀门，无纺布电路测量单元包括位于喷头下方的无纺布、与无纺布电性连接的电源、开关、及电流测量单元。

本发明还公开了一种基于无纺布电阻法的PM2.5浓度测量方法，包括以下步骤：

S1、在储液装置中添加导电液体，打开阀门使导电液体均匀地滴在无纺布上；

S2、打开开关连通电路，电路测量单元测量得到第一电流；

S3、在储气装置中添加待测气体，打开阀门将待测气体压入，使得具有导电液体的无纺布上粘附待测气体；

S4、再次打开开关连通电路，电路测量单元测量得到第二电流；

S5、建立电流与PM2.5浓度之间的关系，通过第一电流和第二电流求得PM2.5浓度。

参图1所示，在本发明的一具体实施例中，基于无纺布电阻法的PM2.5浓度测量装置包括箱体10、位于箱体内的无纺布电路测量单元、位于箱体内的喷头4、以及与喷头相连的储液装置2和储气装置1，喷头4与储液装置2和储气装置1之间设置有阀门3，无纺布电路测量单元包括位于喷头下方的无纺布5、与无纺布电性连接的电源7、开关8、及电流测量单元6。

其中，储液装置2上连接有液体压入装置，液体压入装置根据具体情况可做更改，储液装置还可以为注射器、活塞等一系列装置；

储气装置1上连接有气体压入装置，气体压入装置可以为气泵，在实际操作时可根据具体情况更改，储气装置还可以为活塞、注射器等既能储存气体又能将气体充分压向无纺布的装置。

本发明中阀门包括储液装置与喷头之间的第一阀门以及储气装置与阀门之间的第二阀门，优选地，本实施例中将第一阀门与第二阀门为一体化集成设置，即为本实施例中的阀门3，在其他实施例中也可以单独设置第一阀门和第二阀门。

无纺布5的孔径大小为1nm～5000nm，优选地，本实施例中无纺布5的孔径大小为2500nm或2500nm左右，小于2500nm的微粒可以通过，大于2500nm的微粒则被挡在无纺布外，粘附在无纺布上，起到了良好的过滤效果。无纺布的材质和规格根据具体情况改变，孔径尽量与被测粒子粒径相差不大。

相应地，喷头4也应具有小的孔径，导电液体通过喷头流下，滴在无纺布上的量只足以使无纺布浸润，并在上面形成一层厚度与PM2.5微粒相差不大的液膜。这时带电的PM2.5微粒就相当于电阻并联在电路中，且能引起电阻灵敏的改变，从而导致电流的变化。

优选地，结合图2所示，本实施例中的无纺布5为纳米膜，纳米膜比普通无纺布更致密，过滤性能更好。

本实施例中电流测量单元的主要目的是检测电流的变化并将它转化为气体浓度值显示出来。它主要包含了电流表、电流放大装置、转换器、显示器等。电流放大装置用于放大电流，转换器用于将电流信号转换为PM2.5浓度，显示器用于显示PM2.5浓度。实际操作时只要能达到主要目的，部分主要器件可再做更改，这均在本专利保护范围之内。

本实施例中PM2.5浓度测量方法具体包括以下步骤：

S1、在储液装置中添加导电液体，打开阀门使一定量的导电液体均匀地滴在无纺布上；

S2、打开开关连通电路，电路测量单元中的电流表能够测量得到第一电流；

S3、关闭阀门，在储气装置中添加待测气体，打开阀门将待测气体压入，使得具有导电液体的无纺布上粘附待测气体，相当于给原无纺布并联了若干电阻；

S4、再次打开开关连通电路，电路测量单元中的电流表测量得到第二电流；

S5、建立电流与PM2.5浓度之间的关系，通过第一电流和第二电流求得PM2.5浓度。

由以上技术方案可以看出，本发明中无纺布的优良性能能够使空气中的PM2.5得到有效过滤，滴到无纺布上的导电液体使得无纺布导电，薄薄的液膜厚度与微粒直径相当。由于绝大多数PM2.5微粒都是带电的，所以当它们粘附在无纺布上面时相当于给原无纺布并联了若干小电阻，电流值的变化非常灵敏，能够准确的检测空气中PM2.5的浓度。本发明的PM2.5浓度测量装置成本较低，结构简单，能广泛应用于日常生活的检测中，让人们随时了解空气质量，提高个人防护，以便更主动地改善空气质量。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种基于无纺布电阻法的PM2.5浓度测量装置，其特征在于，所述测量装置包括箱体、位于箱体内的无纺布电路测量单元、位于箱体内的喷头、以及与喷头相连的储液装置和储气装置，所述喷头与储液装置和储气装置之间设置有阀门，所述无纺布电路测量单元包括位于喷头下方的无纺布、与无纺布电性连接的电源、开关、及电流测量单元；所述无纺布的孔径大小为1nm～5000nm。

2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述电流测量单元包括电流表、用于放大电流的电流放大装置、用于将电流信号转换为PM2.5浓度的转换器、用于显示PM2.5浓度的显示器。

3.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述储液装置上连接有液体压入装置，所述储气装置上连接有气体压入装置。

4.根据权利要求3所述的测量装置，其特征在于，所述储液装置与喷头之间设有第一阀门，储气装置与第一阀门之间设有第二阀门。

5.根据权利要求4所述的测量装置，其特征在于，所述第一阀门与第二阀门为一体化集成设置。

6.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述无纺布为孔径大小为1nm～5000nm的纳米膜。

7.一种基于无纺布电阻法的PM2.5浓度测量方法，其特征在于，所述方法包括：

S1、在储液装置中添加导电液体，打开阀门使导电液体均匀地滴在无纺布上；

S2、打开开关连通电路，电路测量单元测量得到第一电流；

S3、在储气装置中添加待测气体，打开阀门将待测气体压入，使得具有导电液体的无纺布上粘附待测气体；

S4、再次打开开关连通电路，电路测量单元测量得到第二电流；

S5、建立电流与PM2.5浓度之间的关系，通过第一电流和第二电流求得PM2.5浓度；

其中所述无纺布的孔径大小为1nm～5000nm。