CN106644966A - 一种自校准扬尘测量方法及自校准扬尘测量装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种自校准扬尘测量方法，包括扬尘测量过程和装置自校准过程。本发明同时提供了一种自校准扬尘测量装置，包括含有激光器和光敏管的激光传感元件，所述激光传感元件的气体输入端与除湿反吹型TSP切割器连通，激光传感元件的气体输出端设有滤膜收尘器，滤膜收尘器通过设有滤膜收尘器、恒流气泵和第一超净过滤器的气路管与两位三通流量调节稳压阀的入口管端连通，两位三通流量调节稳压阀与两位三通电磁阀连接，两位三通电磁阀的与激光传感元件的气体输入端连接，两位三通电磁阀与激光传感元件连接；激光传感元件设有光路气幕保护装置，和校准装置。本发明能够提高扬尘测量的准确性，同时避免设备内部光学元件损耗。

Description

一种自校准扬尘测量方法及自校准扬尘测量装置
技术领域
本发明涉及一种自校准扬尘测量方法及自校准扬尘测量装置，属于微型颗粒物测量装置方法技术领域。
背景技术
TSP，英文total suspended particulate的缩写，即总悬浮微粒，又称总悬浮颗粒物。指用标准大容量颗粒采集器在滤膜上收集到的颗粒物的总质量。
随着人们环保意识的增强，在工业发展的过程中人们越来越重视微型颗粒物含量的测量，尤其是一些工地以及特殊行业生产场地内部，在生产或工程进程里，需要随时测量现场扬尘，会用到扬尘测量设备。
现有的扬尘测量设备，通常采用以激光传感器为核心的设备，待测量气体进入激光传感器，由激光器发出激光穿过采样气体，气体中的粉尘经过激光焦点或平行光线附近发生散射现象，由激光器对面的光敏管接收光强，产生电信号，再经过放大电路和CPU处理，得到可以读取的信号进行输出，获得测量值。
由于工地和一些生产场地扬尘较大，或者长期使用下激光器内滞留的粉尘逐步增多，会导致扬尘测量设备的准确性降低，甚至内部粉尘有可能对激光器内精密的光学元件造成损坏。
另一方面，工地和一些生产场地无法保证干燥环境，湿度较大的采样气体同样会造成扬尘测量准确下降。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本发明提供了自校准扬尘测量方法及自校准扬尘测量装置，设有初始反吹装置和自校准装置，提高了扬尘测量的准确性，同时避免设备内部光学元件损耗。
本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是：提供了一种自校准扬尘测量方法，包括扬尘测量过程和装置自校准过程，其中，所述扬尘测量过程包括以下步骤：
(a1)采样气体经过除湿反吹型TSP切割器进入激光传感元件，进入过程中，除湿反吹型TSP切割器检测气体湿度，若湿度超过预测值则开启加热装置以对采样气体加热除湿；
(a2)采样气体进入激光传感元件后，通过激光传感元件的光路气幕保护装置生成的筒形保护气幕，激光传感元件中的激光器垂直于采样气体路径发出激光至对面的光敏管，以检测采样气体的扬尘值；
(a3)采样气体从激光传感元件的气体输出端送出，通过滤膜收尘器，采样气体中的粉尘颗粒物被收集至滤膜收集器中；
(a4)采样气体继续排出；
所述装置自校准过程包括以下步骤：
(b1)根据滤膜收集器中的粉尘颗粒物质量，采用称重法与步骤(a2)检测到的采样气体扬尘值进行比对，若差距高于设置阈值，则进入步骤(b2)；
(b2)零点校准：
关闭除湿反吹型TSP切割器至激光传感元件的通路，开启储气装置至激光传感元件的通路；
储气装置中的气体在恒定气流下通过一个超净过滤器进入激光传感元件，该气体为不含有粉尘颗粒物的干净气体；
干净气体进入激光传感元件后，通过激光传感元件的光路气幕保护装置生成的筒形保护气幕，激光传感元件中的激光器垂直于干净气体路径发出激光至对面的光敏管，此时测得的数值作为零点数值进行校准；
(b3)校准量程点：
开启激光传感元件中的校准装置，使对光板位于激光器与光敏管之间；
激光传感元件中的激光器发出激光通过对光板，使激光的部分传到光敏管，此时测得的数值作为量程点数值进行校准。
不进行扬尘测量过程和装置自校准过程时，向除湿反吹型TSP切割器的反吹气嘴施加气压，以对气路进行吹扫。
步骤(a4)所述的采样气体经过一个超净过滤器后继续排出。
本发明同时提供了一种基于上述方法的自校准扬尘测量装置，包括含有激光器和光敏管的激光传感元件，所述激光传感元件的气体输入端通过设有电动阀的气路与除湿反吹型TSP切割器连通，所述除湿反吹型TSP切割器采用内部置有加热装置的输气管，输气管设有反吹气嘴；所述激光传感元件的气体输出端设有滤膜收尘器，滤膜收尘器通过设有滤膜收尘器和恒流气泵的气路管与两位三通流量调节稳压阀的入口管端连通，两位三通流量调节稳压阀的出口管端A为样气出口，两位三通流量调节稳压阀的出口管端B通过储气装置与两位三通电磁阀的入口管端连接，两位三通电磁阀的出口管端A与激光传感元件的气体输入端连接，两位三通电磁阀的出口管端B通过超净过滤器与激光传感元件的气体输入端连接；所述激光传感元件的气体输入端设有生成筒形保护气幕的光路气幕保护装置，用于在所述采样气体进入激光传感元件时通过筒形保护气幕的中部空心处；所述激光传感元件内部设有校准装置，所述校准装置采用由步进电机驱动伸缩的对光板，当进行量程校准时，对光板由步进电机驱动伸至激光器与光敏管之间。
所述激光传感元件的气体输出端至两位三通电磁阀的入口管端的气路上设有气体流量计。
所述设有滤膜收尘器和恒流气泵的气路管上还设有一个超净过滤器。
本发明基于其技术方案所具有的有益效果在于：
(1)本发明的自校准扬尘测量装置设有除湿反吹型TSP切割器，能够在湿度较大时通过加热对采样气体除湿，增加测量精度；
(2)本发明的自校准扬尘测量装置的除湿反吹型TSP切割器设有反吹气嘴，在不进行测量和自校准时，可以利用反吹气嘴为整个装置的气路进行清理；
(3)本发明的自校准扬尘测量装置的激光传感元件设有光路气幕保护装置，能够生成筒形保护气幕，该筒形保护气幕能够将采样气体和激光传感元件内部的光学元件隔离，避免采样气体中的颗粒物划伤精细的光学元件，延长设备使用寿命，提高测量精度；
(4)本发明的自校准扬尘测量装置的激光传感元件设有校准装置，能够通过两位三通电磁阀和两位三通流量调节稳压阀调节连通的气路，切换测量模式和校准模式；
(5)本发明的自校准扬尘测量装置设有滤膜收尘器，用于将采样气体中的粉尘颗粒物收集到滤膜中，用称重法检测粉尘颗粒物，可与仪器测量值称重比对，用于判断是否需要进行校准；
(6)本发明的自校准扬尘测量装置利用横流气泵对气路进行稳流，使气体均匀通过激光传感元件，保证量程校准的准确性；
(7)本发明的自校准扬尘测量装置还可以在气路中设置气体流量计，方便控制，消除气体流量不稳定对粉尘颗粒物测量的影响，提高测量准确性。
附图说明
图1是本发明的自校准扬尘测量装置的结构示意图。
图中：1-除湿反吹型TSP切割器，101-反吹气嘴，102-加热装置，2-电动阀，3-激光传感元件，301-激光器，302-光敏管，303-校准装置，4-滤膜收尘器，5-第一超净过滤器，6-恒流气泵，7-两位三通流量调节稳压阀，8-气体流量计，9-储气装置，10-两位三通电磁阀，11-第二超净过滤器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
本发明提供了一种自校准扬尘测量方法，包括扬尘测量过程和装置自校准过程，其中，所述扬尘测量过程包括以下步骤：
(a1)采样气体经过除湿反吹型TSP切割器进入激光传感元件，进入过程中，除湿反吹型TSP切割器检测气体湿度，若湿度超过预测值则开启加热装置以对采样气体加热除湿；
(a2)采样气体进入激光传感元件后，通过激光传感元件的光路气幕保护装置生成的筒形保护气幕，激光传感元件中的激光器垂直于采样气体路径发出激光至对面的光敏管，以检测采样气体的扬尘值；
(a3)采样气体从激光传感元件的气体输出端送出，通过滤膜收尘器，采样气体中的粉尘颗粒物被收集至滤膜收集器中；
(a4)采样气体继续排出；
所述装置自校准过程包括以下步骤：
(b1)根据滤膜收集器中的粉尘颗粒物质量，采用称重法与步骤(a2)检测到的采样气体扬尘值进行比对，若差距高于设置阈值，则进入步骤(b2)；
(b2)零点校准：
关闭除湿反吹型TSP切割器至激光传感元件的通路，开启储气装置至激光传感元件的通路；
储气装置中的气体在恒定气流下通过一个超净过滤器进入激光传感元件，该气体为不含有粉尘颗粒物的干净气体；
干净气体进入激光传感元件后，通过激光传感元件的光路气幕保护装置生成的筒形保护气幕，激光传感元件中的激光器垂直于干净气体路径发出激光至对面的光敏管，此时测得的数值作为零点数值进行校准；
(b3)校准量程点：
开启激光传感元件中的校准装置，使对光板位于激光器与光敏管之间；
激光传感元件中的激光器发出激光通过对光板，使激光的部分传到光敏管，此时测得的数值作为量程点数值进行校准。
不进行扬尘测量过程和装置自校准过程时，向除湿反吹型TSP切割器的反吹气嘴施加气压，以对气路进行吹扫。
步骤(a4)所述的采样气体经过一个超净过滤器后继续排出。
本发明同时提供了一种基于上述方法的自校准扬尘测量装置，包括含有激光器301和光敏管302的激光传感元件3，所述激光传感元件3的气体输入端通过设有电动阀2的气路与除湿反吹型TSP切割器1连通，所述除湿反吹型TSP切割器1采用内部置有加热装置102的输气管，输气管设有反吹气嘴101；所述激光传感元件3的气体输出端设有滤膜收尘器4，滤膜收尘器4通过设有滤膜收尘器4和恒流气泵6的气路管与两位三通流量调节稳压阀7的入口管端连通，该气路管上还可设置第一超净过滤器5，其中恒流气泵6和第一超净过滤器5位于两位三通流量调节稳压阀7和滤膜收尘器4之间，两位三通流量调节稳压阀7的出口管端A为样气出口，两位三通流量调节稳压阀7的出口管端B通过储气装置9与第二超净过滤器10的入口管端连接，第二超净过滤器10的出口管端A与激光传感元件3的气体输入端连接，第二超净过滤器10的出口管端B通过第二超净过滤器11与激光传感元件3的气体输入端连接；所述激光传感元件3的气体输入端设有生成筒形保护气幕的光路气幕保护装置，用于在所述采样气体进入激光传感元件3时通过筒形保护气幕的中部空心处；所述激光传感元件3内部设有校准装置303，所述校准装置303采用由步进电机驱动伸缩的对光板，当进行量程校准时，对光板由步进电机驱动伸至激光器301与光敏管302之间。
所述激光传感元件3的气体输出端至第二超净过滤器10的入口管端的气路上设有气体流量计8。
利用本发明的自校准扬尘测量装置，具体扬尘测量过程如下：
(1)保持恒流气泵6关闭，将第二超净过滤器10的出口管端A接通，将两位三通流量调节稳压阀7的出口管端A接通，开启电动阀；
(2)采样气体经过除湿反吹型TSP切割器，除湿反吹型TSP切割器检测气体湿度，若湿度超过预测值则开启加热装置102以对采样气体加热除湿，采样气体进入激光传感元件3；
(3)采样气体通过激光传感元件3的光路气幕保护装置生成的筒形保护气幕，激光传感元件3中的激光器301垂直于采样气体路径发出激光至对面的光敏管302，以检测采样气体的扬尘值；
(4)采样气体从激光传感元件3的气体输出端送出，通过滤膜收尘器4，采样气体中的粉尘颗粒物被收集至滤膜收集器中；
(5)采样气体继续经过第一超净过滤器5后排出。
利用本发明的自校准扬尘测量装置，具体装置自校准过程如下：
首先根据滤膜收集器中的粉尘颗粒物质量，采用称重法与上述检测到的采样气体扬尘值进行比对，若差距高于设置阈值，则进行下述自校准过程：
零点校准：
(1)将电动阀关闭，将第二超净过滤器10的出口管端B接通，将两位三通流量调节稳压阀7的出口管端B接通，开启恒流气泵6；
(2)储气装置9中的干净气体在恒定气流下通过第一超净过滤器5进入激光传感元件3，该气体为不含有粉尘颗粒物的干净气体；
(3)干净气体进入激光传感元件3后，通过激光传感元件3的光路气幕保护装置生成的筒形保护气幕，激光传感元件3中的激光器301垂直于干净气体路径发出激光至对面的光敏管302，此时测得的数值作为零点数值进行校准；
校准量程点：
(1)开启激光传感元件中的校准装置303，使对光板位于激光器与光敏管之间；
(2)激光传感元件3中的激光器发出激光通过对光板，使激光的部分传到光敏管302，此时测得的数值作为量程点数值进行校准。
本发明提供了自校准扬尘测量方法及自校准扬尘测量装置，能够提高扬尘测量的准确性，同时避免设备内部光学元件损耗。

Claims (6)

1.一种自校准扬尘测量方法，其特征在于：包括扬尘测量过程和装置自校准过程，其中，所述扬尘测量过程包括以下步骤：
(a1)采样气体经过除湿反吹型TSP切割器进入激光传感元件，进入过程中，除湿反吹型TSP切割器检测气体湿度，若湿度超过预测值则开启加热装置以对采样气体加热除湿；
(a2)采样气体进入激光传感元件后，通过激光传感元件的光路气幕保护装置生成的筒形保护气幕，激光传感元件中的激光器垂直于采样气体路径发出激光至对面的光敏管，以检测采样气体的扬尘值；
(a3)采样气体从激光传感元件的气体输出端送出，通过滤膜收尘器，采样气体中的粉尘颗粒物被收集至滤膜收集器中；
(a4)采样气体继续排出；
所述装置自校准过程包括以下步骤：
(b1)根据滤膜收集器中的粉尘颗粒物质量，采用称重法与步骤(a2)检测到的采样气体扬尘值进行比对，若差距高于设置阈值，则进入步骤(b2)；
(b2)零点校准：
关闭除湿反吹型TSP切割器至激光传感元件的通路，开启储气装置至激光传感元件的通路；
储气装置中的气体在恒定气流下通过一个超净过滤器进入激光传感元件，该气体为不含有粉尘颗粒物的干净气体；
干净气体进入激光传感元件后，通过激光传感元件的光路气幕保护装置生成的筒形保护气幕，激光传感元件中的激光器垂直于干净气体路径发出激光至对面的光敏管，此时测得的数值作为零点数值进行校准；
(b3)校准量程点：
开启激光传感元件中的校准装置，使对光板位于激光器与光敏管之间；
激光传感元件中的激光器发出激光通过对光板，使激光的部分传到光敏管，此时测得的数值作为量程点数值进行校准。
2.根据权利要求1所述的自校准扬尘测量方法，其特征在于：不进行扬尘测量过程和装置自校准过程时，向除湿反吹型TSP切割器的反吹气嘴施加气压，以对气路进行吹扫。
3.根据权利要求1所述的自校准扬尘测量方法，其特征在于：步骤(a4)所述的采样气体经过一个超净过滤器后继续排出。
4.一种基于权利要求1所述方法的自校准扬尘测量装置，包括含有激光器和光敏管的激光传感元件，其特征在于：所述激光传感元件的气体输入端通过设有电动阀的气路与除湿反吹型TSP切割器连通，所述除湿反吹型TSP切割器采用内部置有加热装置的输气管，输气管设有反吹气嘴；所述激光传感元件的气体输出端设有滤膜收尘器，滤膜收尘器通过设有滤膜收尘器和恒流气泵的气路管与两位三通流量调节稳压阀的入口管端连通，两位三通流量调节稳压阀的出口管端A为样气出口，两位三通流量调节稳压阀的出口管端B通过储气装置与两位三通电磁阀的入口管端连接，两位三通电磁阀的出口管端A与激光传感元件的气体输入端连接，两位三通电磁阀的出口管端B通过超净过滤器与激光传感元件的气体输入端连接；所述激光传感元件的气体输入端设有生成筒形保护气幕的光路气幕保护装置，用于在所述采样气体进入激光传感元件时通过筒形保护气幕的中部空心处；所述激光传感元件内部设有校准装置，所述校准装置采用由步进电机驱动伸缩的对光板，当进行量程校准时，对光板由步进电机驱动伸至激光器与光敏管之间。
5.根据权利要求4所述的自校准扬尘测量装置，其特征在于：所述激光传感元件的气体输出端至两位三通电磁阀的入口管端的气路上设有气体流量计。
6.根据权利要求4所述的自校准扬尘测量装置，其特征在于：所述设有滤膜收尘器和恒流气泵的气路管上还设有一个超净过滤器。
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