CN108844869B - 一种烟尘在线采样及称重装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于环境监测技术领域，具体涉及一种烟尘在线采样及称重装置及方法；主要部件包括：上缸，可自动分离与闭合的下缸、下缸导套，下缸导柱，采样缸闭合到位开关，滤膜支架，滤膜，密封圈、加热管、丝杠步进电机、光电位置传感器、称重转移支架，传感器托盘，标定支架等组成；本发明装置可以自动控制合缸力的大小，确保不发生气密性不良的问题；可以对采样气体及干燥用气体连续加热，最大限度的减小水蒸气对测量精度的影响；可以在测量过程中动态的进行零点和量程的标定，避免称重传感器受温度，粉尘等因素的影响，确保0.1mg级的称量精度。
Description
技术领域
本发明属于环境监测技术领域，具体涉及一种烟尘在线采样及称重装置及方法。
背景技术
烟尘监测的方法总的来说分重量法和非重量（等效）法。非重量（等效）法。又有射线法，光学法，静电法等多种方法。
非重量（等效）法大都具有结构简单，满足连续监测的要求等特点，但所有非重量（等效）法都具有溯源性不好的特点，难以满足监督/监管监测的要求。
滤膜称重法为国家标准分析方法，适合作为满足监督/监管监测。但目前滤膜称重法都是采用人工捕集的采样方式，操作复杂，不易实现自动连续监测。
随着超低排放的实施，烟尘浓度的准确在线监督/监管监测的需求日益迫切，由于涉及监督/监管监测，必须具有溯源性好，满足量值传递的要求，基于这些要求，首选的方法应当是基于重量法。
关于超低排放的烟尘浓度监测，目前已有许多方法，例如：中国发明专利《测量超低浓度烟尘的粒径分布和质量浓度的装置及方法》和《一种超低浓度湿烟气烟尘在线测量装置及其在线测量方法》公开了一种超低排放下烟尘浓度测量的装置及方法，其采用的方法为光学法。
中国发明专利《一种取样与称重一体式β射线烟尘质量称重仪》公开了一种超低排放下烟尘浓度测量的装置及方法，其采用的方法为射线法。
中国发明专利《重量法大气颗粒物浓度在线监测的采样、称量装置与方法》公开了一种重量法大气颗粒物浓度在线监测的采样、称量装置，但根据其权利要求及特征描述，其驱动方式（三个直线步进电机），校准方式（带有自动内校正功能的电子天平）。
上述现有技术中，虽然实现了烟尘浓度的测量，但存在采样缸气密性不良的问题，同时受水蒸气的影响导致测量结果不准确；还存在驱动部件多，结构复杂的问题。
发明内容
本发明为解决基于重量法进行烟尘浓度在线自动测量时现有的称重装置称重结果不够精确且驱动部件多，结构复杂的问题，提供一种烟尘在线采样及称重装置。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：
一种烟尘在线采样及称重装置，包括由上而下水平设置的三层钢板，分别为顶层钢板4、中层钢板、底层钢板，三层钢板之间通过若干根穿过三者边部的竖直设置的连接柱实现连接固定；
所述顶层钢板的底部通过导柱螺栓和螺母连接有开口向下的上缸，且上缸与顶层钢板之间有一定的纵向活动空间，上缸与顶层钢板之间的导柱螺栓上套有合缸力控制弹簧，顶层钢板上还连接有合缸到位开关，所述上缸的底部边缘还连接有上缸密封胶圈；
所述底层钢板上固定有丝杠步进电机，所述丝杠步进电机的丝杠的顶端连接有开口向上的且与上缸开口相对的下缸，所述上缸和下缸的外侧面均开设有进气孔且上下缸均内置加热管，所述下缸的顶部边缘还连接有下缸密封胶圈，下缸上放置有圆盘状的滤膜支架，滤膜支架上放置有滤膜；与上缸和下缸相对应中层钢板上开有可使下缸穿过的通孔，所述下缸的外侧面与底层钢板固定连接有若干根竖直设置的可伸缩套管，可伸缩套管包括外套管和内套管，外套管的上端与下缸的外侧面固定连接，内套管的底端固定在底层钢板上且上端伸入至外套管内，所述若干根外套管的下端共同穿过并固定连接有标定支架，所述标定支架的中部开有用于丝杠步进电机穿过的通孔；
所述底层钢板的下方设置有称重传感器，所述称重传感器与底层钢板之间设置有传感器托盘，所述传感器托盘上固定连接有若干根竖直设置的称重转移支架，称重转移支架的顶部均分别穿过底层钢板和标定支架，位于标定支架上方的称重转移支架上套设有小托架，所述小托架带有膨大端部，所述称重转移支架的顶部位于滤膜支架边缘的正下方；
当传感器托盘与称重传感器接触且滤膜支架与称重转移支架接触时，滤膜支架与上缸的距离大于小托架与标定支架的距离；
所述中层钢板上还设有控制器，所述合缸到位开关、称重传感器、丝杠步进电机以及加热管均与控制器连接。
可自动分离与闭合的上缸和下缸，用于捕集采样的烟尘。上缸采用导柱螺栓等方式固定在称重装置的顶层钢板上，以确保上缸与顶层钢板之间有一定的纵向活动空间。下缸在丝杠的顶升作用下，向上运动时，首先与上缸接触，然后上缸下缸及夹在其中的滤膜支架、滤膜一起向上运动，合缸力控制弹簧被压缩，压缩到一定位置时，合缸到位开关接通，表明合缸到位。合缸力的大小要确保上缸密封胶圈下缸密封胶圈适当变形，上缸密封胶圈、下缸密封胶圈、滤膜支架、滤膜紧密结合，确保了气密性。这种弹性压紧的方式相比位置检测或步进电机计步的方式既保证了密封又避免了电机堵转。
将待测气体通过软管由上缸进气孔接入，经过滤膜后由下缸流出，进行采样，采样完成后，首先关闭采样气路，打开干净空气阀，向采样缸内送入干净空气，干净空气在采样缸内加热器的控制下，达到120℃以上的一个恒定温度。对滤膜进行干燥，然后进行称重。
本发明的另一目的，提供一种烟尘在线采样及称重方法，采用上述的烟尘在线采样及称重装置来实现，包括以下步骤：
a、采样；初始位时，传感器托盘位于称重传感器上，滤膜支架位于称重转移支架上且与称重转移支架接触；开始采样时，丝杠步进电机工作，下缸在丝杠的顶升作用下，标定支架也同步上行，上行一段距离后，下缸与滤膜支架接触，之后下缸、标定支架、滤膜支架一起上行，再上行一段距离后，标定支架与固定在称重转移支架上的小托架接触，之后，称重转移支架也同步向上运动，直到下缸与上缸接触且合缸力控制弹簧被压缩，压缩到一定位置时，合缸到位开关接通，发出合缸到位信号，表明合缸到位，上下缸闭合后形成采样缸，丝杠步进电机停止工作，将待测气体由软管组成的采样气路从上缸进气孔接入，经过滤膜后由下缸流出，进行采样；
b、采样完成后，首先关闭采样气路，向采样缸内送入干净空气，干净空气在采样缸内加热管的控制下，达到120℃以上的一个恒定温度，对滤膜进行干燥；干燥的同时进行零点的测量，由于下缸仍处于最上位，通过与下缸直接连接的标定支架将连带称重转移支架，传感器托盘均脱离了称重传感器，控制器控制称重传感器进行称重得到零点值M10；
c、滤膜干燥完成后，控制器同时也完成了零点的测量，这时控制装置控制丝杠步进电机带动下缸下行，标定支架同步下行，称重转移支架，传感器托盘在重力的作用下也同时下行，当传感器托盘与称重传感器接触后，称重转移支架，传感器托盘停止下行；这时控制器控制丝杠步进电机带动下缸和标定支架继续下行一定的距离使称重转移支架和传感器托盘将全部质量加载到称重传感器上后丝杠步进电机停止，这时滤膜支架、滤膜还未落到称重转移支架上，这时控制器再控制称重传感器启动一次称重，这时得到的质量为M11；M11为称重转移支架和传感器托盘的测量值；M10，M11将用于动态标定；
d、称重转移支架，传感器托盘的质量测量完成后，控制器控制丝杠步进电机带动下缸下行、标定支架继续下行，滤膜支架、滤膜在重力作用下也自行下行，由于称重转移支架已经落在传感器上不在向下运动，下缸继续下行一段距离后，滤膜支架落在称重转移支架，也不再向下运动，控制装置控制丝杠步进电机带动下缸继续下行一段距离后，滤膜支架将与下缸完全脱离，这时控制器控制称重传感器进行第三次采样，得到质量M12，M12代表了称重转移支架、传感器托盘、滤膜支架、滤膜的质量；
e、计算，由于重转移支架、传感器托盘为已知重量M1，根据以上各步得到的测量数据计算出本次滤膜包括滤膜上截留的烟尘的质量M1m：
M1m=k*M12-M1
（M11-M10）*k=M1
k =M1/（M11-M10）
f、一次采样、称重完成后，进入下一个测量循环，得到第二次的滤膜及滤膜上附着的烟尘的测量值M2m，与上一次测量值M1m求差后，即可得到烟尘在本段时间内的增量ΔM=M2m- M1m。
与现有技术相比本发明具有以下有益效果：
本发明装置可以自动控制合缸力的大小，确保不发生气密性不良的问题；可以对采样气体及干燥用气体连续加热，最大限度的减小水蒸气对测量精度的影响；可以在测量过程中动态的进行零点和量程的标定，避免称重传感器受温度，粉尘等因素的影响，确保0.1mg级的称量精度；驱动部件少，结构简单，可以作为超低排放重量法烟尘测量系统中的一个部件使用，可用于超低浓度排放烟尘采样，实现基于重量法的烟尘浓度的在线测量，称量误差小，精确度高，适用于火力电厂等工业排放烟尘等场合。
附图说明
图1为烟尘在线采样及称重装置的主视图。
图2为烟尘在线采样及称重装置的轴向视图。
图3为本发明零点检测时关键部件的相对位置示意图。
图4为本发明量程标定时称重传感器与传感器托盘的相对位置示意图。
图5为本发明量程标定时滤膜支架与称重转移支架相对位置示意图。
图中标记如下：
1-上缸，2-下缸，3-导柱螺栓，4-顶层钢板，5-合缸力控制弹簧，6-合缸到位开关，7-丝杠，8-滤膜支架，9-滤膜，10-上缸密封胶圈，11-下缸密封胶圈，12-标定支架，13-称重转移支架，14-传感器托盘，15-称重传感器，16-丝杠步进电机，17-小托架，18-外套管，19-内套管。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
一种烟尘在线采样及称重装置，包括由上而下水平设置的三层钢板，分别为顶层钢板4、中层钢板、底层钢板，三层钢板之间通过若干根穿过三者边部的竖直设置的连接柱实现连接固定；
所述顶层钢板4的底部通过导柱螺栓3和螺母连接有开口向下的上缸1，且上缸1与顶层钢板4之间有一定的纵向活动空间，上缸1与顶层钢板4之间的导柱螺栓3上套有合缸力控制弹簧5，顶层钢板4上还连接有合缸到位开关6，所述上缸1的底部边缘还连接有上缸密封胶圈10；
所述底层钢板上固定有丝杠步进电机16，所述丝杠步进电机16的丝杠7的顶端连接有开口向上的且与上缸1开口相对的下缸2，所述上缸1和下缸2的外侧面均开设有进气孔且上下缸均内置加热管，所述下缸2的顶部边缘还连接有下缸密封胶圈11，下缸2上放置有圆盘状的滤膜支架8，滤膜支架8上放置有滤膜9；与上缸1和下缸2相对应中层钢板上开有可使下缸2穿过的通孔，所述下缸2的外侧面与底层钢板固定连接有若干根竖直设置的可伸缩套管，可伸缩套管包括外套管18和内套管19，外套管18的上端与下缸2的外侧面固定连接，内套管19的底端固定在底层钢板上且上端伸入至外套管18内，所述若干根外套管18的下端共同穿过并固定连接有标定支架12，所述标定支架12的中部开有用于丝杠步进电机16穿过的通孔；
所述底层钢板的下方设置有称重传感器15，所述称重传感器15与底层钢板之间设置有传感器托盘14，所述传感器托盘14上固定连接有若干根竖直设置的称重转移支架13，称重转移支架13的顶部均分别穿过底层钢板和标定支架12，位于标定支架12上方的称重转移支架13上套设有小托架17，所述小托架17带有膨大端部，所述称重转移支架13的顶部位于滤膜支架8边缘的正下方；
当传感器托盘14与称重传感器15接触且滤膜支架8与称重转移支架13接触时，滤膜支架8与上缸1的距离大于小托架17与标定支架12的距离；
所述中层钢板上还设有控制器，所述合缸到位开关6、称重传感器15、丝杠步进电机16以及加热管均与控制器连接。
本实施例中以微量天平作为称重传感器15，微量天平通过RS232接口与控制器通讯，也可采用其他形式的高灵敏度的传感器完成称重测量。
进一步的，如图1和2所示，所述下缸2的外侧面与底层钢板固定连接有三根竖直设置的可伸缩套管，三根外套管18的上端均布在下缸2的外侧面上并与下缸2外侧面焊接。
进一步的，如图1和2所示，所述标定支架12为圆盘形，与称重转移支架13相对应的标定支架12上开有用于称重转移支架13穿过的通孔， 所述小托架17包括相互连接在一起的呈圆柱状的上半部和圆锥状的下半部，圆柱状的上半部的顶端带有圆柱形的膨大部。
进一步的，如图1和2所示传感器托盘14呈三角形，传感器托盘14上固定连接有三根竖直设置的称重转移支架13，所述称重转移支架13由轻型材料制成。
滤膜支架8，称重转移支架13等涉及称重环节的部件均应采用金属、碳纤维等超低吸湿的材料构成，以免湿度对测量精度的影响。
本发明装置可以作为超低排放重量法烟尘测量系统中的一个部件使用。
采样泵连接于本装置的烟尘出口和进口流量可以在30升/分—200升/分之间，用于烟尘采样。
本装置的控制器可采用STM32单片机完成，单片机与所连接的系统的上位机的通讯接口可以采用RS485接口，驱动下缸2的步进电机可采用40,42,57等规格的丝杠步进电机。
本实施例中以微量天平作为称重传感器15，本微量天平通过RS232接口与控制器通讯，也可采用其他形式的高灵敏度的传感器完成称重测量。
装置上电后，将采样缸的闭合状态作为动作的参考状态，首先通过采样缸闭合开关监测采样缸是否处于闭合状态，如不在闭合状态，在丝杠步进电机16带动下缸2向上运动，直至采样缸闭合。检测到采样缸闭合后，丝杠步进电机16带动下缸2向下运动一个预先设计好的距离，比如50mm，至等待滤膜放入位，并通过通讯接口通知上位机，本装置已准备好。
系统接到本发明装置准备好的状态后，机械装置将封装在滤膜夹套内的干净滤膜9放置于本装置的滤膜支架8上。滤膜夹套可采用金属等材料支撑，优选不锈钢，铜等材料，绝对不能使用吸湿较大的材料。材料厚度应较薄。本实施例采用0.1mm的316不锈钢制成滤膜夹套。
系统将滤膜夹套放置于本装置的滤膜支架后，通过通讯接口给本装置下达启动命令。本装置接到启动命令后没通过丝杠步进电机16推动下缸2上行，上行过程中，本装置的控制器随时检测采样缸闭合开关发回的信号。控制器收到采样缸闭合开关信号后，停止步进电机的运动。
由于采样上合缸控制力弹簧5的作用，可以确保合缸力在合理的范围。本实施例采用的合缸控制力弹簧5可以保证合缸力大约为5kg。在该力的作用下，上缸密封圈，下缸密封圈与滤膜封套一起保证了采样缸的气密性。
采样缸闭合完成后，控制器控制打开烟气进气阀，并通过通讯接口通知上位机，上位机接到本装置就位信号后，启动采样泵开始抽取烟气。进入本装置的烟气由于采样缸加热管的作用，烟气温度继续保持在120℃以上。
到达设定的采样时间后，上位机通过通讯接口给本装置下达停止采样命令。本装置接到停止采样命令后，首先通过三通阀关断烟气采样，打开干净空气阀。来自系统的的干净干空气进入采样缸，对滤膜进行烘干，最大限度减少烟气湿度对称重的影响。
干燥一分钟后，系统停止抽气泵的工作，并通过通讯接口通知本装置开始称重。
本装置接到称重命令后，首先进行一次传感器没有附着任何物体时的测量，测量数值为M10，该测量值作为传感器的零点。
控制器完成了零点的测量后。控制器控制丝杠步进电机16带动下缸2下行，标定支架12同步下行，称重转移支架13，传感器托盘14在重力的作用下也同时下行。当传感器托盘14与称重传感器15接触后，重转移支架13，传感器托盘14停止下行。这时控制器控制丝杠步进电机16带动下缸2、标定支架12继续下行一定的距离后停止。这时的状态是：称重转移支架13，传感器托盘14已经将全部质量加载到称重传感器15上，但滤膜支架8、滤膜9还未落到称重转移支架13。这时控制装置在控制启动一次称重，这时得到的质量为M11。由于滤膜支架8、滤膜9还未落到称重转移支架13上，因此M11为称重转移支架13，传感器托盘14的测量值。M10，M11将用于动态标定。
称重转移支架13，传感器托盘14的质量测量完成后，控制器控制丝杠步进电机16带动下缸2、标定支架12继续下行，滤膜支架8、滤膜9在重力作用下也自行下行。由于称重转移支架13这时已经落在传感器上不在向下运动，下缸2继续下行一段距离后，滤膜支架8落在称重转移支架13，也不再向下运动。控制器控制丝杠步进电机16带动下缸2继续下行一段距离后，滤膜支架8将与下缸2完全脱离，这时控制器控制称重传感器15进行第三次采样，得到质量M12。M12代表了重转移支架13、传感器托盘14、滤膜支架8、滤膜9的质量。
重转移支架13、传感器托盘14为已知重量M1，根据以上各步得到的测量数据就可计算出本次滤膜包括滤膜上截留的尘的质量M1m。
M1m=k*M12-M1
（M11-M10）*k=M1
k =M1/（M11-M10）
一次采样、称重完成后，控制称重传感器15控制丝杠步进电机16带动下缸2上行，标定支架12也同步上行，上行一段距离后，下缸2与滤膜支架8接触，之后，下缸2、标定支架12、滤膜支架8一起上行，再上行一段距离后，标定支架12与固定在称重转移支架13上的小托架17接触，之后，称重转移支架13也同步向上运动，直到合缸到位开关6接通，发出合缸到位信号。
采样一定时间后，进入下一个测量循环，得到本次的滤膜及滤膜上附着的烟尘的测量值M2m，与上一次测量值M1m求差后，即可得到尘在本段时间内的增量.
ΔM=M2m- M1m
本装置将该增量值通过通信接口上传至系统的上位机，上位机根据采样时间，流量，含湿量等测量值，结合本装置上传的两次采样之间的尘量，即可计算出烟尘浓度。
一种烟尘在线采样及称重方法，采用上述的烟尘在线采样及称重装置来实现，包括以下步骤：
a、采样；初始位时，传感器托盘14位于称重传感器15上，滤膜支架8位于称重转移支架13上且与称重转移支架13接触；开始采样时，丝杠步进电机16工作，下缸2在丝杠7的顶升作用下，标定支架12也同步上行，上行一段距离后，下缸2与滤膜支架8接触，之后下缸2、标定支架12、滤膜支架8一起上行，再上行一段距离后，标定支架12与固定在称重转移支架13上的小托架17接触，之后，称重转移支架13也同步向上运动，直到下缸2与上缸1接触且合缸力控制弹簧5被压缩，压缩到一定位置时，合缸到位开关6接通，发出合缸到位信号，表明合缸到位，上下缸闭合后形成采样缸，丝杠步进电机16停止工作，将待测气体由软管组成的采样气路从上缸1进气孔接入，经过滤膜9后由下缸2流出，进行采样；
b、采样完成后，首先关闭采样气路，向采样缸内送入干净空气，干净空气在采样缸内加热管的控制下，达到120℃以上的一个恒定温度，对滤膜进行干燥；干燥的同时进行零点的测量，由于下缸2仍处于最上位，通过与下缸2直接连接的标定支架12将连带称重转移支架13，传感器托盘14均脱离了称重传感器15，控制器控制称重传感器15进行称重得到零点值M10；
c、滤膜干燥完成后，控制器同时也完成了零点的测量，这时控制装置控制丝杠步进电机16带动下缸2下行，标定支架12同步下行，称重转移支架13，传感器托盘14在重力的作用下也同时下行，当传感器托盘14与称重传感器15接触后，称重转移支架13，传感器托盘14停止下行；这时控制器控制丝杠步进电机16带动下缸2和标定支架12继续下行一定的距离使称重转移支架13和传感器托盘14将全部质量加载到称重传感器15上后丝杠步进电机16停止，这时滤膜支架8、滤膜9还未落到称重转移支架13上，这时控制器再控制称重传感器15启动一次称重，这时得到的质量为M11； M11为称重转移支架13和传感器托盘14的测量值；M10，M11将用于动态标定；
d、称重转移支架13，传感器托盘14的质量测量完成后，控制器控制丝杠步进电机16带动下缸2下行、标定支架12继续下行，滤膜支架8、滤膜9在重力作用下也自行下行，由于称重转移支架13已经落在传感器上不在向下运动，下缸2继续下行一段距离后，滤膜支架8落在称重转移支架13，也不再向下运动，控制装置控制丝杠步进电机16带动下缸2继续下行一段距离后，滤膜支架8将与下缸2完全脱离，这时控制器控制称重传感器15进行第三次采样，得到质量M12, M12代表了称重转移支架13、传感器托盘14、滤膜支架8、滤膜9的质量；
e、计算，由于重转移支架13、传感器托盘14为已知重量M1，根据以上各步得到的测量数据计算出本次滤膜包括滤膜上截留的烟尘的质量M1m：
M1m=k*M12-M1
（M11-M10）*k=M1
k =M1/（M11-M10）
f、一次采样、称重完成后，进入下一个测量循环，得到第二次的滤膜及滤膜上附着的烟尘的测量值M2m，与上一次测量值M1m求差后，即可得到烟尘在本段时间内的增量ΔM=M2m- M1m。
Claims (1)
1.一种烟尘在线采样及称重方法，其特征在于，采用烟尘在线采样及称重装置来实现，
所述烟尘在线采样及称重装置包括由上而下水平设置的三层钢板，分别为顶层钢板（4）、中层钢板、底层钢板，三层钢板之间通过若干根穿过三者边部的竖直设置的连接柱实现连接固定；
所述顶层钢板（4）的底部通过导柱螺栓（3）和螺母连接有开口向下的上缸（1），且上缸（1）与顶层钢板（4）之间有一定的纵向活动空间，上缸（1）与顶层钢板（4）之间的导柱螺栓（3）上套有合缸力控制弹簧（5），顶层钢板（4）上还连接有合缸到位开关（6），所述上缸（1）的底部边缘还连接有上缸密封胶圈（10）；
所述底层钢板上固定有丝杠步进电机（16），所述丝杠步进电机（16）的丝杠（7）的顶端连接有开口向上的且与上缸（1）开口相对的下缸（2），所述上缸（1）和下缸（2）的外侧面均开设有进气孔且上下缸均内置加热管，所述下缸（2）的顶部边缘还连接有下缸密封胶圈（11），下缸（2）上放置有圆盘状的滤膜支架（8），滤膜支架（8）上放置有滤膜（9）；与上缸（1）和下缸（2）相对应中层钢板上开有可使下缸（2）穿过的通孔，所述下缸（2）的外侧面与底层钢板固定连接有若干根竖直设置的可伸缩套管，可伸缩套管包括外套管（18）和内套管（19），外套管（18）的上端与下缸（2）的外侧面固定连接，内套管（19）的底端固定在底层钢板上且上端伸入至外套管（18）内，所述若干根外套管（18）的下端共同穿过并固定连接有标定支架（12），所述标定支架（12）的中部开有用于丝杠步进电机（16）穿过的通孔；
所述底层钢板的下方设置有称重传感器（15），所述称重传感器（15）与底层钢板之间设置有传感器托盘（14），所述传感器托盘（14）上固定连接有若干根竖直设置的称重转移支架（13），称重转移支架（13）的顶部均分别穿过底层钢板和标定支架（12），位于标定支架（12）上方的称重转移支架（13）上套设有小托架（17），所述小托架（17）带有膨大端部，所述称重转移支架（13）的顶部位于滤膜支架（8）边缘的正下方；
当传感器托盘（14）与称重传感器（15）接触且滤膜支架（8）与称重转移支架（13）接触时，滤膜支架（8）与上缸（1）的距离大于小托架（17）与标定支架（12）的距离；
所述中层钢板上还设有控制器，所述合缸到位开关（6）、称重传感器（15）、丝杠步进电机（16）以及加热管均与控制器连接；
所述下缸（2）的外侧面与底层钢板固定连接有三根竖直设置的可伸缩套管，三根外套管（18）的上端均布在下缸（2）的外侧面上并与下缸（2）外侧面焊接；
所述标定支架（12）为圆盘形，与称重转移支架（13）相对应的标定支架（12）上开有用于称重转移支架（13）穿过的通孔， 所述小托架（17）包括相互连接在一起的呈圆柱状的上半部和圆锥状的下半部，圆柱状的上半部的顶端带有圆柱形的膨大部；
传感器托盘（14）呈三角形，传感器托盘（14）上固定连接有三根竖直设置的称重转移支架（13），所述称重转移支架（13）由轻型材料制成；
包括以下步骤：
a、采样；初始位时，传感器托盘（14）位于称重传感器（15）上，滤膜支架（8）位于称重转移支架（13）上且与称重转移支架（13）接触；开始采样时，丝杠步进电机（16）工作，下缸（2）在丝杠（7）的顶升作用下，标定支架（12）也同步上行，上行一段距离后，下缸（2）与滤膜支架（8）接触，之后下缸（2）、标定支架（12）、滤膜支架（8）一起上行，再上行一段距离后，标定支架（12）与固定在称重转移支架（13）上的小托架（17）接触，之后，称重转移支架（13）也同步向上运动，直到下缸（2）与上缸（1）接触且合缸力控制弹簧（5）被压缩，压缩到一定位置时，合缸到位开关（6）接通，发出合缸到位信号，表明合缸到位，上下缸闭合后形成采样缸，丝杠步进电机（16）停止工作，将待测气体由软管组成的采样气路从上缸（1）进气孔接入，经过滤膜（9）后由下缸（2）流出，进行采样；
b、采样完成后，首先关闭采样气路，向采样缸内送入干净空气，干净空气在采样缸内加热管的控制下，达到120℃以上的一个恒定温度，对滤膜进行干燥；干燥的同时进行零点的测量，由于下缸（2）仍处于最上位，通过与下缸（2）直接连接的标定支架（12）将连带称重转移支架（13），传感器托盘（14）均脱离了称重传感器（15），控制器控制称重传感器（15）进行称重得到零点值M10；
c、滤膜干燥完成后，控制器同时也完成了零点的测量，这时控制装置控制丝杠步进电机（16）带动下缸（2）下行，标定支架（12）同步下行，称重转移支架（13），传感器托盘（14）在重力的作用下也同时下行，当传感器托盘（14）与称重传感器（15）接触后，称重转移支架（13），传感器托盘（14）停止下行；这时控制器控制丝杠步进电机（16）带动下缸（2）和标定支架（12）继续下行一定的距离使称重转移支架（13）和传感器托盘（14）将全部质量加载到称重传感器（15）上后丝杠步进电机（16）停止，这时滤膜支架（8）、滤膜（9）还未落到称重转移支架（13）上，这时控制器再控制称重传感器（15）启动一次称重，这时得到的质量为M11；M11为称重转移支架（13）和传感器托盘（14）的测量值；M10，M11将用于动态标定；
d、称重转移支架（13），传感器托盘（14）的质量测量完成后，控制器控制丝杠步进电机（16）带动下缸（2）下行、标定支架（12）继续下行，滤膜支架（8）、滤膜（9）在重力作用下也自行下行，由于称重转移支架（13）已经落在传感器上不在向下运动，下缸（2）继续下行一段距离后，滤膜支架（8）落在称重转移支架（13），也不再向下运动，控制装置控制丝杠步进电机（16）带动下缸（2）继续下行一段距离后，滤膜支架（8）将与下缸（2）完全脱离，这时控制器控制称重传感器（15）进行第三次采样，得到质量M12，M12代表了称重转移支架（13）、传感器托盘（14）、滤膜支架（8）、滤膜（9）的质量；
e、计算，由于重转移支架（13）、传感器托盘（14）为已知重量M1，根据以上各步得到的测量数据计算出本次滤膜包括滤膜上截留的烟尘的质量M1m：
M1m=k*M12-M1
（M11-M10）*k=M1
k =M1/（M11-M10）
f、一次采样、称重完成后，进入下一个测量循环，得到第二次的滤膜及滤膜上附着的烟尘的测量值M2m，与上一次测量值M1m求差后，即可得到烟尘在本段时间内的增量ΔM=M2m-M1m。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Country or region after: China Address after: 030027 No. 11, Xinghua street, Jiancaoping District, Taiyuan City, Shanxi Province Applicant after: Shanxi ecological environment monitoring and emergency support center Address before: 030027 No. 11, Xinghua street, Jiancaoping District, Taiyuan City, Shanxi Province Applicant before: SHANXI ACADEMY OF ENVIRONMENTAL RESEARCH Country or region before: China |
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| CB02 | Change of applicant information | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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