CN109596495B - 一种内循环式颗粒物浓度检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及大气颗粒物浓度检测技术领域，公开了一种内循环颗粒物检测装置。本发明的内循环颗粒物浓度检测装置包括密封室，所述密封室设有可开闭的通风口，用于收集空气以采样；测量单元，所述测量单元包括流道、导流叶片以及静电沉降装置，所述流道两端开口设置，所述导流叶片设于所述测量单元一端，用于引导所述流道内气体的流动，所述静电沉降装置包括晶体以及高压放电针，所述晶体安装于所述流道内，用于检测其表面质量变化，所述高压放电针与所述晶体构成电极对，用于高压放电集尘。本发明的内循环式颗粒物浓度检测装置结构更加简单、测量更加可靠。
Description
技术领域
本发明属于大气颗粒物浓度检测技术领域，尤其是涉及一种内循环式颗粒物浓度检测装置。
背景技术
大气颗粒物浓度多采用压电晶体测量法进行检测。压电晶体测量法中，利用惯性沉积或者静电沉积的方式可以使颗粒物沉降在晶体表面，通过检测晶体谐振频率的变化换算得到颗粒物质量浓度。由于一般的压电晶体测量法为暴露在大气中采样，需要配备相应的采样泵，体积较为庞大，并且流量控制相对复杂，温湿度的影响不易消除，颗粒物的二次反弹现象严重，极大地影响了测量的准确性。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种内循环式颗粒物浓度检测装置，无需设置流量泵和质量流量控制单元，在密封室内进行内循环，使得颗粒物反复沉降，结构简单、可靠。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种内循环式颗粒物浓度检测装置，包括密封室，所述密封室设有可开闭的通风口，用于收集空气以采样；测量单元，所述测量单元包括流道、导流叶片以及静电沉降装置，所述流道两端开口设置，所述导流叶片设于所述测量单元一端，用于引导所述流道内气体的流动，所述静电沉降装置包括晶体以及高压放电针，所述晶体安装于所述流道内，用于检测其表面质量变化，所述高压放电针与所述晶体构成电极对，用于高压放电集尘。
作为上述技术方案的进一步改进，所述流道内安装有晶体托盘，所述晶体固定安装于所述晶体托盘上。
作为上述技术方案的进一步改进，所述测量单元包括两处，且两处所述测量单元上下排布于所述密封室内。
作为上述技术方案的进一步改进，于所述密封室的左右方向上，两处所述测量单元反向设置，以使所述密封室内的气体在两处所述测量单元工作时保持循环。
作为上述技术方案的进一步改进，所述密封室内还设置有扰流叶片，用于混合所述密封室内的气体。
作为上述技术方案的进一步改进，所述扰流叶片包括两处。
作为上述技术方案的进一步改进，所述密封室内还设置有温度调控模块以及湿度调控模块。
作为上述技术方案的进一步改进，其中一个所述测量单元中，所述晶体的表面设置有修饰层，以提高所述晶体的吸附效率。
本发明还提供一种内循环式颗粒物浓度检测方法，包括如下步骤：S1，构建封闭环境，在封闭环境内设置静电沉降装置；S2，封闭环境向大气采样足够的气体；S3，引导封闭环境内的气体进行内循环，并引导气体向晶体表面运动；S4，晶体及高压放电针供电，开始静电沉降，稳定后，得到晶体表面质量数据。
作为上述技术方案的进一步改进，封闭环境中设置温度调控模块、湿度调控模块，在S3之前，将封闭环境内的温度和湿度调节到最佳检测区域。
本发明的有益效果是：
本发明的内循环式颗粒物浓度检测装置，利用静电沉降进行颗粒物浓度的检测，检测单元设置在密封室内，利用导流叶片实现密封室内的气体循环，使得颗粒物反复沉降，结构更加简单、测量更加可靠。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明一个实施例的内循环式颗粒物浓度检测装置的俯视透视图；
图2是本发明一个实施例的内循环式颗粒物浓度检测装置的内部立体示意图；
图3是本发明一个实施例的测量单元的示意图；
图4是本发明一个实施例的晶体托盘的示意图；
图5是本发明一个实施例的内循环式颗粒物浓度检测方法的流程图。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本发明的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，如无特殊说明，当某一特征被称为“固定”、“连接”在另一个特征，它可以直接固定、连接在另一个特征上，也可以间接地固定、连接在另一个特征上。此外，本发明中所使用的上、下、左、右、前、后等描述仅仅是相对于附图中本发明各组成部分的相互位置关系来说的。
此外，除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与本技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例，而不是为了限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的组合。
参照图1至图3，针对传统的颗粒物浓度检测装置必须配备采样泵，体积庞大且流量控制复杂，温湿度影响难以消除，颗粒物二次反弹现象严重的问题，本发明提供一种内循环式颗粒物浓度检测装置，其取消了采样泵的结构，采用内循环式结构，利用静电沉降来检测颗粒物浓度。为此，本发明的内循环式颗粒物浓度检测装置包括密封室1以及测量单元9。
密封室1上设有可开闭的通风口，打开通风口时，密封室1与大气连通，大气中的空气流入密封室1内，使密封室1内收集到足够的采样气体，之后关闭通风口，密封室1形成封闭的空间，密封室1内的颗粒物浓度即表征大气中颗粒物浓度。
测量单元9设于密封室1内，测量单元9包括流道2、静电沉降装置以及导流叶片6(11)。流道2两端开口设置，流道2形成供气体流通的通道，静电沉降装置包括晶体(图中未示出)以及高压放电针4，晶体安装在流道2内，高压放电针4与晶体构成电极对，其用于高压放电集尘，增加颗粒物的沉降速率，在流道2的一端设置有导流叶片6(11)，导流叶片6(11)在工作时引导气流和颗粒物向晶体表面运动。
优选的，如图1与图4，流道2内安装有晶体托盘3，其中，晶体固定安装在晶体托盘3上，晶体托盘3上设置有一对相对远离设置的供电针30，用于与电源连接，为晶体提供电源。其中，本实施例中，一对供电针30穿过流道2以及密封室1，并伸出密封室1外，以便于与外部电源连接，通过，一对供电针30的结构也为晶体托盘的安装提供支撑。
本实施例中，晶体优选为石英晶片，选取为5M基频，高压放电针4采用99.9999％纯度的抗氧化钨丝。
密封室1内还设置有扰流叶片5(10)，在密封室1的通风口封闭后，打开扰流叶片5(10)使密封室1内的气体充分混合，有助于提高检测结果的准确性。
密封室1内还设置有湿度调控模块7以及温度调控模块8，在测量单元9进行测量之前，通过湿度调控模块7以及温度调控模块8调节密封室1内的湿度与温度达到最佳检测区域，有助于提高检测结果的准确性
在本发明一个优选的实施例中，测量单元9包括两处，且两处测量单元9采用上下排布的结构设于密封室1内，两处测量单元9分别测量密封室1上部、下部的气体的颗粒物浓度，之后对两处测量结果取平均值，以提高检测的准确性。
进一步，在密封室1的左右方向上，两处测量单元9采用相反的结构设置，从而使得两处测量单元9的气体入口与气体出口相对应，提高了密封室1内气体循环效率。
进一步，本实施例中，其中一处测量单元9，在其晶体表面设置修饰层，以提高其吸附效率，与另一个测量单元9之间形成优势互补，最终提高整体颗粒物的沉降效率。其中，修饰层包括但不限于活性氧化铝、泡沫镍、活性炭。
当然，在其他不同的实施例中，可以设置更多数量的测量单元，并可以相应的对测量单元的排布进行优化，如上下且依次反向设置的3个以上测量单元。
本发明还提供一种内循环式颗粒物浓度的检测方法，参照图5，示出了其流程图。
S1，构建封闭环境，在封闭环境中设置静电沉降装置。封闭环境设置有可开闭的通风口，用于向外界大气采样气体，检测其中的颗粒物浓度。
S2，封闭环境中采样足够的大气中的气体。
优选的，待气体采样足够后，打开扰流叶片，使封闭环境内的气体充分混合。
优选的，设置湿度调控模块与温度调控模块，通过湿度调控模块与温度调控模块对封闭环境内的温度与湿度进行调节，使封闭环境内的温度与湿度达到最佳检测区域。
S3，引导封闭环境中的气体进行内部循环，并使气体向晶体表面流动。
S4，晶体以及高压放电针供电，开始静电沉降，稳定后，得到晶体表面质量数据。
其中，优选为设置上下排布且左右相反设置的两个静电沉降装置，故而在利用上述方法进行测量时，会得到两组晶体表面质量数据，分别为封闭环境上部的晶体表面质量数据以及封闭环境下部的晶体表面质量数据，将两组数据相加并然后与封闭环境的体积计算，从而得到气体的颗粒物浓度数据，得到的数据更加准确。
以上是对本发明的较佳实施进行的具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (10)
1.一种内循环式颗粒物浓度检测装置，其特征在于，包括
密封室，所述密封室设有可开闭的通风口，用于收集空气以采样；
测量单元，所述测量单元包括流道、导流叶片以及静电沉降装置，所述流道两端开口设置，所述导流叶片设于所述测量单元一端，用于引导所述流道内气体的流动，所述静电沉降装置包括晶体以及高压放电针，所述晶体安装于所述流道内，用于检测其表面质量变化，所述高压放电针与所述晶体构成电极对，用于高压放电集尘。
2.根据权利要求1所述的内循环式颗粒物浓度检测装置，其特征在于，所述流道内安装有晶体托盘，所述晶体固定安装于所述晶体托盘上。
3.根据权利要求1所述的内循环式颗粒物浓度检测装置，其特征在于，所述测量单元包括两处，且两处所述测量单元上下排布于所述密封室内。
4.根据权利要求3所述的内循环式颗粒物浓度检测装置，其特征在于，于所述密封室的左右方向上，两处所述测量单元反向设置，以使所述密封室内的气体在两处所述测量单元工作时保持循环。
5.根据权利要求4所述的内循环式颗粒物浓度检测装置，其特征在于，所述密封室内还设置有扰流叶片，用于混合所述密封室内的气体。
6.根据权利要求5所述的内循环式颗粒物浓度检测装置，其特征在于，所述扰流叶片包括两处。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的内循环式颗粒物浓度检测装置，其特征在于，所述密封室内还设置有温度调控模块以及湿度调控模块。
8.根据权利要求7所述的内循环式颗粒物浓度检测装置，其特征在于，其中一个所述测量单元中，所述晶体的表面设置有修饰层，以提高所述晶体的吸附效率。
9.一种内循环式颗粒物浓度检测方法，其特征在于，采用权利要求1至8中任一项所述的内循环式颗粒物检测装置执行，包括如下步骤：
S1，构建封闭环境，在封闭环境内设置静电沉降装置；
S2，封闭环境向大气采样足够的气体；
S3，引导封闭环境内的气体进行内循环，并引导气体向晶体表面运动；
S4，晶体及高压放电针供电，开始静电沉降，稳定后，得到晶体表面质量数据。
10.根据权利要求9所述的内循环式颗粒物浓度检测方法，其特征在于，封闭环境中设置温度调控模块、湿度调控模块，在S3之前，将封闭环境内的温度和湿度调节到最佳检测区域。
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