CN110044784A - 一种用于pm2.5传感器校准的标准粒子雾化发生装置系统 - Google Patents
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Abstract
本发明一种用于PM2.5传感器校准的标准粒子雾化发生装置系统，涉及标准粒子雾化发生装置技术领域。用于PM2.5传感器校准的标准粒子发生装置系统，包括自动进样装置，可搅拌的粒子混合罐，流量可调的粒子雾化发生装置，二段式过滤装置，升温加湿缓冲管，液晶显示操作屏系统，光散射粉尘仪及校准仓构成。其中，自动进样装置通过输送管路与可搅拌的粒子混合罐连接；粒子雾化发生装置安装在粒子混合罐上；粒子雾化发生装置出口与二段式过滤装置入口连接，二段式过滤装置出口与升温加湿缓冲管入口连接，升温加湿缓冲管出口与校准仓入口连接；光散射粉尘仪与校准仓出口连接。操作方法包括步骤A.‑H。综上所述，本发明填补了相应市场的空白。
Description
技术领域
本发明涉及标准粒子雾化发生装置技术领域，具体指一种用于PM2.5传感器校准的标准粒子雾化发生装置系统。
背景技术
气象专家和医学专家认为，由大气中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。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。
中国工程院院士、中国环境监测总站原总工程师魏复盛研究结果还表明，PM2.5和PM10浓度越高，儿童及其双亲呼吸系统病症的发生率也越高，而PM2.5的影响尤为显著。
为了了解家居环境的PM2.5浓度情况，控制空气净化器及新风系统的开启和关闭，选购合适的PM2.5检测仪成了当务之急。
传统的PM2.5检测方法分为：重量法、振荡天平法、β射线吸收法等，但基于上述三种原理的设备都是普通大众无法直接使用的，无法满足大众对自身所处环境PM2.5的检测需求，因此价格便宜，使用场合方便，且精度可以达到家用等级的PM2.5传感器应运而生。
但受硬件条件影响，现有的PM2.5传感器个体之间都存在差异，即使同批次的传感器也未必能保持数据的一致，其结果是会使采用传感器的同批设备的数据出现倒挂现象，导致在大规模应用情况下，无法准确获得当前环境的实际情况。同时PM2.5传感器的校准方法普遍是在大空间内通过使用指定焦油含量的香烟燃烧或发生高粒径的煤粉进行浓度衰减测试，并无在指定浓度下的多点校准。这些都直接影响PM2.5传感器数据的准确性。
另据检索，对CN 206489036U PM2.5质量浓度监测仪校准装置、CN103674796B一种多通道PM2.5监测仪校准装置、CN105572005A一种基于光散射法的PM2.5监测仪校准方法及装置、CN105675461A一种PM2.5检测仪的校准标定方法......等装置或方法的分析，它们存在结构复杂或不易操作或精度不高不稳定或成本高等等的不足。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的缺失和不足，提出一种用于PM2.5传感器校准的标准粒子雾化发生装置系统，包括：自动进样装置，可搅拌的粒子混合罐，流量可调的粒子雾化发生装置，二段式过滤装置，升温加湿缓冲管，液晶显示操作屏系统，光散射粉尘仪及校准仓构成。
其中，自动进样装置通过输送管路与可搅拌的粒子混合罐连接；流量可调的粒子雾化发生装置安装在粒子混合罐上；流量可调的粒子雾化发生装置的出口与二段式过滤装置入口连接，二段式过滤装置出口与升温加湿缓冲管入口连接，升温加湿缓冲管出口与校准仓入口连接；光散射粉尘仪与校准仓出口连接。自动进样装置、流量可调粒子雾化发生装置的自动控制与液晶显示操作屏系统连接。
进一步，
所述自动进样装置，设置有标准粒子输入口和去离子水存水罐；
所述流量可调的粒子雾化发生装置与外部压缩空气管路连接，获得清洁干燥压缩空气以实现粒子雾化功能；
所述流量可调的粒子雾化发生装置与液晶显示操作屏系统作电信号连接；
所述升温加湿缓冲管内装有温湿度监测装置；所述温湿度监测装置与液晶显示操作屏系统作电信号连接；
所述光散射粉尘仪与液晶显示操作屏系统通过电信连接；
如上所述，将体积0.1ml到0.5ml不等的市售微粒计数仪标准品即标准粒子装入自动进样装置的粒子标准品输入口，通过去离子水稀释后，经流量可调粒子雾化发生装置过滤掉水分后可以得到不同的粒子浓度，光散射粉尘仪在校准仓外采样口测出的浓度即为校准仓内浓度，通过与校准仓内的被测PM2.5传感器浓度进行比对以进行多点校准。
附图说明
图1为本发明一种用于PM2.5传感器校准的标准粒子雾化发生装置系统的连接框图；
其中，
1：自动进样装置；
2：可搅拌的粒子混合罐；
3：流量可调的粒子雾化发生装置；
4：二段式过滤装置；
5：升温加湿缓冲管；
6：液晶显示操作屏系统；
7：光散射粉尘仪。
图2为本发明实施例被测传感器之间相关性曲线图；
图3为本发明实施例被测传感器与光散射粉尘仪相关性曲线图；
图4为本发明一种用于PM2.5传感器校准的标准粒子雾化发生装置的操作方法流程框图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步描述
一种用于PM2.5传感器校准的标准粒子雾化发生装置系统(如附图1所示)。
包括：自动进样装置1，可搅拌的粒子混合罐2，流量可调的粒子雾化发生装置3，二段式过滤装置4，升温加湿缓冲管5，液晶显示操作屏系统6，光散射粉尘仪7及校准仓构成。
其中，自动进样装置1通过输送管路与可搅拌的粒子混合罐2连接。
流量可调的粒子雾化发生装置3安装在粒子混合罐2上。
流量可调的粒子雾化发生装置3的出口与二段式过滤装置4入口连接，二段式过滤装置4出口与升温加湿缓冲管5入口连接，升温加湿缓冲管5出口与校准仓入口连接。
光散射粉尘仪7与校准仓出口连接。
进一步，所述自动进样装置1设置有标准粒子输入口和去离子水存水罐。
所述流量可调的粒子雾化发生装置3连接外部压缩空气管路提供的清洁干燥压缩空气以实现粒子雾化功能。.
所述流量可调的粒子雾化发生装置3与液晶显示操作屏系统6作电信号连接。
所述升温加湿缓冲管5内装有温湿度监测装置，所述温湿度监测装置与液晶显示操作屏系统6作电信号连接。
所述光散射粉尘仪7与液晶显示操作屏系统6作电信号连接。
一种用于PM2.5传感器校准的标准粒子发生装置的操作方法(如附图4所示)，包括步骤如下：
A.将标准粒子及去离子水分别装入自动进样装置1内；
B.根据校准要求的浓度，在液晶显示操作屏系统6上设置所需粒子及去离子水的体积数，进行配比，得到所需浓度；
C.在液晶显示操作屏系统6上开启自动进样装置1；设置流量可调粒子雾化发生装置3的开启时间。
D.流量可调粒子雾化发生装置3开始工作，其发生的带雾化粒子气体经二段式过滤装置4过滤后，温度与湿度都较低，根据测试环境要求，通过液晶显示操作屏系统6上设置要达到的温湿度数值的方式来自动开启/停止升温加湿缓冲管5的升温加湿功能，实现对过滤后气体进行升温加湿，避免打破测试仓内的温湿度平衡；
E.打开比对监测用的光散射粉尘仪7；
F.校准仓出口的标准粒子浓度经光散射粉尘仪7监测并在液晶显示操作屏系统6上显示当显示的粒子浓度达到所需浓度的90％后，由液晶显示操作屏系统6通过电信号对流量可调的粒子雾化发生装置3进行调节控制将流量降低至前流量的70％，保持并稳定所需粒子浓度；
G.若稳定过程中，粒子浓度有波动，也可通过手动调节流量可调粒子雾化发生装置3流量以达到稳定要求；
H.同批次的PM2.5传感器必须保持数据的一致，通过稳定浓度的测定，可以得出PM2.5传感器之间的相关倍数，将其用于PM2.5传感器内部一致性修正。
进一步，所述G步骤：可通过体积不同0.1ml～0.5ml的各种粒径标准粒子0.5nm，1μm以及2μm及上述标准粒子混合来达到模拟真实PM2.5的效果。
进一步，可通过体积不同(0.1ml～0.5ml)的各种粒径标准粒子0.5nm，1μm以及2μm及上述标准粒子混合来达到模拟真实PM2.5的效果。
本发明实施例(如附图2所示)，2#PM2.5传感器在各浓度上都是1#的1.11倍，3#是1#的1.30倍。由此可以将2#PM2.5传感器选为本次的标准PM2.5传感器，在PM2.5传感器内部根据所得出的倍数对1#及3#进行修正，使得同批次PM2.5传感器在数据上达成一致。
所述光散射粉尘仪7数据是可溯源且准确的。
使用最小二乘法对光散射粉尘仪7数据与PM2.5传感器数据进行拟合，可以得到类似Y＝aX+b的公式。
其中Y为PM2.5传感器数据，X为光散射粉尘仪7数据，将公式变换成X＝Y-b/a，代表PM2.5传感器数据可通过修正拟合得到准确的光散射粉尘仪6数据，将该公式写入PM2.5传感器或是PM2.5传感器集成后的仪器内，从而可以得到在测试浓度范围内较为准确的数值。
本发明实施例(如附图3所示)，图中Y轴为被测PM2.5传感器，X轴为光散射粉尘仪7数据。共6次测试。假设光散射粉尘仪6测定结果为：第一次15μg/m3，第二次35μg/m3，第三次50μg/m3，第四次75μg/m3，第五次100μg/m3，第六次150μg/m3，而被测PM2.5传感器数据为18、40、55、78、109、157μg/m3。
通过最小二乘法得到Y＝1.0316X+3.0947，将公式变形计算修正值X＝Y-3.0947/1.0316，将PM2.5传感器实测数据进行修正折算并与粉尘仪6数据再次进行拟合，可以得到Y＝1X-0.0002，表明PM2.5传感器和光散射粉尘仪6数据已十分接近，在实际应用可达到较好的效果。
综上所述，本发明一种用于PM2.5传感器校准的标准粒子雾化发生装置，克服了现有技术存在的结构复杂不易操作或精度不高不稳定或成本高等等的不足，为用于浓度可控的PM2.5传感器校准的标准粒子雾化发生装置，提供了技术装备，填补了相应市场的空白。
Claims (4)
1.一种用于PM2.5传感器校准的标准粒子发生装置系统，其特征在于，包括自动进样装置(1)，可搅拌的粒子混合罐(2)，流量可调的粒子雾化发生装置(3)，二段式过滤装置(4)，升温加湿缓冲管(5)，液晶显示操作屏系统(6)，光散射粉尘仪(7)及校准仓构成；
其中，自动进样装置(1)通过输送管路与可搅拌的粒子混合罐(2)连接；流量可调的粒子雾化发生装置(3)安装在粒子混合罐(2)上；流量可调的粒子雾化发生装置(3)的出口与二段式过滤装置(4)入口连接，二段式过滤装置(4)出口与升温加湿缓冲管(5)入口连接，升温加湿缓冲管(5)出口与校准仓入口连接；光散射粉尘仪(7)与校准仓出口连接。
2.如权利要求1所述的一种用于PM2.5传感器校准的标准粒子发生装置系统，其特征在于，所述自动进样装置(1)设置有标准粒子输入口和去离子水存水罐；自动进样装置(1)与液晶显示操作屏系统(6)作电信号连接；
所述流量可调的粒子雾化发生装置(3)通过外部空气压缩机提供的清洁干燥压缩气体以实现粒子雾化功能；
所述流量可调的粒子雾化发生装置(3)与液晶显示操作屏系统(6)作电信号连接；
所述升温加湿缓冲管(5)内装有温湿度监测装置，所述温湿度监测装置与液晶显示操作屏系统(6)作电信号连接；
所述光散射粉尘仪(7)与液晶显示操作屏系统(6)作电信号连接。
3.一种用于PM2.5传感器校准的标准粒子发生装置系统的操作方法，其特征在于，包括如下步骤：
A.将标准粒子及去离子水分别装入自动进样装置(1)内；
B.根据校准要求的浓度，在液晶显示操作屏系统(6)上设置所需粒子及去离子水的体积数，进行配比，得到所需浓度；
C.在液晶显示操作屏系统(6)上开启自动进样装置(1)，并设置流量可调的粒子雾化发生装置(3)的开启时间；
D.经二段式过滤装置(4)过滤后的气体，温度与湿度都较低，根据测试环境要求，通过在液晶显示操作屏系统(6)上设置要达到的温湿度数值的方式来自动开启/停止升温升湿缓冲管(5)的升温加湿功能，对过滤后气体进行升温加湿，避免打破测试仓内的温湿度平衡。
E.打开比对监测用的光散射粉尘仪(7)；
F.校准仓出口的标准粒子浓度经光散射粉尘仪(7)监测并在液晶显示操作屏系统(6)上显示，当显示的粒子浓度达到所需浓度的90％后，由液晶显示操作屏系统(6)通过电信号对流量可调的粒子雾化发生装置(3)进行控制将流量降低至前流量的70％，保持并稳定所需粒子浓度；
G.若稳定过程中，粒子浓度有波动，也可通过手动调节流量可调的粒子雾化发生装置(3)流量以达到稳定要求；
H.同批次的PM2.5传感器必须保持数据的一致，通过稳定浓度的测定，可以得出PM2.5传感器之间的相关倍数，将其用于PM2.5传感器内部一致性修正。
4.如权利要求3所述的一种用于PM2.5传感器校准的标准粒子发生装置系统的操作方法，其特征在于，所述G步骤：进一步，可通过体积不同0.1ml～0.5ml的各种粒径标准粒子0.5nm，1μm以及2μm及上述标准粒子混合来达到模拟真实PM2.5的效果。
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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 | ||
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