CN110849784A - 一种在线测量大气颗粒物浓度的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在线测量大气颗粒物浓度的装置，包括采样系统、主安装板、检测机构、采样头升降机构和滤纸带定量移动机构，所述的采样系统包括颗粒物切割器、采样管、PU管和气体流量计和采样泵，所述的检测机构包括测量块、β射线源和闪烁探测器，所述的采样头升降机构包括凸轮、压缩弹簧、采样压头、采样压头套，所述的采样压头套固定在所述采样压头上，本发明涉及大气颗粒物浓度监测技术领域。该在线测量大气颗粒物浓度的装置，各机构模块化设计，结构简单。采样头升降装置可以保证大气颗粒物浓度监测装置在采样时滤纸带处的气密性；滤纸带定量移动机构设置有主动轴光耦挡片和主动轴光电开关，可以实现纸带的精确、定量移动。

Description

一种在线测量大气颗粒物浓度的装置

技术领域

本发明涉及大气颗粒物浓度监测技术领域，具体为一种在线测量大气颗粒物浓度的装置。

背景技术

现在市场上大致有称重法、β射线法、光散射法、振荡天平法等大气颗粒物浓度测量方法。称重法是所有大气颗粒物浓度检测方法中最准确的一种方法，但其采样时间长、采样与称重不能连续进行无法实现在线监测。光散射法技术利用气流中的颗粒物反射出来的闪光的频率及持续时间来测量颗粒物的含量，但其受颗粒物大小及颗粒物成分的影响较大，国家目前尚未有相应的标准对该技术规范，因此该技术尚未大量使用。振荡天平法存在不同季节所得到的测量结果与称重法时而偏高时而偏低的周期性误差，且价格昂贵。β射线吸收法是一种基于辐射探测的测量方法，该方法通过监测采样前后β射线穿过滤纸带同一位置处强度的衰减判断空气中颗粒物的质量，同时对抽气体积进行精确的测量，进而得出监测环境中该时段的颗粒物质量浓度。

采用β射线法测量大气颗粒物浓度的最主要过程为：首先测量滤纸带在未采样前穿过滤纸带β射线的强度I0,接着将该处的滤纸移动到采样位置采集大气中的颗粒物，最后将采集有颗粒物的滤纸带上同一点重新移动到射线强度测量位置测量采样后穿过滤纸带β射线的强度I1，因滤纸带不同位置对β射线的衰减不同，要准确的测量颗粒物的浓度的前提是滤纸带的准确来回移动。

发明内容

(一)解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是针对上述测量颗粒物浓度的关键——滤纸带的准确移动，提供了一种在滤纸带能在测量点与采样点之间准确移动，保证测量点的准确定位的一种在线测量大气颗粒物浓度的装置。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种在线测量大气颗粒物浓度的装置，包括采样系统、主安装板、检测机构、采样头升降机构和滤纸带定量移动机构，所述的采样系统包括颗粒物切割器、采样管、PU管和气体流量计和采样泵，所述的检测机构包括测量块、β射线源和闪烁探测器，所述的采样头升降机构包括凸轮、压缩弹簧、采样压头、采样压头套，所述的采样压头套固定在所述采样压头上，所述的凸轮外表面与所述的采样压头套下表面相切，所述的压缩弹簧套在所述采样管的外面，其一端位于所述采样压头套的凹槽内，另一端与所述测量块相接触，所述的采样压头可随凸轮的转动在测量块内上下移动；

所述的滤纸带定量移动机构包括滤纸带平移机构、滤纸带防松摆轮机构、滤纸带防断摆轮机构、放纸机构和收纸机构，所述的滤纸带平移机构包括动力轴、压紧轮、压紧弹簧、平移杆、滚筒、直线滑轨，所述动力轴、压紧轮固定安装在所述主安装板前面，所述滤纸带位于所述动力轴和所述压紧轮之间，所述动力轴转动时滤纸带可随其转动而移动，所述直线滑轨和所述平移杆安装在所述主安装板上面，所述滚筒位于所述主安装板前面并穿过所述主安装板的腰型孔安装在所述平移杆两端；

所述的滤纸带防松摆轮机构包括摆杆、拉紧弹簧、滚筒，所述的滤纸带防松摆轮机构位于主安装板右侧，所述摆杆一端通过铰链固定在所述主安装板背面，摆杆可绕铰链转动，所述拉紧弹簧一端固定在所述主安装板背面，一端固定在所述摆杆一端，所述滚筒位于所述主安装板前面，穿过所述主安装板上的圆弧形腰型孔固定在所述摆杆的一端；

所述的滤纸带防断摆轮机构包括摆杆、拉紧弹簧、滚筒，所述的滤纸带防断摆轮机构位于主安装板左侧，所述摆杆一端通过铰链固定在所述主安装板背面，摆杆可绕铰链转动，所述拉紧弹簧一端固定在所述主安装板背面，一端固定在所述摆杆一端，所述滚筒位于所述主安装板前面，穿过所述主安装板上的圆弧形腰型孔固定在所述摆杆的一端；

所述收纸机构包括废纸盘和收纸电机，所述收纸机构位于所述主安装板左下方，所述收纸电机安装在所述主安装板的背面，所述废纸盘固定在所述收纸电机的转轴上；

所述放纸机构位于所述主安装板右下方，包括新纸盘和放纸电机，所述放纸电机安装在所述主安装板的背面，所述新纸盘固定在所述放纸电机的转轴上。

优选的，所述的升降机构还包括升降电机、升降光耦挡片、上光电开关、下光电开关，所述的升降电机固定在所述的主安装板的背面，所述的升降光耦挡片固定在所述升降电机的转动轴上，升降光耦挡片沿其直径方向开有一条狭缝，所述的上光电开关、下光电开关固定在所述的主安装板背面，位于所述升降光耦挡片的两侧，可以检测所述升降光耦挡片上狭缝的位置。

优选的，所述的滤纸带平移机构还包括主动轴电机、主动轴光耦挡片，主动轴光电开关，所述主动轴电机固定在所述主安装板的背面，用于给所述主动轴提供动力，所述的主动轴光耦挡片上开有沿直径方向的两道狭缝，其固定在所述主动轴电机转轴上可随主动轴一起转动，所述的主动轴光电开关能够检测所述的主动轴光耦挡片上狭缝的位置。

优选的，所述的滤纸带平移机构还包括平移杆挡片、平移杆限位光电开关，所述平移杆挡片固定在所述平移杆的一端，可随平移杆一起移动，所述的平移杆限位光电开关可检测所述平移杆挡片的位置。

优选的，所述的滤纸带防松摆轮机构还包括左光电开关、右光电开关，所述左光电开关、右光电开关固定在所述主安装板的背面，用于检测摆杆所处的位置。

(三)有益效果

本发明提供了一种在线测量大气颗粒物浓度的装置。具备以下有益效果：

该在线测量大气颗粒物浓度的装置，各机构模块化设计，结构简单。其中采样头升降装置可以保证大气颗粒物浓度监测装置在采样时滤纸带处的气密性；滤纸带定量移动机构设置有主动轴光耦挡片和主动轴光电开关，可以实现纸带的精确、定量移动；滤纸带防松机构和滤纸带防断摆轮机构为滤纸带提供拉紧力、保证纸带在移动过程中始终是绷紧而又不至于断裂，进一步保证滤纸带的准确定位。

附图说明

图1为本发明整体的结构示意图；

图2为本发明测量块的局部结构示意图；

图3为本发明滤纸带平移机构的局部结构示意图；

图4为本发明滤纸带防松摆轮机构的局部结构示意图。

图中：1颗粒物切割器、2采样管、3压缩弹簧、4采样压头套、5凸轮、6下光电开关、7上光电开关、8采样压头、9闪烁探测器、10β射线源、11测量块、12滚筒、13平移杆、14直线滑轨、15拉紧弹簧、16摆杆、17右光电开关、18左光电开关、19放纸电机、20新纸盘、21主安装板、22采样泵、23气体流量计、24PU管、25废纸盘、26收纸电机、27压紧弹簧、28压紧轮、29动力轴、30主动轴电机、31主动轴光耦挡片、32主动轴光电开关、33平移杆挡片、34平移杆限位光电开关、35升降电机、36升降光耦挡片。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-4，本发明提供一种技术方案：一种在线测量大气颗粒物浓度的装置，包括采样系统、主安装板21、检测机构、采样头升降机构和滤纸带定量移动机构，采样系统包括颗粒物切割器1、采样管2、PU管24和气体流量计23和采样泵22，检测机构包括测量块11、β射线源10和闪烁探测器9。

采样头升降机构包括凸轮5、压缩弹簧3、采样压头8、采样压头套4，采样压头套4固定在采样压头8上，凸轮5外表面与采样压头套4下表面相切，压缩弹簧3套在采样压头8的外面，其一端位于采样压头套4的凹槽内，另一端与测量块11图示的内表面相接触，采样压头8可随凸轮5的转动在测量块11内上下移动，从而实现滤纸带的压紧、松开。升降机构还包括升降电机35、升降光耦挡片36、上光电开关7、下光电开关6，升降电机35固定在主安装板21的背面，升降光耦挡片36固定在升降电机35的转动轴上，升降光耦挡片36沿其直径方向开有一条狭缝，上光电开关7、下光电开关6固定在主安装板21背面，位于升降光耦挡片36的两侧，可以检测升降光耦挡片36上狭缝的位置。当升降光耦挡片36上狭缝位于上光电开关7位置时，滤纸带处于松开状态，可控制监测装置平移，当升降光耦挡片36上狭缝位于下光电开关6位置时，滤纸带处于压紧状态，可控制监测装置采样。

滤纸带定量移动机构包括滤纸带平移机构、滤纸带防松摆轮机构、滤纸带防断摆轮机构、放纸机构和收纸机构；

滤纸带平移机构包括动力轴29、压紧轮28、压紧弹簧27、平移杆13、滚筒12、直线滑轨14，动力轴29、压紧弹簧27固定安装在主安装板前面，压紧轮28与压紧弹簧27另一端相连，滤纸带位于动力轴29和压紧轮28之间，动力轴29转动时滤纸带可随其转动而移动，直线滑轨14和平移杆13安装在主安装板21背面，滚筒12位于主安装板21前面并穿过主安装板21的腰型孔安装在平移杆13两端。

滤纸带平移机构还包括主动轴电机30、主动轴光耦挡片31，主动轴光电开关32，主动轴电机30固定在主安装板21的背面，用于给动力轴29提供动力，主动轴光耦挡片31上开有沿直径方向的两道狭缝，狭缝均匀分布在主动轴光耦挡片31圆周上，主动轴光耦挡片31固定在主动轴电机30转轴上可随主动轴29一起转动，主动轴光电开关32能够检测主动轴光耦挡片31上狭缝的位置。滤纸带平移机构还包括平移杆挡片33、平移杆限位光电开关34，平移杆挡片33固定在平移杆13的一端，可随平移杆13一起移动，平移杆限位光电开关34可检测平移杆挡片33的位置。

滤纸带防松摆轮机构位于主安装板后面右侧，包括摆杆16、拉紧弹簧15、滚筒12，摆杆16一端通过铰链固定在主安装板21背面，摆杆16可绕铰链转动，拉紧弹簧15一端固定在主安装板21背面，一端固定在摆杆16一端，滚筒12位于主安装板前面，穿过主安装板21上的圆弧形腰型孔固定在摆杆16的一端。滤纸带防松摆轮机构还包括左光电开关18、右光电开关17，左光电开关18、右光电开关17固定在主安装板的背面，用于检测摆杆所处的位置。

滤纸带防断摆轮机构位于主安装板背面左侧，包括摆杆16、拉紧弹簧15、滚筒12，摆杆16一端通过铰链固定在主安装板21背面，摆杆16可绕铰链转动，拉紧弹簧15一端固定在主安装板21背面，一端固定在摆杆16一端，滚筒位于主安装板21前面，穿过主安装板21上的圆弧形腰型孔固定在摆杆16的一端。

收纸机构位于主安装板左下方，包括废纸盘25和收纸电机26，收纸电机26安装在主安装板21的背面，废纸盘35固定在收纸电机26的转轴上，废纸盘35用于收集有采样尘斑的滤纸带。

放纸机构位于主安装板21右下方，包括新纸盘20和放纸电机19，放纸电机19安装在主安装板21的背面，新纸盘20固定在放纸电机19的转轴上，新纸盘20上安装有未经采样的滤纸带。

使用时，新纸盘20上安装有未经采样的滤纸带，首先测量滤纸带在未采样前穿过滤纸带β射线源10的强度I0,接着将该处的滤纸移动到采样位置采集大气中的颗粒物，最后将采集有颗粒物的滤纸带上同一点重新移动到射线强度测量位置测量采样后穿过滤纸带β射线的强度I1，因滤纸带不同位置对β射线的衰减不同，要准确的测量颗粒物的浓度的前提是滤纸带的准确来回移动，滤纸带防松机构和滤纸带防断摆轮机构为滤纸带提供拉紧力、保证纸带在移动过程中始终是绷紧而又不至于断裂，进一步保证滤纸带的准确定位。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下。由语句“包括一个......限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素”。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种在线测量大气颗粒物浓度的装置，其特征在于：包括采样系统、主安装板(21)、检测机构、采样头升降机构和滤纸带定量移动机构，其特征在于：所述的采样系统包括颗粒物切割器(1)、采样管(2)、PU管(24)和气体流量计(23)和采样泵(22)，所述的检测机构包括测量块(11)、β射线源(10)和闪烁探测器(9)，所述的采样头升降机构包括凸轮(5)、压缩弹簧(3)、采样压头(8)、采样压头套(4)，所述的采样压头套(4)固定在所述采样压头(8)上，所述的凸轮(5)外表面与所述的采样压头套(4)下表面相切，所述的压缩弹簧(3)套在所述采样管(2)的外面，其一端位于所述采样压头套(4)的凹槽内，另一端与所述测量块(11)相接触，所述的采样压头(8)可随凸轮(5)的转动在测量块(11)内上下移动；

所述的滤纸带定量移动机构包括滤纸带平移机构、滤纸带防松摆轮机构、滤纸带防断摆轮机构、放纸机构和收纸机构，所述的滤纸带平移机构包括动力轴(29)、压紧轮(28)、压紧弹簧(27)、平移杆(13)、滚筒(12)、直线滑轨(14)，所述动力轴(29)、压紧轮(28)固定安装在所述主安装板(21)前面，所述滤纸带位于所述动力轴(29)和所述压紧轮(28)之间，所述动力轴(29)转动时滤纸带可随其转动而移动，所述直线滑轨(14)和所述平移杆(13)安装在所述主安装板(21)上面，所述滚筒(12)位于所述主安装板(21)前面并穿过所述主安装板(21)的腰型孔安装在所述平移杆(13)两端；

所述的滤纸带防松摆轮机构包括摆杆(16)、拉紧弹簧(15)、滚筒(12)，所述的滤纸带防松摆轮机构位于主安装板(21)右侧，所述摆杆(16)一端通过铰链固定在所述主安装板(21)背面，摆杆(16)可绕铰链转动，所述拉紧弹簧(15)一端固定在所述主安装板(21)背面，一端固定在所述摆杆(16)一端，所述滚筒(12)位于所述主安装板(21)前面，穿过所述主安装板(21)上的圆弧形腰型孔固定在所述摆杆(16)的一端；

所述的滤纸带防断摆轮机构包括摆杆(16)、拉紧弹簧(15)、滚筒(12)，所述的滤纸带防断摆轮机构位于主安装板(21)左侧，所述摆杆(16)一端通过铰链固定在所述主安装板(21)背面，摆杆(16)可绕铰链转动，所述拉紧弹簧(15)一端固定在所述主安装板(21)背面，一端固定在所述摆杆(16)一端，所述滚筒(12)位于所述主安装板(21)前面，穿过所述主安装板(21)上的圆弧形腰型孔固定在所述摆杆(16)的一端；

所述收纸机构包括废纸盘(25)和收纸电机(26)，所述收纸机构位于所述主安装板(21)左下方，所述收纸电机(26)安装在所述主安装板(21)的背面，所述废纸盘(25)固定在所述收纸电机(26)的转轴上；

所述放纸机构位于所述主安装板(21)右下方，包括新纸盘(20)和放纸电机(19)，所述放纸电机(19)安装在所述主安装板(21)的背面，所述新纸盘(20)固定在所述放纸电机(19)的转轴上。

2.根据权利要求1所述的一种在线测量大气颗粒物浓度的装置，其特征在于：所述的升降机构还包括升降电机(35)、升降光耦挡片(36)、上光电开关(7)、下光电开关(6)，所述的升降电机(35)固定在所述的主安装板(21)的背面，所述的升降光耦挡片(36)固定在所述升降电机(35)的转动轴上，升降光耦挡片(36)沿其直径方向开有一条狭缝，所述的上光电开关(7)、下光电开关(6)固定在所述的主安装板(21)背面，位于所述升降光耦挡片(36)的两侧，可以检测所述升降光耦挡片(36)上狭缝的位置。

3.根据权利要求1所述的一种在线测量大气颗粒物浓度的装置，其特征在于：所述的滤纸带平移机构还包括主动轴电机(30)、主动轴光耦挡片(31)，主动轴光电开关(32)，所述主动轴电机(30)固定在所述主安装板(21)的背面，用于给所述主动轴提供动力，所述的主动轴光耦挡片(31)上开有沿直径方向的两道狭缝，其固定在所述主动轴电机(30)转轴上可随主动轴一起转动，所述的主动轴光电开关(32)能够检测所述的主动轴光耦挡片(31)上狭缝的位置。

4.根据权利要求1所述的一种在线测量大气颗粒物浓度的装置，其特征在于：所述的滤纸带平移机构还包括平移杆挡片(33)、平移杆限位光电开关(34)，所述平移杆挡片(33)固定在所述平移杆(13)的一端，可随平移杆(13)一起移动，所述的平移杆限位光电开关(34)可检测所述平移杆挡片(33)的位置。

5.根据权利要求1所述的一种在线测量大气颗粒物浓度的装置，其特征在于：所述的滤纸带防松摆轮机构还包括左光电开关(18)、右光电开关(17)，所述左光电开关(18)、右光电开关(17)固定在所述主安装板(21)的背面，用于检测摆杆(16)所处的位置。

Images