CN112730179B - 一种便携式β射线原位在线监测仪及监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及气体颗粒物检测技术领域，公开了一种便携式β射线原位在线监测仪及监测方法，包括电连接的检测机构和控制机构，所述检测机构包括走纸装置、压纸装置、探测装置和导气装置，所述导气装置穿设于所述压纸装置中，且所述压纸装置设置在所述探测装置正上方，所述控制机构包括到第一检测装置和第二检测装置，所述压纸装置连接所述第一检测装置，所述走纸装置连接所述第二检测装置；该装置通过将扬尘采集与探测设置在同一通道，避免了多次走纸产生的误差；保证压纸时的密封性以及抬起后走纸顺利；可实现恒定流量采样，进一步保证了测量精度；且安装板合理布局，按功能分面安装，在保证性能的同时节约空间，缩小体积，便于携带。

Description

一种便携式β射线原位在线监测仪及监测方法

技术领域

本发明涉及气体颗粒物检测技术领域，具体涉及一种便携式β射线原位在线监测仪及监测方法。

背景技术

随着燃煤电厂、钢铁、焦化等企业的超低排放改造中湿电除尘、低温电除尘等技术的广泛应用，排放口烟尘浓度大部分已达到10mg/m3以下，这对烟气颗粒物检测精度提出了更高的要求，现有的基于β射线在线监测仪是采用β射线吸收原理通过测量大气扬尘吸附放射量来测定扬尘的浓度。吸附的射线量越多，扬尘浓度就越高，吸附的射线量越少；反之，扬尘浓度就越低，扬尘浓度监测仪是专门为环境空气中扬尘的监测而设计，主要应用于大气质量监测网络、移动监测站、长期背景环境研究、工矿企业、科研院所等领域吸收法的烟气颗粒物浓度测量，但现有的监测仪在进行走纸、采集过程不够精密，压纸和走纸容易出现失误，导致采集数据不准确，监测结果出现偏差较大。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种便携式β射线原位在线监测仪及监测方法。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种便携式β射线原位在线监测仪及监测方法，包括电连接的检测机构和控制机构，所述检测机构包括走纸装置、压纸装置、探测装置和导气装置，所述导气装置穿设于所述压纸装置中，且所述压纸装置设置在所述探测装置正上方，所述控制机构包括到第一检测装置和第二检测装置，所述压纸装置连接所述第一检测装置，所述走纸装置连接所述第二检测装置。

在本发明中，优选的，所述压纸装置包括压头块和压纸架，所述压头块外固定套设有压头盘，所述压头盘上端通过弹簧与所述压纸架固定连接。

在本发明中，优选的，所述压头块下端连接有压头膜片，所述压头上端连接有压头气管，所述压头气管底部通过压头座固定在所述压纸架上端。

在本发明中，优选的，所述压头块内开设有导气腔，所述压头块底部设有出气口处固定有端盖，所述端盖内侧固定所述导气装置，所述导气装置与所述出气口共轴设置。

在本发明中，优选的，所述探测装置包括探测架，所述探测架顶部固定有压头板，所述压头板与所述探测架固定连接的位置设置有探测孔，所述探测孔下端共轴固定有探测器。

在本发明中，优选的，所述控制机构包括主控制板，所述主控制板通过继电器连接有驱动组，所述驱动组包括纸带驱动电机、流量控制电机和压纸驱动电机，所述压纸驱动电机通过压纸电机架固定，且对应所述压头块。

在本发明中，优选的，在所述压纸驱动电机输出轴通过第一检测装置还固定连接有凸轮。

在本发明中，优选的，所述检测机构和控制机构之间固定有安装板，所述安装板位于对应所述探测架的出气孔开设有连接孔，所述连接孔连接有导气管，所述导气管另一端连接流量调节装置，所述流量调节装置包括流量计，流量计通过导气管连接在连接孔与调节阀之间，调节阀另一端连接气泵。

在本发明中，优选的，所述安装板固定设置在箱体内中部，所述箱体上固定设置有采集机构。

一种便携式β射线原位在线监测监测方法，包括以下步骤：

S1：压纸装置抬起，走纸装置将测试纸移动到位，进行初始计数；

S2：计数完毕后，压纸装置压下，导气装置通入待检测气体，进行采集；

S3：采集完成后，压纸装置抬起，探测装置进行采集计数；

S4：计数完毕后，走纸装置将新的测试纸移动到位，进行下一轮采集。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明的装置通过将扬尘采集与探测设置在同一通道，避免了多次走纸产生的误差；同时压纸装置连接有第一检测装置，压头块还通过凸轮连接压纸驱动电机，可以很好地实现对压头块的压下和抬起，保证压纸时的密封性以及抬起后走纸顺利；同时还设置有流量调节装置，通过控制机构从而实现恒定流量采样，进一步保证了测量精度；且安装板合理布局，按功能分面安装，在保证性能的同时节约空间，缩小体积，便于携带。

附图说明

图1为本发明所述的一种便携式β射线原位在线监测仪的控制框图。

图2为本发明所述的一种便携式β射线原位在线监测仪的安装板正面安装示意图。

图3为本发明所述的一种便携式β射线原位在线监测仪的安装板反面安装示意图。

图4为本发明所述的一种便携式β射线原位在线监测仪的安装板俯视图。

图5为本发明所述的一种便携式β射线原位在线监测仪的压纸装置和探测装置在图4A-A处的剖视图。

图6为本发明所述的一种便携式β射线原位在线监测仪的压纸装置与压纸驱动电机连接结构示意图。

图7为本发明所述的一种便携式β射线原位在线监测仪的导气装置结构示意图。

附图中：1-走纸装置、11-主纸带轮、12-从纸带轮、120-从纸带轮安装架、13-两个限位轮；

2-压纸装置、21-压头块、22-压纸架、23-压头盘、24-压头膜片、25-压头气管、26-导气腔、27-端盖、28-出气口、29-压头板；

3-探测装置、31-探测架、32-探测孔、33-探测器；

4-导气装置、41-第一导气组件、42-第二导气组件、43-导流口、44-放置腔；

5-第一检测装置、51-压头限位片、52-第一限位开关；

6-第二检测装置、61-第二限位片、62-第二限位开关；

7-主控制板、71-继电器、72-纸带驱动电机、73-流量控制电机、74-压纸驱动电机、741-压纸电机架、742-凸轮、75-电源；

81-流量计、82-调节阀、83-气泵；

90-温湿度采集器、91-风速采集器、92-风向采集器；

100-安装板、101-连接孔、102-显示固定架。

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。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。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和所有的组合。

请同时参见图1至图4，本发明一较佳实施方式提供一种便携式β射线原位在线监测仪，主要采用β射线吸收原理通过测量大气扬尘吸附放射量来测定扬尘的浓度，将扬尘采集与探测设置在同一通道，避免了多次走纸产生的误差；且在走纸装置1以及压纸装置2设置到位检测装置，以保证走纸以及压纸的准确性，避免出现失误；还设置有流量调节装置，恒定流量采样，保证了测量精度；主要包括电连接的检测机构和控制机构，控制机构控制检测机构进行检测，检测机构与控制机构分别固定在安装板100的正面和反面，检测机构包括走纸装置1、压纸装置2、探测装置3和导气装置4，导气装置4穿设于压纸装置2中，且压纸装置2设置在探测装置3正上方，控制机构包括到第一检测装置5和第二检测装置6，压纸装置2连接第一检测装置5，走纸装置1连接第二检测装置6。

具体的，走纸装置1固定在安装板100下方，走纸装置1用来存放和移动测试纸，与走纸装置1连接的第二检测装置6主要用来检测走纸到位情况，压纸装置2用来压紧测试纸，第一检测装置5用来检测压纸装置2的下压情况，压纸装置2内部设置有导气装置4，在测试纸上导入待测试气体，探测装置3固定在压纸装置2正下方，用于采集测试纸上的扬尘颗粒物，整个过程由控制机构控制自动实现走纸、压纸、通入气体、采集，并通过控制机构处理得到大气中的扬尘浓度，将压纸装置2和探测装置3共轴设置，使得只需要一次走纸就可完成采集，且第一检测装置5和第二检测装置6实时压纸装置2和走纸装置1的情况并发送给控制机构，避免了过程中存在的走纸过多或过少以及压纸装置2未下压或抬起导致的失误，使整个过程可控，得以顺利进行，同时通过压纸装置2对测试纸压紧，避免了待测试气体弥散，导致采集数据不准确。

请参见图4和图5，在本实施方式中，压纸装置2包括压头块21和压纸架22，压纸架22固定在安装板100上，压头块21外侧固定套设有压头盘23，压头盘23上端通过弹簧与压纸架22固定连接，且压头块21下端连接有压头膜片24，压头上端连接有压头气管25，压头气管25底部通过压头座固定在压纸架22上端，压头块21内开设有导气腔26，压头块21底部设有出气口28处固定有端盖27，端盖27内侧固定导气装置4，导气装置4与出气口28共轴设置。

具体的，压纸架22固定在安装板100中部，压头块21穿设在压纸架22中，压头块21位于压纸架22内部分的外侧固定有压头盘23，压头盘23上端通过弹簧与压纸架22固定连接，使得压头块21在外力驱动下由压头盘23带着上下移动一定距离，以方便压头块21下方测试纸的移动，压头块21开设有导气腔26，待测气体从上方连接的压头气管25进入导气腔26，并通过导气腔26内的导气装置4后从出气口28出来到下方的待测纸上，气体从待测纸上穿过，将颗粒物留在待测纸上。

请参见图7，进一步的，导气装置4包括固定连接的第一导气组件41和第二导气组件42，第一导气组件41为倒圆锥形，第二导气组件42为半圆形，第一导气组件41和第二导气组件42外侧固定有连接沿，连接沿上内侧设有导流口43，用于待测气体流通，这样设置对待测气体的导向性强，使气体能都集中到出气口28，且第一导气组件41和第二导气组件42内设有放置腔44，放置腔44内放置有β射线发射器，β射线发射器正对下方的出气口28，在待测纸采集完成后，β射线发射器发射光束通过待测试纸后由下方的探测装置3接收，并传送给控制机构，从而完成数据的采集。

在本实施方式中，探测装置3包括探测架31，探测架31固定在安装板100上，探测架31顶部固定有压头板29，压头板29与探测架31固定连接的位置设置有探测孔32，探测孔32下端共轴固定有探测器33。

具体的，走纸装置1包括主纸带轮11、从纸带轮12和两个限位轮13，其中主纸带轮11连接有纸带驱动电机72，靠近主纸带轮11的限位轮13连接第二检测装置6，第二检测装置6包括第二限位片61和第二限位开关62，第二限位片61第二限位开关62固定设置在安装板100反面，对应该限位轮13，用于检测限位轮13转动角度从而确认走纸状况，主纸带轮11与从纸带轮12分设在探测装置3两边，待测纸从主纸带轮11通过第一限位轮13、压头板29、第二限位轮13后接入从纸带轮12，主纸带轮11在纸带驱动电机72驱动下转动带动待测纸移动，移动完成后，压头块21下压与压头板29接触从而将待测试固定好，然后进行采集，采集20-50分钟后，探测器33进行计数，完成对大气颗粒物数据的采集并传递给控制机构。

在本实施方式中，控制机构包括主控制板7，主控制板7实现系统的整体控制，主控制板7通过继电器71连接有驱动组，驱动组包括纸带驱动电机72、流量控制电机73和压纸驱动电机74，压纸驱动电机74通过压纸电机架741固定在安装板100上，对应压头块21。

具体的，第一检测装置5和第二检测装置6都接入主控制板7，将采集的信号传递给主控制板7，主控制板7依据输入的信号以判断下一步操作指令是否进行，当需要进行下一步指令时，主控制板7发动信号给继电器71，使得对应继电器71吸合从而使得与该继电器71连接的驱动组工作，即纸带驱动电机72驱动主纸带轮11转动以进行走纸，或流量控制电机73控制系统的整体进气量，又或是压纸驱动电机74工作使得压纸装置2进行压纸或抬起操作。

请参见图6，在本实施方式中，在压纸驱动电机74输出轴通过第一检测装置5固定有凸轮742。

具体的，在压纸驱动电机74的输出轴上连接有凸轮742，凸轮742侧边与压头盘23连接，凸轮742在压纸驱动电机74的驱动下转动，当其凸出边转到与压头盘23接触时，将压头盘23顶起，从而使得压头块21向上移动，与测试纸分开，以方便测试纸移动，当凸轮742转到另一边时，压头盘23在弹簧作用下向下移动，使得压头块21压下，与测试纸接触，进行采集工作；第一检测装置5包括一压头限位片51，在压纸驱动电机74旁边固定有第一限位开关52，压头限位片51和第一限位开关52配合对压纸驱动电机74输出转角进行检测，确保凸轮742的转动方向到位，从而确保使得压头块21下压或抬起到位。

在本实施方式中，安装板100位于对应探测架31的出气孔开设有连接孔101，连接孔101连接有导气管，导气管另一端连接流量调节装置，流量调节装置包括流量计81，流量计81通过导气管连接在连接孔101与调节阀82之间，调节阀82另一端连接气泵83。

具体的，气泵83、流量控制电机73、流量计81都与主控制板7连接，在进行采集时，主控制板7通过继电器71控制气泵83工作，从而将待测气体抽入监测仪中，依次通过压头气管25、压头块21、出气口28、待测纸、压头板29、探测架31、连接孔101、导气管、流量计81、调节阀82后通过气泵83排出，其中流量计81对气流量进行检测，并将检测信号发送给主控制板7，当气流量大于或小于设定值时，主控制板7通过继电器71控制流量控制电机73工作，从而驱动调节阀82工作，以控制气流量保持在恒定的区间，从而保证测量精度。

在本实施方式中，安装板100固定设置在箱体内中部，箱体上固定设置有采集机构。

具体的，在安装板100固定在箱体中部，安装板100的正反面分别固定检测机构和控制机构，检测机构在安装板100正面，控制机构在反面，纸带驱动电机72和压纸驱动电机74的输出端穿过安装板100与对应的主纸带轮11、凸轮742连接，安装板100正面压纸装置2外侧还固定有显示固定架102，主要用来固定安装显示面板，显示面板与主控制板7连接，用来将采集数据等显示，方便人员现场查看；采集机构包括温湿度采集器90、风速采集器91和风向采集器92，采集机构与主控制板7连接，将采集数据发动给主控制板7。

如图2和图3所示，进一步的，为充分利用空间，减小检测仪整体体积，安装板100正面自上而下依次安装显示面板，探测装置3和走纸装置1，其中显示面板下方固定压纸装置2，反面自上而下，自左向右依次固定有流量控制电机73、压纸驱动电机74、流量计81、电源75，流量控制电机73下方连接调节阀82，压纸驱动电机74下方开设连接孔101，电源75下方固定第二检测装置6，调节阀82下方固定从纸带轮安装架120，连接孔101下方固定有主控制板7，主控制板7的右侧固定纸带驱动电机72，纸带驱动电机72右侧固定有继电器71。

本发明另一较佳实施方式提供一种便携式β射线原位在线监测监测方法，包括以下步骤：

S1：压纸装置2抬起，走纸装置1将测试纸移动到位，进行初始计数；

S2：计数完毕后，压纸装置2压下，导气装置4通入待检测气体，进行采集；

S3：采集完成后，压纸装置2抬起，探测装置3进行采集计数；

S4：计数完毕后，走纸装置1将新的测试纸移动到位，进行下一轮采集。

具体的，开始工作时，首先主控制板7通过继电器71控制压纸驱动电机74工作，压纸驱动电机74输出轴转动从而带动凸轮742转动，将凸轮742的凸出边与压头盘23接触，将压头盘23顶起，从而使得压头块21向上抬起，当第一限位开关52返回信号给主控制板7时，代表压头块21抬起到位，接着主控制板7控制纸带驱动电机72驱动主纸带轮11转动一定角度以进行走纸，待测纸带动限位轮13转动，当第二限位开关62返回信号给主控制板7时，说明待测纸到位，然后主控制板7控制探测装置3进行初始计数，记录空白待测纸的数据，并发送到主控制板7进行保存；接着主控制板7控制压纸驱动电机74工作，凸轮742的凸出边离开压头盘23，压头盘23在弹簧作用下向下，带动压头块21向下，压住待测纸，第一限位开关52返回信号给主控制板7，主控制板7收到信号后控制气泵83工作，抽入待测气体，待测气体通过压头块21并从待测纸上穿过，其中扬尘颗粒物留在待测纸上，经过一定时间的采集，主控制板7控制气泵83停止工作，压纸驱动电机74工作，通过转动凸轮742将压头盘23带动压头块21抬起，然后β射线发射器发射光束通过待测纸后由探测器33接收，探测器33将采集结果发送给主控制板7，主控制板7将接收的数据与初始数据，并结合温湿度采集器90采集的温湿度数据进行对数运算，最后得到大气颗粒物浓度，在完成该轮采集后，主控制板7控制纸带驱动电机72工作，将使用过的待测纸移走，进行新一轮的采集与检测。

上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。

Claims (7)

1.一种便携式β射线原位在线监测仪，其特征在于，包括电连接的检测机构和控制机构，所述检测机构包括走纸装置(1)、压纸装置(2)、探测装置(3)和导气装置(4)，所述导气装置(4)穿设于所述压纸装置(2)中，且所述压纸装置(2)设置在所述探测装置(3)正上方，所述控制机构包括到第一检测装置(5)和第二检测装置(6)，所述压纸装置(2)连接所述第一检测装置(5)，所述走纸装置(1)连接所述第二检测装置(6)；

其中所述压纸装置(2)包括压头块(21)和压纸架(22)，所述压头块(21)内开设有导气腔(26)，所述的压纸架(22)固定在安装板(100)上，

所述导气装置(4)包括固定连接的第一导气组件(41)和第二导气组件(42)，第一导气组件(41)为倒圆锥形，第二导气组件(42)为半圆形，第一导气组件(41)和第二导气组件(42)外侧固定有连接沿，第一导气组件(41)和第二导气组件(42)内设有放置腔(44)，放置腔(44)内放置有β射线发射器，β射线发射器正对下方的出气口(28)，在待测纸采集完成后，β射线发射器发射光束通过待测试纸后由下方的探测装置(3)接收，所述压头块(21)外固定套设有压头盘(23)，所述压头盘(23)上端通过弹簧与所述压纸架(22)固定连接，所述压头块(21)下端连接有压头膜片(24)，所述压头块(21)上端连接有压头气管(25)，所述压头气管(25)底部通过压头座固定在所述压纸架(22)上端，所述压头块(21)底部设有出气口(28)处固定有端盖(27)，所述端盖(27)内侧固定所述导气装置(4)，所述导气装置(4)与所述出气口(28)共轴设置，走纸装置(1)包括主纸带轮(11)、从纸带轮(12)和两个限位轮(13)，其中主纸带轮(11)连接有纸带驱动电机(72)，靠近主纸带轮(11)的限位轮(13)连接第二检测装置(6)，第二检测装置(6)包括第二限位片(61)和第二限位开关(62)，第二限位片(61)第二限位开关(62)固定设置在安装板(100)反面，对应该限位轮(13)，用于检测限位轮(13)转动角度从而确认走纸状况，第一检测装置(5)和第二检测装置(6)都接入主控制板(7)，在压纸驱动电机(74)的输出轴上连接有凸轮(742)，凸轮(742)侧边与压头盘(23)连接，凸轮(742)在压纸驱动电机(74)的驱动下转动，第一检测装置(5)包括一压头限位片(51)，在压纸驱动电机(74)旁边固定有第一限位开关(52)，压头限位片(51)和第一限位开关(52)配合对压纸驱动电机(74)输出转角进行检测。

2.根据权利要求1所述的一种便携式β射线原位在线监测仪，其特征在于，所述探测装置(3)包括探测架(31)，所述探测架(31)顶部固定有压头板(29)，所述压头板(29)与所述探测架(31)固定连接的位置设置有探测孔(32)，所述探测孔(32)下端共轴固定有探测器(33)。

3.根据权利要求1所述的一种便携式β射线原位在线监测仪，其特征在于，所述控制机构包括主控制板(7)，所述主控制板(7)通过继电器(71)连接有驱动组，所述驱动组包括纸带驱动电机(72)、流量控制电机(73)和压纸驱动电机(74)，所述压纸驱动电机(74)通过压纸电机架(741)固定，且对应所述压头块(21)。

4.根据权利要求3所述的一种便携式β射线原位在线监测仪，其特征在于，在所述压纸驱动电机(74)输出轴通过第一检测装置(5)还固定连接有凸轮(742)。

5.根据权利要求2所述的一种便携式β射线原位在线监测仪，其特征在于，所述检测机构和控制机构之间固定有安装板(100)，所述安装板(100)位于对应所述探测架(31)的出气孔开设有连接孔(101)，所述连接孔(101)连接有导气管，所述导气管另一端连接流量调节装置，所述流量调节装置包括流量计(81)，流量计(81)通过导气管连接在连接孔(101)与调节阀(82)之间，调节阀(82)另一端连接气泵(83)。

6.根据权利要求5所述的一种便携式β射线原位在线监测仪，其特征在于，所述安装板(100)固定设置在箱体内中部，所述箱体上固定设置有采集机构。

7.一种便携式β射线原位在线监测监测方法，基于权利要求1-6任意一项所述的一种便携式β射线原位在线监测仪，其特征在于，包括以下步骤：

S1：压纸装置(2)抬起，走纸装置(1)将测试纸移动到位，进行初始计数；

S2：计数完毕后，压纸装置(2)压下，导气装置(4)通入待检测气体，进行采集；

S3：采集完成后，压纸装置(2)抬起，探测装置(3)进行采集计数；

S4：计数完毕后，走纸装置(1)将新的测试纸移动到位，进行下一轮采集。

Images