CN113405867A - 一种颗粒物采样装置和颗粒物检测装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种颗粒物采样装置和颗粒物检测装置，涉及采样检测技术领域，包括：壳体，在壳体内设置有贯穿壳体的气流通道，在气流通道内沿气流通道延伸方向依次设置有进风装置和采样机构，采样机构用于对流经气流通道的大气颗粒物进行采集。由此，便可以通过颗粒物采样装置利用气体流动的方式实现较大范围内气体颗粒物的采样收集，其操作较为简单，自动化程度较高，采样时间较短，在采样过程中无需专人看管，达到节省人力、物力的目的。在采样过程中，由于采用气体流动的方式，因此，无需现有检测时需要较多的检测仪器进行多点位、长时间的布控检测。

Description

一种颗粒物采样装置和颗粒物检测装置

技术领域

本申请涉及采样检测技术领域，具体而言，涉及一种颗粒物采样装置和颗粒物检测装置。

背景技术

由于工业化和城市化的快速发展，大气污染已成为影响环境质量、居民健康和社会可持续发展的重要问题，大气颗粒物是影响城市空气质量的主要污染物，其对大气能见度、人们身体健康以及全球气候等都有重要影响，因此，针对大气颗粒物的测量就成为环境保护、预防疾病等的重要内容。

目前，市面上现有专业的大气颗粒检测仪器的价格昂贵、操作复杂，尤其对某区域的大气进行大范围、长时间检测时，需要较多的检测仪器多点位、长时间布控检测，耗费大量的人力、物力，实际中可操作性较差。

发明内容

本申请的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种颗粒物采样装置和颗粒物检测装置，以改善现有检测过程中检测仪器需要多点位、长时间布控，可操作性较差的问题。

为实现上述目的，本申请实施例采用的技术方案如下：

本申请实施例的一方面，提供一种颗粒物采样装置，包括：壳体，在壳体内设置有贯穿壳体的气流通道，在气流通道内沿气流通道延伸方向依次设置有进风装置和采样机构，采样机构用于对流经气流通道的大气颗粒物进行采集。

可选的，采样机构转动设置于气流通道，采样机构的转动轴与气流通道中的气流方向相交。

可选的，采样机构包括采样组件，采样组件包括连接件和采集轮，采集轮可拆卸的与连接件转动连接，且采集轮经连接件设置于气流通道的内壁。

可选的，采样机构包括至少两组采样组件，至少两组采样组件的采集轮的轮面相对设置。

可选的，每组采样组件还包括弹性件，连接件转动设置于气流通道的内壁，弹性件与连接件连接，用于使相对设置的采集轮的轮面具有抵接趋势。

可选的，连接件为伸缩件，采集轮与伸缩件转动连接。

可选的，采集轮包括与连接件转动连接的轮毂以及设置于轮毂外周的吸附层，吸附层包括设置于轮毂外周的多孔结构层以及填充于多孔结构层内的粘结体。

可选的，在气流通道内还设置有引流板，引流板用于引导气流于采样机构处汇流。

可选的，引流板沿气流通道的延伸方向设置，且引流板为弧形板，弧形板的脊部与采样机构位置对应。

可选的，在引流板上设置有容置槽，容置槽用于容置部分采样机构。

可选的，气流通道一端的开口面积大于气流通道另一端的开口面积。

可选的，采样机构包括多个，多个采样机构沿气流通道延伸方向间隔设置。

本申请实施例的另一方面，提供一种颗粒物检测装置，包括处理器、称重传感器以及上述任一种的颗粒物采样装置，称重传感器设置于采样机构，用于采集采样机构的重量信号，处理器与称重传感器电连接，用于根据重量信号得出采集的大气颗粒物的重量。

本申请的有益效果包括：

本申请提供了一种颗粒物采样装置和颗粒物检测装置，包括：壳体，在壳体内设置有贯穿壳体的气流通道，在气流通道内沿气流通道延伸方向依次设置有进风装置和采样机构，采样机构用于对流经气流通道的大气颗粒物进行采集。由此，便可以通过颗粒物采样装置利用气体流动的方式实现较大范围内气体颗粒物的采样收集，其操作较为简单，自动化程度较高，采样时间较短，在采样过程中无需专人看管，达到节省人力、物力的目的。在采样过程中，由于采用气体流动的方式，因此，无需现有检测时需要较多的检测仪器进行多点位、长时间的布控检测。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的一种颗粒物采样装置的轴侧图；

图2为本申请实施例提供的一种颗粒物采样装置的剖面图；

图3为本申请实施例提供的一种颗粒物采样装置的爆炸图；

图4为本申请实施例提供的一种颗粒物采样装置的采样机构的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的一种颗粒物采样装置的引流板与采集轮配合的结构示意图；

图6为本申请实施例提供的一种颗粒物采样装置的结构示意图。

图标：10-颗粒物采样装置；100-壳体；110-气流通道；200-进风装置；300-采样组件；310-采集轮；311-轮面；320-连接件；321-伸缩件；322-插接件；330-弹性件；350-采样机构；400-引流板；410-容置槽。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例中的各个特征可以相互结合，结合后的实施例依然在本申请的保护范围内。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

本申请实施例的一方面，提供一种颗粒物采样装置，如图1和图2所示，包括：壳体100，在壳体100上设置有至少两个开口，至少两个开口分别与气流通道110连通，从而在壳体100内形成贯穿壳体100的气流通道110。在一些实施方式中，气流通道110可以是一条、两条或多条。在一些实施方式中，一条气流通道110可以与两个开口、三个开口或多个开口进行连通。在一些实施方式中，气流通道110的延伸路径可以是直线形，也可以是弧线形，或不规则形。在一些实施方式中，壳体100可以是方形壳体100；在一些实施方式中，壳体100可以是圆筒形壳体100。

如图2所示，在气流通道110内沿气流通道110延伸方向依次设置有进风装置200和采样机构350。在一些实施方式中，沿着气流通道110内气体流动方向依次设置进风装置200和采样机构350，或，沿着气流通道110内气体流动方向依次设置采样机构350和进风装置200。

在需要对目标区域进行颗粒物采样时，将本申请的颗粒物采样装置10放置于目标区域，如图2所示，在进风装置200启动后，其能够将气流通道110进口处的气体吸入气流通道110，吸入的气体沿着气流通道110流动，并由气流通道110另一端的开口流出，从而将颗粒物采样装置10附近范围内的气体由近及远的依次吸入气流通道110。气体在气流通道110内流动的过程中会经过采样机构350，采样机构350能够对应将流经气体中所含有的大气颗粒物进行收集，由此，便可以通过颗粒物采样装置10利用气体流动的方式实现较大范围内气体颗粒物的采样收集，其操作较为简单，自动化程度较高，采样时间较短，在采样过程中无需专人看管，达到节省人力、物力的目的。在采样过程中，由于采用气体流动的方式，因此，无需现有检测时需要较多的检测仪器进行多点位、长时间的布控检测。

可选的，如图2所示，采样机构350可以以转动的形式设置于气流通道110，并且使得采样机构350的转动轴的轴线方向与气流通道110中的气流方向相交，如此，在进风装置200的作用下气体沿着气流通道110流动并与采样机构350接触后，能够对采样机构350提供驱动力，使得采样机构350转动，如此，能够有效增大采样机构350与气体的接触面积，提高采样机构350采集大气颗粒物数量的上限，从而提高颗粒物采样装置10长时间持续采样的能力，进而扩大颗粒物采样装置10的使用范围。在一些实施方式中，如图2所示，采样机构350的转动轴可与气流方向垂直。在一些实施方式中，采样机构350的转动轴可与气流方向呈锐角设置，例如60°、80°等，应当知晓的是，在实际设置中，应当保证锐角大于45°，如此便于气流对采样机构350提供其需要的驱动力。

可选的，进风装置200可以是离心风机或轴流风机。在一些实施方式中，如图2所示，轴流风机的轴向与气流通道110的延伸方向共线，如此，保证气体能够较为平稳的进入气流通道110。

可选的，如图2、图3和图4所示，采样机构350包括采样组件300，采样组件300包括连接件320和采集轮310，采集轮310安装于连接件320，且采集轮310可以相对于连接件320转动，将连接件320设置于气流通道110的内壁，实现将采集轮310设置于气流通道110，如此，不仅能够通过连接件320提高采集轮310设置于气流通道110的强度，同时，还能够利用连接件320的延伸长度，便于将采集轮310设置于气流通道110的中心，使得采集轮310能够充分与流经采样机构350的气体接触，从而提高采集轮310采集颗粒物的能力。在一些实施方式中，采集轮310可拆卸的转动设置于连接件320，如此，能够在采集轮310以转动的形式实现颗粒物采集的基础上，便于安装和拆卸，使得采集轮310对气体颗粒物采集完毕后，能够较轻松的从连接件320上拆卸下来，从而进行后续的检测、分析等作业，并在需要再次测试时，可以将采集轮310较轻松的安装于连接件320。可拆卸的形式可以是卡扣、螺栓连接等等。

在一些实施方式中，如图2所示，采集轮310的转动轴所在轴线方向可以与气体流动方向相交(可以参照前述实施例设置为垂直或锐角等形式)，如此，在气体沿着气流通道110流动时，能够驱动采集轮310转动，使得采集轮310的外周面充分与气体接触，从而有效的将气体中的颗粒物进行收集。在一些实施方式中，采集轮310可以是圆筒状，棱体状等。

在一些实施方式中，采样机构350可以包括一组采样组件300(图中未示出)，一组采样组件300包括连接件320和采集轮310，采集轮310的直径可以尽量与气流通道110的高度匹配，采集轮310的轴向长度尽量与气流通道110的长度匹配，如此，能够使得单个采集轮310尽可能的占据气流通道110的径向截面的面积，从而降低漏风面积，提高采集轮310收集颗粒物的能力。

在一些实施方式中，如图2所示，采样机构350包括两组采样组件300，每一组采样组件300均包括连接件320和采集轮310，两组采样组件300的采集轮310的轮面311相对设置，且两组采样组件300的采集轮310的转动中心连线方向与气流通道110的径向截面平行，如此，能够使得两组采样组件300的采集轮310沿气体流动方向纵向排布，与气流进行充分接触。此外，两个采集轮310能够对气流进行分流，使得较多的气流由两个采集轮310之间的区域通过，从而顺利驱动两个采集轮310转动。在一些实施方式中，两组采样组件300的采集轮310的轮面311可以相互接触，以此尽可能的占据气流通道110的径向截面的面积，从而降低漏风面积，提高颗粒物被收集的可能性，有助于提高检测结果的准确性。在一些实施方式中，两组采样组件300的采集轮310的轮面311还与气流通道110的内壁接触，如此，进一步的降低漏风面积，提高颗粒物被收集的可能性，从而更加准确的反映出目标区域内大气颗粒物含量的信息。

在一些实施方式中，采样机构350还包括三组、四组等等多组采样组件300，每组采样组件300均包括连接件320和采集轮310，在设置时，可以使得相邻两组的采集轮310的轮面311相对设置，相邻两组采集轮310可以参照上述实施例进行设置。在一些实施方式中，多组采样组件300在设置时，可以使得采集轮310沿气流通道110的径向设置为两排，每排可以是多组，如此实现多组采样组件300的设置。

可选的，采样机构350可以是包括多个，多个采样机构350沿着气流通道110的延伸方向依次间隔设置，实现多次收集，如此，能够对流经气流通道110的气体中的颗粒物进行充分的收集，有效提高检测结果的准确性。在一些实施方式中，如图2和图3所示，采样机构350可以是设置为两个，两个采样机构350沿着气流通道110顺次设置，每个采样机构350均包括两个相对设置的采样组件300，在上一采样机构350设置完毕后，下一采样机构350可以相对上一采样机构350旋转一定角度设置，例如两个采集机构的采样组件300的采集轮310的转动轴的轴线方向可以是相互垂直，如此，能够有效的对颗粒物进行充分收集，进一步的提高收集的效果。

可选的，如图2和图4所示，每组采样组件300还包括弹性件330，连接件320转动设置于气流通道110的内壁，弹性件330一端与连接件320连接，弹性件330的另一端则与气流通道110的内壁连接，在设置时，可以将连接件320与内壁连接的位置和弹性件330与内壁连接的位置分别靠近气流通道110相对的两侧内壁进行设置，且在设置时，应当使得弹性件330处于张紧状态，以此将采集轮310设置于气流通道110中。当采样组件300为两组时，分属于两组内的两个弹性件330可以使得相对设置的采集轮310的轮面311具有抵接趋势，从而减少漏风区域。在采集轮310的收集颗粒物的过程中，采集轮310的径向尺寸会发生一定程度的变化，此时，轮面311相互接触的两采集轮310可以通过连接件320转动一定角度，配合弹性件330形变，实现对两采集轮310之间的挤压程度的自适应调节，避免两采集轮310之间过度挤压或过度松散，不仅能够避免刚性设置的采集轮310因自身直径发生微小变化使得部件过度接触造成损坏，同时，还能够在采集轮310自身直径发生变化时，依然具备良好的转动采集能力。

在一些实施方式中，连接件320还可以是弹性件330，即一个采集轮310通过两个弹性件330分别张紧连接至气流通道110内壁。在一些实施方式中，弹性件330可以是拉簧、压簧等。

在一些实施方式中，如图2所示，连接件320还可以是伸缩件321，采集轮310与伸缩件321转动连接，伸缩件321可以是转动连接至气流通道110内壁，如此，在配合弹性件330时，能够更加顺畅的实现自适应调节。在一些实施方式中，如图2所示，连接件320还可以包括插接件322，在安装时，将采集轮310套设在插接件322外周，两伸缩件321分别与插接件322的两端连接，如此，能够提高采集轮310连接的稳定性。

可选的，如图4所示，采集轮310包括与连接件320转动连接的轮毂以及设置于轮毂外周壁上的吸附层，在采集轮310转动时，轮毂带动吸附层转动，从而使得吸附层能够与气流充分接触。在一些实施方式中，吸附层具有一定的形变能力，即吸附层可形变的设置于轮毂，如此，能够在采集轮310分别与气流通道110内壁或引流板400或另一采集轮310轮面311接触压抵时，对应发生弹性形变，减少漏风区域，并实现转动。在一些实施方式中，吸附层包括设置于轮毂外周的多孔结构层以及填充于多孔结构层内的粘结体，其中，多孔结构层可以具备一定的弹性形变能力，同时，在多孔结构层分别与另一多孔结构层压抵或气流通道110内壁胡引流板400压抵时，依然能够利用多孔结构顺利通过气流，并在气流由多孔结构内流过时，由多孔结构内的粘结体对气流中所携带的颗粒物进行收集，从而有效的提高对大气颗粒物的收集能力。在一些实施方式中，多孔结构层可以是蓬松的网套状或密孔海绵状。在一些实施方式中，粘结体可以是粘接胶、橡胶或静电吸附体(容易产生静电的材质)。

可选的，如图2所示，在气流通道110内还设置有引流板400，引流板400能够引导气流在采样机构350所处的位置进行汇流，即引流板400能够在采样机构350所处位置增大气流速度，如此，能够在不增加进风装置200输出功率的情况下，增大气流对采样机构350的驱动能力，即增大气流对采集轮310的驱动力。同时，引流板400能够将气流引导至采样机构350，使得流经气流通道110的气流能够经过采样机构350的充分采集。在一些实施方式中，引流板400与采集轮310的轮面311可以处于接触状态，如此，能够有效减少气流通道110的漏风区域，提高采集颗粒物的能力。

在一些实施方式中，如图2所示，引流板400沿气流通道110的延伸方向设置，且引流板400为弧形板，并且使得弧形板的脊部与采样机构350的位置对应，如此，箭头代表气流方向，在进风装置200启动后，颗粒物采样装置10右侧的气体经进风装置200吸入气流通道110，并随着气流通道110向左流动，在引流板400的引导下，气流通道110的径向截面逐渐减小，气流速度逐渐提高，并在采样机构350处达到最大，如此，能够有效提高采样机构350处气流的流动速度。在一些实施方式中，一组采样组件300可以对应设置有一个引流板400，即如图2所示，当采样组件300为两组且相对设置时，引流板400对应设置为两个，两个引流板400也相对设置于气流通道110的内壁，通过两个引流板400可以将气流逐渐向位于气流通道110中间的采集轮310引流汇聚。在一些实施方式中，当采样机构350为两个或多个时，可以对应设置引流板400为多个。

可选的，如图2所示，气流通道110一端的开口面积大于气流通道110另一端的开口面积，并将开口面积较大的一端作为进气口，如此，能够配合引流板400进一步的提高气流在气流通道110内的流动速度。

可选的，如图5所示，在引流板400上设置有容置槽410，容置槽410用于容置部分采样机构350，如此，能够有效的引导气流带动采样机构350转动。在一些实施方式中，如图5所示，容置槽410的形状可以与采集轮310的外形相匹配。在一些实施方式中，如图5所示，采集轮310的转动轴可以位于容置槽410内，即采集轮310为圆柱筒时，容置槽410的槽深可以大于采集轮310的半径，容置槽410槽口(图5中虚线所示)高于采集轮310的转动轴，如此，在引流板400引导气流流动至采集轮310的轮面311时，气流(图5中箭头所示为气流方向)被采集轮310露出容置槽410的小扇形(指小扇形所对圆心角小于180度)的轮面311引导至两相对设置的采集轮310之间的位置，使得气流对同一采集轮310的驱动力较大，避免气流被采集轮310分为两部分，而这两部分分别对采集轮310提供两个驱动力，这两个驱动力之间会发生抵消或过度削减的现象，造成最终采集轮310难以转动或无法转动的情况。

在一些实施方式中，如图6所示，颗粒物采样装置10可以是多个，多个颗粒物采样装置10并排设置，从而共同对目标区域内的大气颗粒物进行采集。

本申请实施例的另一方面，提供一种颗粒物检测装置，包括处理器、称重传感器以及上述任一种的颗粒物采样装置10，将称重传感器设置于采样机构350，将处理器与称重传感器电连接，如此，利用称重传感器对采样机构350的重量进行称重，并将称重信号发送至处理器，由处理器通过计算得出采样机构350的增重量，以此确定出采样机构350所采集的大气颗粒物的重量，从而结合采样时间、对比卡(对比卡中的对比参考数值是该便捷式大气颗粒物在与精密检测仪器同环境下是预先测算)进行对比即可得出该待检测环境在某段时间的大气颗粒物含量对比参考数，从而完成对大气颗粒物的采集、检测以及分析，有效提高大气颗粒物采集、检测工作的效率以及实际操作时的自动化程度。此外，也可以将采样后样品送往实验室进行颗粒成分检测，以定性检测大气颗粒物的具体成分。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种颗粒物采样装置，其特征在于，包括：壳体，在所述壳体内设置有贯穿所述壳体的气流通道，在所述气流通道内沿所述气流通道延伸方向依次设置有进风装置和采样机构，所述采样机构用于对流经所述气流通道的大气颗粒物进行采集。

2.如权利要求1所述的颗粒物采样装置，其特征在于，所述采样机构转动设置于所述气流通道，所述采样机构的转动轴与所述气流通道中的气流方向相交。

3.如权利要求1所述的颗粒物采样装置，其特征在于，所述采样机构包括采样组件，所述采样组件包括连接件和采集轮，所述采集轮可拆卸的与所述连接件转动连接，且所述采集轮经所述连接件设置于所述气流通道的内壁。

4.如权利要求3所述的颗粒物采样装置，其特征在于，所述采样机构包括至少两组所述采样组件，至少两组所述采样组件的采集轮的轮面相对设置。

5.如权利要求4所述的颗粒物采样装置，其特征在于，每组所述采样组件还包括弹性件，所述连接件转动设置于所述气流通道的内壁，所述弹性件与所述连接件连接，用于使相对设置的所述采集轮的轮面具有抵接趋势。

6.如权利要求3至5任一项所述的颗粒物采样装置，其特征在于，所述连接件为伸缩件，所述采集轮与所述伸缩件转动连接。

7.如权利要求3至5任一项所述的颗粒物采样装置，其特征在于，所述采集轮包括与所述连接件转动连接的轮毂以及设置于所述轮毂外周的吸附层，所述吸附层包括设置于所述轮毂外周的多孔结构层以及填充于所述多孔结构层内的粘结体。

8.如权利要求1至5任一项所述的颗粒物采样装置，其特征在于，在所述气流通道内还设置有引流板，所述引流板用于引导气流于所述采样机构处汇流。

9.如权利要求8所述的颗粒物采样装置，其特征在于，所述引流板沿所述气流通道的延伸方向设置，且所述引流板为弧形板，所述弧形板的脊部与所述采样机构位置对应。

10.一种颗粒物检测装置，其特征在于，包括处理器、称重传感器以及如权利要求1至9任一项所述的颗粒物采样装置，所述称重传感器设置于采样机构，用于采集所述采样机构的重量信号，所述处理器与所述称重传感器电连接，用于根据所述重量信号得出采集的大气颗粒物的重量。

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