CN116559036A - 气体中颗粒物检测装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了气体中颗粒物检测装置和方法，所述气体中颗粒物检测装置包括进样管、采样单元和检测单元，检测单元包括放射源和探测器，采样单元和检测单元设置在支架上；还包括：第一部件具有通孔，探测器的接收端处于通孔内；第一部件具有允许移动件穿过的凹槽；第二部件具有与进样管连通的第一气体通道和第二气体通道，第二部件和第一部件固定连接，并设置在支架上；纸带处于所述第二部件的上侧；第一驱动单元用于驱动放射源竖直移动，使得当放射源挤压纸带时，气体依次通过进样管、第一气体通道和第二气体通道，放射源处于气路上；第二驱动单元用于驱动移动件来回移动，使得移动件根据需要地遮挡接收端。本发明具有原位分析、检测准确等优点。

Description

气体中颗粒物检测装置和方法

技术领域

本发明涉及颗粒物检测，特别涉及气体中颗粒物检测装置和方法。

背景技术

β射线法在颗粒物监测中属于国标法，是根据β射线吸收原理设计，β射线是一种高速电子流，高能量的粒子由14C发射出来碰到灰尘粒子时，能量减退或被粒子吸收。β射线强度一定时，被吸收量大小只与吸收物质的质量有关，与吸收物质的物化特性无。物质放置在发射源14C和β射线的装置中间，β射线被吸收则能量衰减，从而导致监测到的β粒子的数量减少。根据β射线穿过清洁滤纸和采集有颗粒物的滤纸时的变化量来计算在滤纸上采集到颗粒物的质量，继而求得空气中的颗粒物浓度。

监测仪通常包含抬杆，走纸，落杆压紧，清洁滤纸检测，抽气采集，停气检测，几个步骤。要保证测量准确可靠，要保证两次检测时对滤纸的位置完全准确。监测仪用到的探测器通常选用闪烁探测器或者盖革计数器。两种探测器在探测端面都极易受损，其中盖革计数器尤为严重，其端面有一层很薄的天然云母，在受力环境下(采集抽气时)容易损坏。闪烁探测器受力情况稍微好些，但在使用中也常出现测试端面破损情况，且相比于盖革计数器，闪烁探测器价格要高出很多。

为了解决探测器受力的情况，很多监测仪采用往复走纸机构，中国专利CN204008388U中提出了一种往复走纸机构，探测器测试点与采集点不在同一位置要多次抬杆走纸，这样却又使整个走纸装置复杂且往复走纸很难确保两次测试的滤纸位置一致。

发明内容

为解决上述现有技术方案中的不足，本发明提供了一种气体中颗粒物检测装置。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

气体中颗粒物检测装置，所述气体中颗粒物检测装置包括进样管、采样单元和检测单元，所述采样单元包括纸带、第一轮和第二轮，所述检测单元包括放射源和探测器，所述采样单元和检测单元设置在支架上；所述气体中颗粒物检测装置还包括：

第一部件，所述第一部件具有通孔，所述探测器的接收端处于所述通孔内；所述第一部件具有允许移动件穿过的凹槽；

第二部件，所述第二部件具有与所述进样管连通的第一气体通道和第二气体通道，所述第二部件和第一部件固定连接，并设置在所述支架上；所述纸带处于所述第二部件的上侧；

第一驱动单元，所述第一驱动单元用于驱动所述放射源竖直移动，使得当放射源挤压所述纸带时，气体依次通过所述进样管、第一气体通道和第二气体通道，所述放射源处于气路上；

移动件及第二驱动单元，所述第二驱动单元用于驱动所述移动件来回移动，使得所述移动件根据需要地遮挡所述接收端。

本发明的目的还在于提供了气体中颗粒物检测方法，该发明目的是通过以下技术方案得以实现的：

气体中颗粒物检测方法，所述气体中颗粒物检测方法包括以下步骤：

(A1)第一驱动单元驱动放射源上移，放射源离开纸带；空白纸带移动到所述放射源的下侧；

(A2)第一驱动单元驱动放射源下移，挤压空白纸带；第二驱动单元驱动移动件正向移动而不再遮挡探测器的接收端，所述放射源发出的射线依次穿过所述纸带、第二部件，被处于第一部件内的探测器的接收端接收，获得所述纸带的空白信号；

(A3)第二驱动单元驱动所述移动件反向移动，进入所述第一部件内，并遮挡所述接收端；气体依次通过进样管、纸带和第二部件，气体中的颗粒物被所述纸带截留；

(A4)第二驱动单元驱动所述移动件正向移动，不再遮挡所述接收端；所述放射源发出的射线依次穿过所述颗粒物、纸带和第二部件，被所述探测器的接收端接收，获得所述纸带上颗粒物的测量信号；

(A5)根据所述测量信号和空白信号，获得气体中颗粒物含量。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：

1.原位式检测；

整个测试周期，只需进行一次走纸动作，两次测量间，滤纸始终保持压紧状态，原位式检测，定位准确无误差，简化了整个走纸装置，节省了成本，降低了测量的误差；

2.使用寿命长；

在抽气中，移动件遮挡了探测器的接收端，防止了气流冲击接收端，有效地保护了探测器，大大降低了探测器的受损概率，延长了整个检测装置的使用寿命；

在第二部件内设置第一气体通道和第二气体通道，使得在抽气中，气体从第二气体通道排出第二部件，防止气流冲击第一部件内的探测器接收端，有效地保护了探测器；

3.可靠性好；

在第二部件的两侧分别设置第一导向件和第二导向件，纸带的移动受导向件约束，防止跑偏，提高了工作可靠性。

附图说明

参照附图，本发明的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于举例说明本发明的技术方案，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：

图1是根据本发明实施例的气体中颗粒物检测装置的结构示意图；

图2是根据本发明实施例的气体中颗粒物检测装置的局部结构示意图；

图3是根据本发明实施例的第二驱动单元的结构示意图；

图4是根据本发明实施例的第二驱动单元的状态示意图。

具体实施方式

图1-4和以下说明描述了本发明的可选实施方式以教导本领域技术人员如何实施和再现本发明。为了解释本发明技术方案，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施方式的变型或替换将在本发明的范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本发明的多个变型。由此，本发明并不局限于下述可选实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。

实施例1：

图1-2示意性地给出了本发明实施例1的气体中颗粒物检测装置的结构图，如图1-2所示，所述气体中颗粒物检测装置包括：

进样管8、采样单元和检测单元，所述采样单元包括纸带3、第一轮13和第二轮14，所述检测单元包括放射源6和探测器2，所述采样单元和检测单元设置在支架上；

第一部件4，所述第一部件4具有通孔，所述探测器2的接收端处于所述通孔内；所述第一部件4具有允许移动件106穿过的凹槽；

第二部件5，所述第二部件5具有与所述进样管8连通的第一气体通道和第二气体通道，所述第二部件5和第一部件4固定连接，并设置在所述支架上；所述纸带4处于所述第二部件5的上侧；

第一驱动单元，所述第一驱动单元用于驱动所述放射源6竖直移动，使得当放射源6挤压所述纸带3时，气体依次通过所述进样管8、第一气体通道和第二气体通道，所述放射源6处于气路上；

移动件106及第二驱动单元，所述第二驱动单元用于驱动所述移动件106来回移动，使得所述移动件106根据需要地遮挡所述接收端。

为了稳定、可靠地驱动移动件106正向和方向移动，进一步地，如图3-4所示，所述第二驱动单元包括：

电机和转动盘101，所述电机固定在所述支架上，并驱动所述转动盘101旋转，所述转动盘101上设置立柱105；

滑动件102，所述滑动件102设置在导轨103上，并具有允许所述立柱105卡入的限位槽，所述限位槽的延伸方向和所述导轨103的延伸方向间的夹角为直角或锐角；

连接件104，所述连接件104连接所述滑动件102和移动件106。

为了合理地设置各个部件，进一步地，所述气体中颗粒物检测装置还包括：

抽气管和抽气泵，所述抽气管和抽气泵分别设置在所述支架的背面，所述抽气管的一端连通所述第二气体通道，另一端连接抽气泵。

为了防止纸带在移动中跑偏，进一步地，如图2所示，所述气体中颗粒物检测装置还包括：

第一导向件24和第二导向件25，所述第一导向件24和第二导向件25分别设置在所述第二部件5的两侧，并分别具有允许所述纸带3通过的导向槽，所述导向槽的宽度与所述纸带3的宽度匹配。

为了防止气流冲击处于第一部件内的探测器接收端，进一步地，所述第一气体通道垂直于第二气体通道设置。

本发明实施例的气体中颗粒物检测方法，所述气体中颗粒物检测方法包括以下步骤：

(A1)第一驱动单元驱动放射源65上移，放射源6离开纸带3；空白纸带3移动到所述放射源6的下侧；

(A2)第一驱动单元驱动放射源6下移，挤压空白纸带3；第二驱动单元驱动移动件106正向移动而不再遮挡探测器2的接收端，所述放射源6发出的射线依次穿过所述纸带3、第二部件5，被处于第一部件4内的探测器2的接收端接收，获得所述纸带3的空白信号；

(A3)第二驱动单元驱动所述移动件106反向移动，进入所述第一部件4内，并遮挡所述接收端；气体依次通过进样管8、纸带3和第二部件5，气体中的颗粒物被所述纸带3截留；

(A4)第二驱动单元驱动所述移动件106正向移动，不再遮挡所述接收端；所述放射源6发出的射线依次穿过所述颗粒物、纸带3和第二部件5，被所述探测器2的接收端接收，获得所述纸带3上颗粒物的测量信号；

(A5)根据所述测量信号和空白信号，获得气体中颗粒物含量。

为了稳定、可靠地驱动移动件106正向和反向移动，进一步地，所述第二驱动单元的工作方式为：

电机驱动转动盘101旋转，所述转动盘101上的立柱105随着旋转，从而拖动滑动件103在直线导轨103上移动，从而驱动移动件106平移；

所述立柱105卡在滑动件102的限位槽内，所述限位槽的延伸方向和所述导轨103的延伸方向间的夹角为直角或锐角，所述滑动件1026和移动件106通过连接件104连接。

为了防止气流进入第一部件4内冲击探测器2接收端，进一步地，在步骤(A3)中，气体依次通过所述第二部件5内的第一气体通道和第二气体通道，之后进入抽气管和抽气泵。

为了合理地布局各个部件，进一步地，所述第一部件4和第二部件5固定在一起，并设置在支架的正面，所述抽气管和抽气泵设置在所述支架的背面，所述抽气管穿过所述支架，并连通所述第二气体通道。

为了防止纸带在移动中跑偏，进一步地，所述纸带3的两端分别绕在第一轮13和第二轮14上，并分别通过第一导向件24和第二导向件25上的导向槽，所述导向槽的宽度与所述纸带的宽度匹配；所述第一导向件24和第二导向件25分别设置在所述第二部件5的两侧。

实施例2：

根据本发明实施例1的气体中颗粒物检测装置在大气检测中的应用例。

在本应用例中，如图1所示，采样单元包括纸带3、第一轮13和第二轮14，所述检测单元包括放射源6和探测器2，所述采样单元和检测单元设置在支架上；

第一部件具有通孔，所述探测器2的接收端处于所述通孔内；所述第一部件具有允许移动件106穿过的凹槽；第二部件5具有与所述进样管8连通的第一气体通道和第二气体通道，所述第二部件5和第一部件4固定连接，并设置在所述支架上；第一导向件24和第二导向件25分别设置在所述第二部件5的两侧，并分别具有允许所述纸带3通过的导向槽，所述导向槽的宽度与所述纸带3的宽度匹配；所述纸带3处于所述第二部件的上侧；抽气管和抽气泵分别设置在所述支架的背面，所述抽气管的一端穿过支架上的孔201，并连通所述第二气体通道，另一端连接抽气泵；

第一驱动单元用于驱动所述放射源6竖直移动，使得当放射源6挤压所述纸带3时，气体依次通过所述进样管8、第一气体通道和第二气体通道(垂直于第一气体通道)，所述放射源6处于气路上；

如图3-4所示，第二驱动单元中，电机固定在所述支架的背面上，并驱动转动盘101旋转，所述转动盘101上设置立柱105；滑动件102设置在导轨103上，并具有允许所述立柱105卡入的限位槽，所述限位槽的延伸方向和所述导轨103的延伸方向间的夹角为直角或锐角；连接件104连接所述滑动件102和移动件106，使得当所述第二驱动单元驱动所述移动件106来回移动，所述移动件106根据需要地遮挡所述接收端。

本发明实施例的气体中颗粒物检测方法，也即本实施例颗粒物检测装置的工作方法，所述气体中颗粒物检测方法包括以下步骤：

(A1)第一驱动单元驱动放射源65上移，放射源6离开纸带3；空白纸带3移动到所述放射源6的下侧；

(A2)第一驱动单元驱动放射源6下移，挤压空白纸带3；第二驱动单元驱动移动件106正向移动而不再遮挡探测器2的接收端，所述放射源6发出的射线依次穿过所述纸带3、第二部件5，被处于第一部件4内的探测器2的接收端接收，获得所述纸带3的空白信号；

(A3)第二驱动单元驱动所述移动件106反向移动，进入所述第一部件4内，并遮挡所述接收端；气体依次通过进样管8、纸带3和第二部件5内的第一气体通道和第二气体通道，气体中的颗粒物被所述纸带3截留；

(A4)第二驱动单元驱动所述移动件106正向移动，不再遮挡所述接收端；所述放射源6发出的射线依次穿过所述颗粒物、纸带3和第二部件5，被所述探测器2的接收端接收，获得所述纸带3上颗粒物的测量信号；

(A5)根据所述测量信号和空白信号，获得气体中颗粒物含量。

在上述过程中，所述第二驱动单元的工作方式为：

电机驱动转动盘101在上半圈(下半圈)逆时针旋转，所述转动盘101上的立柱105随着旋转，从而拖动滑动件103在直线导轨103上正向(反向)移动，从而驱动移动件106正向(反向)平移；

所述立柱105卡在滑动件102的限位槽内，所述限位槽的延伸方向和所述导轨103的延伸方向间的夹角为直角或锐角，所述滑动件1026和移动件106通过连接件104连接。

实施例3：

根据本发明实施例1的气体中颗粒物检测装置在大气检测中的应用例，与实施例2不同的是：

第二驱动单元采用其它驱动方式，如采用电机和转换模块的组合，转换模块将电机的转动转换为直线移动，如利用丝杆。

Claims (10)

1.气体中颗粒物检测装置，所述气体中颗粒物检测装置包括进样管、采样单元和检测单元，所述采样单元包括纸带、第一轮和第二轮，所述检测单元包括放射源和探测器，所述采样单元和检测单元设置在支架上；其特征在于，所述气体中颗粒物检测装置还包括：

第一部件，所述第一部件具有通孔，所述探测器的接收端处于所述通孔内；所述第一部件具有允许移动件穿过的凹槽；

第二部件，所述第二部件具有与所述进样管连通的第一气体通道和第二气体通道，所述第二部件和第一部件固定连接，并设置在所述支架上；所述纸带处于所述第二部件的上侧；

第一驱动单元，所述第一驱动单元用于驱动所述放射源竖直移动，使得当放射源挤压所述纸带时，气体依次通过所述进样管、第一气体通道和第二气体通道，所述放射源处于气路上；

移动件及第二驱动单元，所述第二驱动单元用于驱动所述移动件来回移动，使得所述移动件根据需要地遮挡所述接收端。

2.根据权利要求1所述的气体中颗粒物检测装置，其特征在于，所述第二驱动单元包括：

电机和转动盘，所述电机固定在所述支架上，并驱动所述转动盘旋转，所述转动盘上设置立柱；

滑动件，所述滑动件设置在导轨上，并具有允许所述立柱卡入的限位槽，所述限位槽的延伸方向和所述导轨的延伸方向间的夹角为直角或锐角；

连接件，所述连接件连接所述滑动件和移动件。

3.根据权利要求1所述的气体中颗粒物检测装置，其特征在于，所述气体中颗粒物检测装置还包括：

抽气管和抽气泵，所述抽气管和抽气泵分别设置在所述支架的背面，所述抽气管的一端连通所述第二气体通道，另一端连接抽气泵。

4.根据权利要求1所述的气体中颗粒物检测装置，其特征在于，所述气体中颗粒物检测装置还包括：

第一导向件和第二导向件，所述第一导向件和第二导向件分别设置在所述第二部件的两侧，并分别具有允许所述纸带通过的导向槽，所述导向槽的宽度与所述纸带的宽度匹配。

5.根据权利要求1所述的气体中颗粒物检测装置，其特征在于，所述第一气体通道垂直于第二气体通道设置。

6.气体中颗粒物检测方法，所述气体中颗粒物检测方法包括以下步骤：

(A1)第一驱动单元驱动放射源上移，放射源离开纸带；空白纸带移动到所述放射源的下侧；

(A2)第一驱动单元驱动放射源下移，挤压空白纸带；第二驱动单元驱动移动件正向移动而不再遮挡探测器的接收端，所述放射源发出的射线依次穿过所述纸带、第二部件，被处于第一部件内的探测器的接收端接收，获得所述纸带的空白信号；

(A3)第二驱动单元驱动所述移动件反向移动，进入所述第一部件内，并遮挡所述接收端；气体依次通过进样管、纸带和第二部件，气体中的颗粒物被所述纸带截留；

(A4)第二驱动单元驱动所述移动件正向移动，不再遮挡所述接收端；所述放射源发出的射线依次穿过所述颗粒物、纸带和第二部件，被所述探测器的接收端接收，获得所述纸带上颗粒物的测量信号；

(A5)根据所述测量信号和空白信号，获得气体中颗粒物含量。

7.根据权利要求6所述的气体中颗粒物检测方法，其特征在于，所述第二驱动单元的工作方式为：

电机驱动转动盘旋转，所述转动盘上的立柱随着旋转，从而拖动滑动件在直线导轨上移动，从而驱动移动件平移；

所述立柱卡在滑动件的限位槽内，所述限位槽的延伸方向和所述导轨的延伸方向间的夹角为直角或锐角，所述滑动件和移动件通过连接件连接。

8.根据权利要求6所述的气体中颗粒物检测方法，其特征在于，在步骤(A3)中，气体依次通过所述第二部件内的第一气体通道和第二气体通道，之后进入抽气管和抽气泵。

9.根据权利要求8所述的气体中颗粒物检测方法，其特征在于，所述第一部件和第二部件固定在一起，并设置在支架的正面，所述抽气管和抽气泵设置在所述支架的背面，所述抽气管穿过所述支架，并连通所述第二气体通道。

10.根据权利要求6所述的气体中颗粒物检测方法，其特征在于，所述纸带的两端分别绕在第一轮和第二轮上，并分别通过第一导向件和第二导向件上的导向槽，所述导向槽的宽度与所述纸带的宽度匹配；所述第一导向件和第二导向件分别设置在所述第二部件的两侧。