CN204789249U - 一种高准确度β射线法在线测量大气颗粒物浓度的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高准确度β射线法在线测量大气颗粒物浓度的装置，目的在于解决β射线吸收法在线测量大气颗粒物浓度时，测量室内的气压变化会影响β射线的计数率，进而影响在线测量准确度的问题。本实用新型根据发明人对现有β射线法在线测量的认识，通过压强传感器、温度传感器测定出检测室内的实时气体密度ρ，并依据该实时气体密度ρ，最终得到大气颗粒物的实时质量浓度。本实用新型基于实时气体密度对β射线探测计数修正，有效提升在线测量的准确度。本实用新型能够降低测量误差，提高测量精度，对于提高β射线法在线测量大气颗粒物浓度的准确度具有重要的意义。同时，本实用新型设计合理，适用范围广，准确度高，具有较好的应用前景。

Description

一种高准确度β射线法在线测量大气颗粒物浓度的装置

技术领域

本实用新型涉及在线测量领域，尤其是β射线吸收法测定大气颗粒物浓度领域，具体为一种高准确度β射线法在线测量大气颗粒物浓度的装置。

背景技术

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β射线强度的衰减判断空气中颗粒物样品增加的质量，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。随着对监测数据的实时性要求越来越高，对于取样与测量同时进行的β射线法大气颗粒物在线测量方式的需求也越来越大。

采用取样与测量同时进行的在线测量方式时，需要在抽取气体样品的同时，进行β射线强度的测量。然而，在取样时，与测量室连接的真空泵将整个装置气路中的气压抽为负压，根据气体状态方程，测量室内部的气压变化将引起β射线放射源与射线探测器中空气密度的变化。空气作为一种射线的吸收介质，当β射线的能量较低时，其密度的变化将会影响到β射线的计数率。因此，在线监测的抽气状态下，测量室内气压的变化所导致的空气密度变化在一定程度上影响了测量的准确度。

为此，迫切需要一种新的装置，以有效解决在线测量时，测量室内的气压变化会影响β射线的计数率，进而影响在线测量准确度的问题。

实用新型内容

本实用新型的发明目的在于：针对目前β射线吸收法在线测量大气颗粒物浓度时，测量室内的气压变化会影响β射线的计数率，进而影响在线测量准确度的问题，提供一种高准确度β射线法在线测量大气颗粒物浓度的装置。本实用新型根据发明人对现有β射线法在线测量的深刻认识，通过压强传感器、温度传感器测定出检测室内的实时气体密度ρ，并依据该实时气体密度ρ，最终得到大气颗粒物的实时质量浓度。本实用新型基于实时气体密度对β射线探测计数修正，从而有效提升了在线测量大气颗粒物的准确度。本实用新型能够降低测量误差，提高测量精度，对于提高β射线法在线测量大气颗粒物浓度的准确度具有重要的意义。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种高准确度β射线法在线测量大气颗粒物浓度的装置，包括壳体、进气口、用于与抽真空装置相连的出气口、放射源、射线探测器、设置在壳体内的纸带槽、与纸带槽相配合的纸带传送装置、控制系统，进气口、出气口、放射源、射线探测器分别设置在壳体上，所述放射源与射线探测器之间形成检测室，所述进气口通过检测室与出气口连通，所述纸带槽内的纸带能穿过检测室，所述射线探测器、纸带传送装置分别与控制系统相连；

还包括用于实时测定检测室气压的压强传感器、用于实时测定检测室温度的温度传感器，所述压强传感器、温度传感器分别设置在检测室内，所述压强传感器、温度传感器分别与控制系统相连。

所述控制系统能根据如下方程式得到检测室内的实时气体密度：

pM=ρRT，其中，P为测定的气体压强，M为气体摩尔质量，ρ为实时气体密度，R为气体常量，T为测定的温度；

且控制系统能根据得到的实时气体密度与射线探测器测定的数据，计算出大气颗粒物的实时质量浓度。

所述压强传感器为数字压强传感器。

所述温度传感器为热电偶温度传感器或热电阻温度传感器。

所述纸带传送装置包括用于带动纸带运动的主动轮、与主动轮相配合的从动轮。

一种提高β射线法在线测量大气颗粒物准确度的补偿方法，包括如下步骤：

（1）待检测气体经进气口进入检测室内，待检测气体进入纸带槽的纸带上，在放射源的配合下，通过射线探测器进行测定，将测定的数据返回给控制系统，检测后的气体则通过出气口排出；

（2）在射线探测器测定的同时，通过压强传感器、温度传感器分别实时测定检测室内的气压、温度，并将测定的气压、温度返回给控制系统，控制系统采用如下方程式计算检测室内的实时气体密度：pM=ρRT，其中，P为测定的气体压强，M为气体摩尔质量，ρ为实时气体密度，R为气体常量，T为测定的温度；

（3）根据步骤2得到的实时气体密度与射线探测器测定的数据，计算出大气颗粒物的实时质量浓度。

所述步骤3中，根据步骤2得到的实时气体密度对β射线探测计数修正，结合射线探测器测定的数据，计算出大气颗粒物的实时质量浓度。

针对前述问题，本实用新型提供一种高准确度β射线法在线测量大气颗粒物浓度的装置。申请人发现，在射线探测器与放射源间隙一定的情况下，气体体积一定，空气密度减小，将导致测量室内射线探测器与放射源间隙空间内的空气质量减小，即β射线吸收介质的质量减小，β射线穿透空气层到达探测器的概率降低，即β射线计数率降低。因此，抽气时，检测室内气压减小且大幅度低于大气压。

基于此，本实用新型的装置包括壳体、进气口、用于与抽真空装置相连的出气口、放射源、射线探测器、设置在壳体内的纸带槽、与纸带槽相配合的纸带传送装置、压强传感器、温度传感器、控制系统，进气口、出气口、放射源、射线探测器分别设置在壳体上，放射源与射线探测器之间形成检测室，压强传感器、温度传感器分别设置在检测室内，进气口通过检测室与出气口连通，纸带槽内的纸带能穿过检测室，射线探测器、纸带传送装置、压强传感器、温度传感器分别与控制系统相连。

申请人通过压强传感器、温度传感器测定出检测室内的实时气体密度ρ，并依据该实时气体密度ρ，最终得到大气颗粒物的实时质量浓度。本实用新型以现有的在线检测方法为基础，通过射线探测器测定对待检测气体进行检查，在检测的同时，依靠检测室内的压强传感器、温度传感器，分别实时测定检测室内的气压、温度；基于实时测定的气压、温度，通过如下方程式：pM=ρRT（其中，P为气体压强，M为气体摩尔质量，ρ为气体密度，R为气体常量，T为温度）计算出检测室内的实时气体密度；根据测定的实时气体密度与射线探测器测定的数据，计算出大气颗粒物的实时质量浓度。

本实用新型基于实时气体密度对β射线探测计数修正，从而有效提升了在线测量大气颗粒物的准确度。

该装置中，压强传感器用于实时测定检测室气压，温度传感器用于实时测定检测室温度。本实用新型工作时，先将纸带穿过纸带槽且其两端分别安装在纸带传送装置上，待检测气体经进气口进入检测室内，出气口的抽真空装置使检测室内的气压降低，通过射线探测器、压强传感器、温度传感器分别进行检测，检测的数据实时传输给控制系统，检测后的气体则通过出气口排出。该装置基于检测室内的气压、温度变化，得到检测室内气体密度的变化，实时对β射线探测计数进行修正，从而对检测室内气压、温度变化引起的测量误差起到补偿，从而在一定程度上提高在线测量的精度。

本实用新型基于发明人对β射线法在线测量大气颗粒物浓度的深刻认识，并通过相应的测量误差补偿，有效提高了其测量的准确度。同时，本实用新型的装置设计构思合理，能够有效提高测量的准确度，且其以现有在线测量装置为基础，生产成本低，适用范围广，准确度高，具有较好的前景。本实用新型能够有效提高β射线法在线测量大气颗粒物浓度的准确度，对于大气颗粒物浓度的实时测量具有重要的意义。

附图说明

本实用新型将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本实用新型装置的结构示意图。

图2为测定结果图。

图中标记：1为进气口，2为出气口，3为放射源，4为射线探测器，5为纸带槽，6为检测室，7为压强传感器。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

实施例1

如图所示，本实用新型的装置包括壳体、进气口、用于与抽真空装置相连的出气口、放射源、射线探测器、设置在壳体内的纸带槽、与纸带槽相配合的纸带传送装置、压强传感器、温度传感器、控制系统，进气口、出气口、放射源、射线探测器分别设置在壳体上，放射源与射线探测器之间形成检测室，压强传感器、温度传感器分别设置在检测室内，进气口通过检测室与出气口连通，纸带槽内的纸带能穿过检测室，射线探测器、纸带传送装置、压强传感器、温度传感器分别与控制系统相连。其中，纸带传送装置用于传送纸带，压强传感器用于实时测定检测室气压，温度传感器用于实时测定检测室温度。

该装置工作时，先将纸带穿过纸带槽且其两端分别安装在纸带传送装置上。

采用该装置进行β射线法在线测量大气颗粒物的步骤如下：

（1）待检测气体经进气口进入检测室内，待检测气体进入纸带槽的纸带上，在放射源的配合下，通过射线探测器进行测定，将测定的数据返回给控制系统，检测后的气体则通过出气口排出；

（2）在射线探测器测定的同时，通过压强传感器、温度传感器分别实时测定检测室内的气压、温度，并将测定的气压、温度返回给控制系统，控制系统采用如下方程式计算检测室内的实时气体密度：pM=ρRT，其中，P为测定的气体压强，M为气体摩尔质量，ρ为实时气体密度，R为气体常量，T为测定的温度；

（3）根据步骤2得到的实时气体密度与射线探测器测定的数据，计算出大气颗粒物的实时质量浓度。

采用本实用新型的装置进行测定，测定结果如图2所示。从图2中可以看出，本实用新型能够显著提高大气颗粒物浓度测量的准确度，有效降低因测量室内气压变化所导致的问题。本实用新型构思巧妙，设计合理，生产成本低，适用范围广，对于大气颗粒物浓度的实时、精确测量具有重要的意义。

本实用新型并不局限于前述的具体实施方式。本实用新型扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (4)

1.一种高准确度β射线法在线测量大气颗粒物浓度的装置，其特征在于，包括壳体、进气口、用于与抽真空装置相连的出气口、放射源、射线探测器、设置在壳体内的纸带槽、与纸带槽相配合的纸带传送装置、控制系统，进气口、出气口、放射源、射线探测器分别设置在壳体上，所述放射源与射线探测器之间形成检测室，所述进气口通过检测室与出气口连通，所述纸带槽内的纸带能穿过检测室，所述射线探测器、纸带传送装置分别与控制系统相连；

还包括用于实时测定检测室气压的压强传感器、用于实时测定检测室温度的温度传感器，所述压强传感器、温度传感器分别设置在检测室内，所述压强传感器、温度传感器分别与控制系统相连。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述压强传感器为数字压强传感器。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述温度传感器为热电偶温度传感器或热电阻温度传感器。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述纸带传送装置包括用于带动纸带运动的主动轮、与主动轮相配合的从动轮。