CN206074407U - 一种光散射颗粒物（pm2.5/pm10）监测仪 - Google Patents
一种光散射颗粒物（pm2.5/pm10）监测仪 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型提供一种光散射颗粒物（PM2.5/PM10）监测仪，解决了现有光散射法测量中，因颗粒物粒径小，散射信号弱，导致测量结果产生偏差的问题。鼓风机经第一进气管连通有干燥室，鼓风机和干燥室之间的第一进气管上依次装有阀门和流量计，干燥室经设有颗粒切割头的第二进气管连通在分散室上端，分散室下端出口连通光散射腔的上端进气口，分散室外四周间隔均布有多组电极，电极连接有负电源，光散射腔进气口的一侧端设有光发生部，所述光散射腔的另一侧端依次设有富氏透镜和光电倍增管，所述光电倍增管经数据采集卡连接电脑，所述光散射腔的进气口下端设有放电针，所述放电针下端的光散射腔上设有出气口，所述放电针经导线连接置于光散射腔外的正电源。
Description
技术领域
本实用新型涉及大气颗粒物的监测，特别是一种光散射颗粒物（PM2.5/PM10）监测仪。
背景技术
随着工业的不断发展，大气污染形势越来越严峻。大气颗粒物指的是分散在大气中的固态或液态颗粒状物质的总称，其粒径范围约为0.1μm-100μm。大气颗粒物的监测范围主要包括空气动力学直径小于或等于100μm的总悬浮颗粒物TSP（Total SuspendedParticulate)、空气动力学直径小于或等于10μm的可吸入颗粒物PM10（Particles withDiameters of 10μm or less)和空气动力学直径小于或等于2.5μm的细颗粒物PM2.5（Particles with Diameters of 2.5μm or less)三种。气象专家和医学专家认为，由细颗粒物造成的雾霾大气对人体健康的危害甚至大于沙尘暴。粒径大于10μm的颗粒物，会被挡在人的鼻子外面；粒径在2.5μm -10μm的颗粒物，能够进入上呼吸道，部分可通过痰液等排出体外，部分会被鼻腔内部的绒毛阻挡，对人体健康危害相对较小；粒径小于2.5μm的细颗粒物，不易被阻挡，被吸入人体后直接进入支气管，干扰肺部的气体交换，引发哮喘、支气管炎和心血管病等疾病。
颗粒物浓度监测是大气环境监测的重要组成部分，主要有振荡天平法、滤膜称重法、压电晶体法、β射线吸收法、光透射法以及光散射法。在实际监测中，因为仪器的可重复使用性和精确性，对颗粒物浓度监测主要使用振荡天平法和光散射法，振荡天平法虽然精度高，但成本昂贵，近年来光电探测器、信号放大器等光电器件的发展，使得光散射法成为首选方法。光散射方法一般采用单一或几个波长的光源，存在小颗粒散射信号弱，测量结果产生偏差的缺陷。
实用新型内容
针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本实用新型提供一种光散射颗粒物（PM2.5/PM10）监测仪，有效解决了现有光散射法测量中，因颗粒物粒径小，散射信号弱，导致测量结果产生偏差的问题。
本实用新型包括鼓风机，所述鼓风机经第一进气管连通有干燥室，所述鼓风机和干燥室之间的第一进气管上依次装有阀门和流量计，所述干燥室经设有颗粒切割头的第二进气管连通在分散室上端，所述分散室下端出口连通光散射腔的上端进气口，所述分散室外四周间隔均布有多组电极，所述电极连接有负电源，所述光散射腔进气口的一侧端设有光发生部，所述光散射腔的另一侧端依次设有富氏透镜和光电倍增管，所述光电倍增管经数据采集卡连接电脑，所述光散射腔的进气口下端设有放电针，所述放电针下端的光散射腔上设有出气口，所述放电针经导线连接置于光散射腔外的正电源。
所述导线为绝缘导线。
所述放电针与光散射腔的进气口、出气口在同一中心线上。
所述放电针置于光散射腔进气口的中线与富氏透镜的中线交汇处。
所述光发生部由激光器和位于激光器右侧连通光散射腔的扩束镜构成。
所述激光器、扩束镜、放电针、富氏透镜和光电倍增管的中心位于同一中心线上。
所述分散室外四周每隔90°有一组五个电极。
所述负电源电压为15KV-30KV、脉冲频率为100Hz-300Hz。
所述鼓风机进气口处设置过滤网，所述过滤网为150目滤网。
所述干燥室、分散室的内壁表面粗糙度小于2.5μm。其中内部空腔中各部分的夹角平滑过渡，无死角。
所述颗粒切割头为PM2.5或PM10切割头。
本实用新型提供的光散射颗粒物（PM2.5/PM10）监测仪，使颗粒物带负电后聚集到光散射腔中的正电荷处，将小颗粒聚集成大颗粒，提高颗粒物的散射光强，增强信号强度，可以准确、快速测量PM2.5/PM10浓度。
附图说明
图1为本实用新型主视结构图。
图2为本实用新型中放电针实施例一示意图。
图3为本实用新型中放电针实施例二示意图。
图中标号为：鼓风机1，第一进气管2，干燥室3，阀门4，流量计5，颗粒切割头6，第二进气管7，分散室8，光散射腔9，电极10，负电源11，富氏透镜12，光电倍增管13，数据采集卡14，电脑15，放电针16，出气口17，导线18，正电源19，激光器20，扩束镜21，过滤网22。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细说明。
如图1至图3所示，本实用新型提供了一种光散射颗粒物监测仪，该监测仪包括鼓风机1、干燥室3、分散室8，鼓风机1的进气口处设置150目过滤网22，鼓风机1通过第一进气管2与干燥室3相连，所述的第一进气管2上安装有阀门4和流量计5，流量计5中安装有无线传输模块，流量计5通过导线或无线传输模块连接电脑15，干燥室3的温度为10℃-100℃，干燥室3通过第二进气管7上设置的PM2.5/PM10切割头后与分散室8相连，第二进气管7的排气口连通分散室8的顶部中心，所述分散室8上半部为密封的圆筒形，下半部为漏斗形，光散射腔9的进气口与分散室8的进气口和出气口在同一中心线上，使颗粒物带负电的电极10均匀分布在分散室8壁上，分散室8外四周每隔90°有一组五个电极10，电极10并联峰值电压为25KV，脉冲频率150Hz的负电源9，分散室8的下端出口连通光散射腔9，带负电颗粒物进入光散射腔9后在带正电的放电针16聚集成大颗粒，大颗粒散射形成的散射光通过富氏透镜12照射到光电倍增管13上，将光信号转化为电信号；依据累计电压与颗粒物累计质量成正比关系，得到颗粒物的总质量。测量过程中，首先测出不进气，放电针16不带电，光散射形成的光信号，由此转换得到的电压、质量作为背景结果，测量的最终结果均需要减去背景结果。根据累计电压测算颗粒物的总质量为现有技术，本实用新型解决的技术问题是使得颗粒物聚集变大，因此有关累计电压测算颗粒物总质量的计算方法在此不再赘述。根据流量计5的流速和设置的进气时间，得到经PM2.5/PM10切割头的大气体积，颗粒物（PM2.5/PM10）测试总质量与进气体积之比得到颗粒物的质量浓度。本实用新型提供的光散射颗粒物（PM2.5/PM10）监测仪，将颗粒物带负电后聚集到光散射腔9中的带正电的放电针16，将小颗粒聚集成大颗粒，提高颗粒物的散射光强，增强信号强度，可以准确、快速测量PM2.5/PM10浓度。
所述的放电针16位于分散室8下端出口的中线与富氏透镜12中线的交汇处，放电针16由带绝缘外皮的细铜丝连接正电源19，正电源19的电压为0.1KV-1KV。
进一步地，所述的富氏透镜12连接光电倍增管13，所述的光电倍增管13依次连接位于光散射腔9外的数据采集卡14、电脑15。所示光散射腔是设有进气口和出气口的封闭圆筒形腔体。
如图2所示为放电针的实施例一，其为一根针状物，针状物一端置于光散射腔进出口之间的中心位置，另一端固定在光散射腔上且伸出到光散射腔外经绝缘导线连接正电源。
图3所示为放电针的实施例二，其为部分包裹绝缘皮的针状物，针状物没有包裹绝缘皮的部分置于光散射腔的进气口和出气口之间的中心位置，针状物后端包裹有绝缘皮的部分穿过光散射腔壁经绝缘导线连接正电源。
本实用新型可以在光散射腔的出气口处连通抽风机，使得进气在光散射腔的放电针处更加迅速地聚集。
以上所述之实施例，只是本实用新型的较佳实施例而已，并非限制本实用新型实施范围，故凡依本实用新型专利范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本实用新型申请专利范围内。
Claims (10)
1.一种光散射颗粒物监测仪，包括鼓风机，其特征在于，所述鼓风机经第一进气管连通有干燥室，所述鼓风机和干燥室之间的第一进气管上依次装有阀门和流量计，所述干燥室经设有颗粒切割头的第二进气管连通在分散室上端，所述分散室下端出口连通光散射腔的上端进气口，所述分散室外四周间隔均布有多组电极，所述电极连接有负电源，所述光散射腔进气口的一侧端设有光发生部，所述光散射腔的另一侧端依次设有富氏透镜和光电倍增管，所述光电倍增管经数据采集卡连接电脑，所述光散射腔的进气口下端设有放电针，所述放电针下端的光散射腔上设有出气口，所述放电针经导线连接置于光散射腔外的正电源。
2.根据权利要求1所述的一种光散射颗粒物监测仪，其特征在于，所述导线为绝缘导线。
3.根据权利要求1所述的一种光散射颗粒物监测仪，其特征在于，所述放电针与光散射腔的进气口、出气口在同一中心线上。
4.根据权利要求1所述的一种光散射颗粒物监测仪，其特征在于，所述放电针置于光散射腔进气口的中线与富氏透镜的中线交汇处。
5.根据权利要求1所述的一种光散射颗粒物监测仪，其特征在于，所述光发生部由激光器和位于激光器右侧连通光散射腔的扩束镜构成。
6.根据权利要求5所述的一种光散射颗粒物监测仪，其特征在于，所述激光器、扩束镜、放电针、富氏透镜和光电倍增管的中心位于同一中心线上。
7.根据权利要求1所述的一种光散射颗粒物监测仪，其特征在于，所述分散室外四周每隔90°有一组五个电极。
8.根据权利要求1所述的一种光散射颗粒物监测仪，其特征在于，所述鼓风机进气口处设置过滤网，所述过滤网为150目滤网。
9.根据权利要求1所述的一种光散射颗粒物监测仪，其特征在于，所述干燥室、分散室的内壁表面粗糙度小于2.5μm。
10.根据权利要求1所述的一种光散射颗粒物监测仪，其特征在于，所述颗粒切割头为PM2.5或PM10切割头。
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| CN108426809A (zh) * | 2018-02-28 | 2018-08-21 | 杭州电子科技大学 | 一种基于ccd侧向散射的全天候pm2.5浓度实时检测装置 |
| CN109557004A (zh) * | 2017-09-27 | 2019-04-02 | 田果成 | 检测腔结构、检测装置、拍摄设备及终端 |
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