CN219179159U - 一种颗粒物质量浓度校准装置及校准系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种颗粒物质量浓度校准装置及校准系统，属于颗粒物质量浓度校准技术领域，解决了现有的环境空气颗粒物连续自动监测仪采用滤纸进行平行比对校准，容易产生人为误差的问题，其包括颗粒物发生单元包括内设校准腔体的颗粒物干燥筒，颗粒物干燥筒的底部设置有与校准腔体连通的喷雾器，颗粒物干燥筒的侧壁上开设有进气口，气体输送单元包括空压机，空压机的出口端依次通过第一压力控制器和过滤装置与三通接头连通，三通接头通过流量控制器与进气口连通，三通接头与喷雾器连通。本实用新型采用气体输送单元输出气体压力，将溶液输送单元抽取溶液破碎后形成已知浓度的气溶胶，对环境空气颗粒物连续自动监测仪进行全过程的校准。

Description

一种颗粒物质量浓度校准装置及校准系统

技术领域

本实用新型涉及颗粒物质量浓度校准技术领域，具体涉及一种颗粒物质量浓度校准装置及校准系统。

背景技术

随着环境监测技术与信息技术的高速发展，环境自动监测技术发展日趋成熟，随着经济的高速发展，使得人类提高了对环境的关注，环保意识越来越强。

近年来，人们对环境保护的意识日渐增强，更加关注身边的环境生活质量。

现阶段环境空气颗粒物连续自动监测仪利用滤纸采样做平行比对，需滤纸前处理及运送滤纸，容易产生人为的误差的问题。

实用新型内容

针对现有技术中的上述问题，本实用新型提供了一种颗粒物质量浓度校准装置及校准系统，解决了现有的环境空气颗粒物连续自动监测仪采用滤纸进行平行比对校准，容易产生人为误差的问题。

为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一方面，提供一种颗粒物质量浓度校准装置及校准系统，其一种颗粒物质量浓度校准装置，其包括气体输送单元、溶液输送单元及颗粒物发生单元，颗粒物发生单元包括内设校准腔体的颗粒物干燥筒，颗粒物干燥筒的底部设置有与校准腔体连通的喷雾器，颗粒物干燥筒的侧壁上开设有进气口，气体输送单元包括空压机，空压机的出口端依次通过第一压力控制器和过滤装置与三通接头连通，三通接头通过流量控制器与进气口连通，三通接头通过第二压力控制器和喷雾器连通，溶液输送单元包括溶液罐和溶液输送装置，溶液罐通过溶液输送装置与喷雾器连通。

本实用新型采用气体输送单元输出调整适当的气体压力，采用溶液输送单元从溶液罐中抽取标准浓度溶液，采用上述方案，气体输送单元输出的气体压力将标准浓度溶液破碎后送入颗粒物发生单元内，控制溶液输送装置的推进速率，溶液输送装置可以透过切换阀将已知浓度的标准品溶液以所需的溶液流量输送到校准腔体内，形成粒径分布稳定且已知质量浓度的气溶胶，对环境空气颗粒物(PM10及PM2.5)连续自动监测仪全系统进行投放，比对颗粒物发生单元所产生的质量浓度与监测仪分析的数据，对环境空气颗粒物(PM10及PM2.5)连续自动监测仪进行全过程的校准。

进一步地，溶液输送装置、溶液罐和喷雾器均与切换阀连通。

进一步地，溶液输送装置为注射泵。

进一步地，喷雾器为二流体喷雾器，二流体喷雾器内设置有液体通道，以及包裹液体通道的气体通道，液体通道的液体入口与切换阀连通，气体通道的气体入口与第二压力控制器连通，喷雾器的雾化出口呈渐缩状，且呈渐缩状的雾化出口留置于校准腔体内，液体通道的液滴出口留置于渐缩状的雾化出口内。

本方案中，喷雾器为二流体喷雾器，二流体喷雾器内设置有液体通道及气体通道，采用上述方案，在喷雾器呈渐缩状的雾化出口处，气体速率上升形成高速气流，将液体通道出口处的溶液高速破碎形成微小的液滴，进而产生雾化效果。

进一步地，溶液罐包括第一溶液罐和第二溶液罐，第一溶液罐和第二溶液罐均与切换阀连通。

本方案中，溶液罐包括第一溶液罐和第二溶液罐，采用上述方案，将溶液罐分为高浓度溶液罐和低浓度溶液罐，方便溶液输送装置收取适宜浓度的溶液。

进一步地，颗粒物干燥筒的出口端设置有内设旁路腔体的旁路筒，旁路筒的侧壁上设置有与旁路腔体连通的过滤器。

本方案中，颗粒物干燥筒的出口端设置有旁路筒，采用上述方案，旁路筒平衡校准装置和被校准仪器之间的流量平衡，并将多余的流量排除，排除的流量经过过滤器滤除多余的颗粒物，避免环境污染。

另一方面，一种利用颗粒物质量浓度校准装置的校准系统，校准装置放置于便携式箱体内，便携式箱体上设置有保护外壳，便携式箱体通过保护外壳安装于监测站屋顶上；校准装置的出口端通过连接管与采样管相连通，采样管穿过监测站屋顶与自动监测仪的入口相连通。

本实用新型公开了颗粒物质量浓度校准装置及校准系统，其有益效果为：

1、本实用新型采用气体输送单元输出气体压力，将溶液输送单元抽取溶液破碎后形成已知浓度的标准品溶液，控制溶液输送装置的输送速率送入颗粒物发生单元内，形成粒径分布稳定且已知质量浓度的气溶胶，对环境空气颗粒物连续自动监测仪全系统进行投放，比对颗粒物发生单元所产生的质量浓度与监测仪分析的数据，对环境空气颗粒物连续自动监测仪进行全过程的校准，消除因为人为产生的误差。

2、本实用新型采用正压系统，采用空压机和过滤装置产生干净且干燥的气体，防止管线泄漏及监测仪流量精准度影响所产生的气溶胶质量浓度。

3、本实用新型采用旁路筒平衡被校准仪器和校准装置之间的流量平衡，将多余的流量排除，并在旁路筒上安装过滤器，滤除排出流量中的多余颗粒物，避免环境污染。

4、本实用新型采用喷雾器，只需适当的气体压力，即可将溶液破碎成微小的液滴，操作简便、管线单纯和维护容易，比现有的超声波雾化器性价比更高。

附图说明

图1为本实用新型的一种颗粒物质量浓度校准装置的结构示意图。

图2为本实用新型的颗粒物发生单元的结构示意图。

图3为本实用新型的喷雾器的结构示意图。

图4为本实用新型的校准系统的结构示意图。

图5为本实用新型的便携式箱体的结构示意图。

图6为本实用新型的便携式箱体和外壳的结构示意图。

图7为本实用新型的便携式箱体和外壳的安装示意图。

图8为本实用新型的便携式箱体的内部示意图。

其中，1、气体输送单元；2、溶液输送单元；3、颗粒物发生单元；31、进气口；32、喷雾器；321、液体通道；322、气体通道；323、液体入口；324、气体入口；325、雾化出口；33、颗粒物干燥筒；4、旁路筒；41、过滤器；5、空压机；6、第一压力控制器；7、过滤装置；8、三通接头；9、流量控制器；10、第二压力控制器；11、第一溶液罐；12、第二溶液罐；13、切换阀；14、溶液输送装置；15、监测站屋顶；16、采样管；17、连接管；18、自动监测仪；19、便携式箱体；20、保护外壳。

具体实施方式

面对本实用新型的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本实用新型，但应该清楚，本实用新型不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本实用新型的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本实用新型构思的实用新型创造均在保护之列。

实施例1

参考图1和图2为本实施例的一种颗粒物质量浓度校准装置的结构示意图，目的是解决了现有的环境空气颗粒物连续自动监测仪采用滤纸进行平行比对校准，容易产生人为误差的问题，下面将对校准装置的具体结构进行详细描述。

一种颗粒物质量浓度校准装置，其包括气体输送单元1、溶液输送单元2及颗粒物发生单元3。

具体的，颗粒物发生单元3包括内设校准腔体的颗粒物干燥筒33，颗粒物干燥筒33的底部设置有与校准腔体连通的喷雾器32，喷雾器32将已知浓度的标准品溶液送入颗粒物干燥筒33的校准腔体内，颗粒物干燥筒33的侧壁上开设有与校准腔体连通的进气口31。

气体输送单元1包括空压机5，通过空压机5产生所需的气体，空压机5的出口端依次通过第一压力控制器6和过滤装置7与三通接头8连通。

第一压力控制器6将空压机5产生的气体压力调整为颗粒物发生单元所需的气体压力；过滤装置7将空压机5产生的气体进行过滤形成干净且干燥的气体，本实施例中的第一压力控制器6和过滤装置7均采用现有技术，其中第一压力控制器6的型号为MAR200，过滤装置7的型号为SS-4FW4-15，本实施例中的空压机5为现有技术，其型号为DRS210。

三通接头8通过流量控制器9与进气口31连通，三通接头8通过第二压力控制器10和喷雾器32连通。

本实施例中，三通接头8将空压机5产生的气体进行分流，一方面通过流量控制器9调整气体的流量形成稀释气体进入颗粒物干燥筒33内，稀释气体与液滴混合形成气溶胶，并为气溶胶移动提供动力，稀释气体携裹气溶胶向颗粒物干燥筒33的出口方向移动。

另一方面通过第二压力控制器10调整气体的压力形成喷雾器工作气体进入喷雾器内，喷雾器工作气体提供将溶液雾化所需的气体压力。

溶液输送单元2包括溶液罐和溶液输送装置14，溶液罐通过溶液输送装置14与喷雾器32连通，溶液输送装置14、溶液罐和喷雾器32均与切换阀13连通，溶液输送装置14为注射泵。

溶液输送装置14抽取溶液罐内已知浓度的标准品溶液送入喷雾器32内，空压机5产生的适宜压力的气体将溶液破碎后送入校准腔体内，进而形成已知质量浓度的气溶胶，本实施例中的溶液输送装置14为注射泵，注射泵为现有技术，其型号为BS10804W01，切换阀13为现有技术，其型号为C25-6186EUH。

本实用新型采用气体输送单元1输出调整适当的气体压力，采用溶液输送单元2从溶液罐中抽取标准浓度溶液，采用上述方案，气体输送单元1输出的气体压力将标准浓度溶液破碎后送入颗粒物发生单元内，控制溶液输送装置14的输送速率，溶液输送装置14可以透过切换阀13将已知浓度的标准品溶液以所需的溶液流量输送到校准腔体内，形成粒径分布稳定且已知质量浓度的气溶胶，对环境空气颗粒物(PM10及PM2.5)连续自动监测仪18全系统进行投放，比对颗粒物发生单元所产生的质量浓度与监测仪分析的数据，对环境空气颗粒物(PM10及PM2.5)连续自动监测仪18进行全过程的校准。

实施例2

参考图3为本实用新型的喷雾器32的机构示意图，目的是提供一种操作方便，性价比高，适宜在现址操作的喷雾器，本实施例给出了喷雾器32的进一步方案，下面将对喷雾器32的具体结构进行详细描述。

喷雾器32为二流体喷雾器，二流体喷雾器内设置有液体通道321，以及包裹液体通道321的气体通道322。

具体的，液体通道321的液体入口323与切换阀13连通，气体通道322的气体入口324与第二压力控制器10连通，喷雾器32的雾化出口325呈渐缩状，且呈渐缩状的雾化出口325留置于校准腔体内，液体通道321的液滴出口留置于渐缩状的雾化出口325内。

本实施例中，在喷雾器32呈渐缩状的雾化出口325处，气体通道322内的气体因为通道截面变小而速率上升形成高速气流，将液体通道321出口处的溶液高速破碎形成微小的液滴，进而产生雾化效果，即只需适当的气体压力，即可将溶液破碎成微小的液滴，操作简便、管线单纯和维护容易，比现有的超声波雾化器性价比更高。

实施例3

参考图1为一种颗粒物质量浓度校准装置的结构示意图，目的方便提取适宜浓度的标准品溶液，本实施例给出了溶液罐的进一步方案。

溶液罐包括第一溶液罐11和第二溶液罐12，第一溶液罐11和第二溶液罐12均与切换阀13连通。

具体的，第一溶液罐11内的溶液浓度为200ppm，与稀释气体结合可形成的气溶胶的质量浓度范围为100～500μg/m^3；第二溶液罐12的溶液浓度为40ppm，与稀释气体结合可形成的气溶胶的质量浓度范围为20～100μg/m^3。

实施例4

参考图3为本实用新型的颗粒物发生单元的结构示意图，目的是平衡被校准仪器和校准装置之间的流量平衡，本实施例给出了颗粒物发生单元的进一步方案。

颗粒物干燥筒33的出口端设置有内设旁路腔体的旁路筒4。

具体的，旁路筒4内中空形成旁路腔体，旁路筒4的入口端与颗粒物干燥筒33的出口端相连，旁路筒4的出口端与被校准仪器相连通，旁路筒4的侧壁上设置有与旁路腔体连通的过滤器41，本实施例中的过滤器41为现有技术，其型号为SS-4FW4-15。

旁路筒4平衡校准装置和被校准仪器之间的流量平衡，并将多余的流量排除，排除的流量经过过滤器41滤除多余的颗粒物，避免环境污染。

实施例6

参考图4和图7，一种利用颗粒物质量浓度校准装置的校准系统，其包括校准装置，校准装置放置于便携式箱体19内，便携式箱体19上设置有保护外壳20，便携式箱体19通过保护外壳20安装于监测站屋顶15上。

具体的，参考图5和图6，便携式箱体19内部中空，保护外壳20可嵌入便携式箱体19上，通过固定柱连接保护外壳20和便携式箱体19。

参考图8，校准装置中的过滤装置7、三通接头8、流量控制器9、第二压力控制器10、第一溶液罐11、第二溶液罐12、切换阀13、溶液输送装置14、颗粒物干燥筒33、喷雾器32均设置于便携式箱体19内。

其中，第一压力控制器6的入口端穿过便携式箱体19的外壳与空压机5连通，颗粒物干燥筒33的出口穿过便携式箱体19的外壳与旁路筒4的入口连通。

旁路筒4的出口通过连接管17与采样管16相连通，采样管16穿过监测站屋顶15与自动监测仪18的入口相连通。

自动监测仪18为现有的环境空气颗粒物(PM10及PM2.5)连续自动监测仪，其型号为BAM-1020。

本方案一种颗粒物质量浓度校准装置及校准系统的工作原理为：

本实用新型在实际应用中，参考图1-图4，本实用新型采用气体输送单元1中的空压机5产生气体，与空压机5相连的第一压力控制器6和过滤装置7将空压机5产生的气体调整过滤为适宜压力的干净且干燥的气体，其后通过三通接头8对气体分流形成稀释气体和喷雾器工作气体。

溶液输送单元2抽取第一溶液罐11和第二溶液罐12内的标准品溶液，并将溶液送入到喷雾器32内，喷雾器工作气体将标准品溶液破碎雾化，稀释气体携裹雾化溶液进入校准腔体内形成已知浓度的气溶胶。

随后对环境空气颗粒物连续自动监测仪全系统进行投放，比对颗粒物发生单元所产生的质量浓度与监测仪分析的数据，对环境空气颗粒物连续自动监测仪进行全过程的校准，消除因为人为产生的误差。

虽然结合附图对实用新型的具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可做出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。

Claims (7)

1.一种颗粒物质量浓度校准装置，其特征在于：包括气体输送单元(1)、溶液输送单元(2)及颗粒物发生单元(3)；

所述颗粒物发生单元(3)包括内设校准腔体的颗粒物干燥筒(33)，所述颗粒物干燥筒(33)的底部设置有与校准腔体连通的喷雾器(32)；所述颗粒物干燥筒(33)的侧壁上开设有进气口(31)；

所述气体输送单元(1)包括空压机(5)；所述空压机(5)的出口端依次通过第一压力控制器(6)和过滤装置(7)与三通接头(8)连通；

所述三通接头(8)通过流量控制器(9)与进气口(31)连通，所述三通接头(8)通过第二压力控制器(10)和喷雾器(32)连通；

所述溶液输送单元(2)包括溶液罐和溶液输送装置(14)；所述溶液罐通过所述溶液输送装置(14)与喷雾器(32)连通。

2.根据权利要求1所述的颗粒物质量浓度校准装置，其特征在于：所述溶液输送装置(14)、溶液罐和喷雾器(32)均与切换阀(13)连通。

3.根据权利要求2所述的颗粒物质量浓度校准装置，其特征在于：所述溶液输送装置(14)为注射泵。

4.根据权利要求3所述的颗粒物质量浓度校准装置，其特征在于：所述喷雾器(32)为二流体喷雾器，所述二流体喷雾器内设置有液体通道(321)，以及包裹液体通道(321)的气体通道(322)；

所述液体通道(321)的液体入口(323)与切换阀(13)连通；所述气体通道(322)的气体入口(324)与第二压力控制器(10)连通；

所述喷雾器(32)的雾化出口(325)呈渐缩状，且呈渐缩状的雾化出口(325)留置于校准腔体内；所述液体通道(321)的液滴出口留置于渐缩状的雾化出口(325)内。

5.根据权利要求4所述的颗粒物质量浓度校准装置，其特征在于：所述溶液罐包括第一溶液罐(11)和第二溶液罐(12)；所述第一溶液罐(11)和第二溶液罐(12)均与切换阀(13)连通。

6.根据权利要求1所述的颗粒物质量浓度校准装置，其特征在于，所述颗粒物干燥筒(33)的出口端设置有内设旁路腔体的旁路筒(4)；所述旁路筒(4)的侧壁上设置有与旁路腔体连通的过滤器(41)。

7.一种利用权利要求1-6中任意一项所述的颗粒物质量浓度校准装置的校准系统，其特征在于：所述校准装置放置于便携式箱体(19)内；所述便携式箱体(19)上设置有保护外壳(20)；所述便携式箱体(19)通过保护外壳(20)安装于监测站屋顶(15)上；

所述校准装置的出口端通过连接管(17)与采样管(16)相连通；所述采样管(16)穿过监测站屋顶(15)与自动监测仪(18)的入口相连通。

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