CN219870878U - 一种环境空气颗粒物在线监测仪器 - Google Patents

Abstract

本实用新型具体公开了一种环境空气颗粒物在线监测仪器，包括采样管、动态加热管、主机，所述主机内部设置采样分析机构、走纸机构、走纸机构移动驱动装置、采样喷嘴升降装置、自动校准装置，基板上安装采样分析机构，采样分析机构下方安装走纸机构，走纸机构与走纸机构移动驱动装置连接，采样喷嘴升降装置、自动校准装置固定在采样分析机构所在基板一侧的对侧，采样管连接主机内的采样分析机构，动态加热管包括导热内套、硅胶加热板、防水外套，导热内套套设在采样管外部，硅胶加热板套设在导热内套外部，防水外套套设在硅胶加热板外部。装置整体结构布局合理，带有自动校准装置，动态加热管外置，主机体积小、重量轻，分析精度高。

Description

一种环境空气颗粒物在线监测仪器

技术领域

本实用新型属于颗粒物采样分析仪技术领域，具体涉及一种环境空气颗粒物在线监测仪器。

背景技术

在环境监测和治理领域，悬浮颗粒物是环境空气质量评价中的一个通用的重要污染指标。在环境空气颗粒物监测的方法中，β射线法性能稳定、技术相对成熟，可长时间自动采样及分析。

现有的部分在线式β射线分析仪无自动校准机构，主机外部采样管无加热装置，采用采样和分析处于同一工位的布局方法(原位法)，纸带以两个方向卷曲的方式在两个工位间多次运动，无纸带张力控制，在分析工位无纸带竖直方向定位功能，存在不能利用标准膜片实现温度补偿功能，影响复杂温度环境下的分析精度，采样易受户外多变环境影响，纸带定位误差大、张力不恒定，影响分析精度，主机整体体积大、重量大等诸多问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种环境空气颗粒物在线监测仪器，以主要解决现有颗粒物采样分析仪采样和分析精度存在误差、体积大的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种环境空气颗粒物在线监测仪器，包括采样管、动态加热管、主机，所述主机内设置基板，所述动态加热管设置在采样管外部，其特征在于：所述主机内部设置采样分析机构、走纸机构、走纸机构移动驱动装置、采样喷嘴升降装置、自动校准装置，所述基板上安装采样分析机构，所述采样分析机构下方设置走纸机构，所述走纸机构与走纸机构移动驱动装置连接，所述采样喷嘴升降装置、自动校准装置固定在采样分析机构所在基板一侧的对侧，所述采样管连接主机内的采样分析机构，所述动态加热管包括导热内套、硅胶加热板、防水外套，所述导热内套套设在采样管外部，所述硅胶加热板套设在导热内套外部，所述防水外套套设在硅胶加热板外部。

优选的，所述采样分析机构包括采样喷嘴、放射源、β射线探测器、分析模块固定块、下游整流管、探测器导纸辊，所述放射源、β射线探测器通过分析模块固定块固定在基板上，所述分析模块固定块中部固定采样喷嘴，所述下游整流管固定在分析模块固定板的下部，位于采样喷嘴正下方，所述探测器导纸辊固定在放射源的两侧，所述放射源的正上方固定β射线探测器。

优选的，所述走纸机构包括安装板、计数轮组件、两个导纸轮组件、张紧轮组件、放纸轮组件、收纸轮组件、滤纸带、滤纸带压紧板、第一槽型光耦、第二槽型光耦，所述计数轮组件和一个导纸轮组件固定在安装板的同一高度，所述张紧轮组件固定于计数轮组件下方的安装板上，且与另一个导纸轮组件位于安装板的同一高度，所述放纸轮组件、收纸轮组件固定于张紧轮组件、导纸轮组件下方的安装板上，且位于安装板的同一高度，所述滤纸带压紧板固定在放纸轮组件、收纸轮组件上，所述滤纸带在计数轮组件、导纸轮组件、张紧轮组件、放纸轮组件、收纸轮组件上卷绕，所述第一槽型光耦、第二槽型光耦分别固定在计数轮组件上方的基板上。

优选的，所述张紧轮组件包括轮轴、张紧轮、直线导轨、活动板、张紧弹簧、第三槽型光耦、第四槽型光耦，所述直线导轨固定在安装板上，所述活动板在直线导轨上左右活动，所述轮轴与活动板连接，所述张紧轮与轮轴连接，所述张紧弹簧一端连接活动板，另一端与安装板固定连接，所述第三槽型光耦、第四槽型光耦固定在活动板下方的安装板上。

优选的，所述采样喷嘴升降装置包括驱动电机、第一偏心轴、弹簧定位套、第一滚动轴承、自润滑轴套，所述采样喷嘴外部套接弹簧定位套，所述驱动电机连接第一偏心轴，所述第一偏心轴工作端连接第一滚动轴承，所述弹簧定位套下边缘紧压第一滚动轴承外圈，所述采样喷嘴与分析模块固定块之间通过自润滑轴套连接；所述采样喷嘴升降装置还包括第一码盘、机壳、第五槽型光耦，所述第一偏心轴上套接第一码盘，所述机壳罩在部分第一偏心轴以及第一码盘外部，所述驱动电机固定在机壳一侧，所述第五槽型光耦固定在机壳上，位置正对第一码盘。

优选的，所述自动校准装置包括标准膜片组件、拨板、拨板中心轴、扭转弹簧、驱动装置、第二偏心轴和第二滚动轴承，所述驱动装置与第二偏心轴连接，所述第二偏心轴的工作端连接第二滚动轴承，所述拨板中心轴工作端连接拨板，所述拨板中心轴另一端连接扭转弹簧，所述拨板在扭转弹簧的扭转力作用下与第二滚动轴承外圈压紧。

优选的，所述自动校准装置还包括校准驱动装置固定座、第二码盘、第六槽型光耦，所述驱动装置与校准驱动装置固定座固定连接，所述第二偏心轴上套接第二码盘，所述第六槽型光耦固定在校准驱动装置固定座上。

优选的，所述标准膜片组件包括膜片固定板、标准膜片仓、自润滑导向板、匀荷板，所述膜片固定板上固定标准膜片，所述标准膜片仓上设置有长圆槽，所述膜片固定板上设置有固定销，所述膜片固定板在拨板拉动和推动固定销在长圆槽内运动下进出标准膜片仓，所述膜片固定板上部依次布置有自润滑导向板、匀荷板，并紧固在标准膜片仓内。

优选的，所述主机的外部还连接有颗粒物切割器、温湿度传感器，所述颗粒物切割器连接采样管，所述温湿度传感器固定在采样管外部，所述主机的机壳上还设置有触摸屏、USB接口、把手。

优选的，所述动态加热管还具有下封板，所述下封板分别与导热内套、防水外套固定连接，所述下封板上连接有防水接头，所述硅胶加热板和防水外套之间填充有保温材料。

本实用新型的有益效果：

本实用新型的分析仪整体结构布局合理，

1、主机内置了自动校准机构，可以利用标准膜片实现温度补偿功能，提高仪器在复杂环境下的分析精度；

2、采样分析机构中将采样和分析布置在两个工位，滤纸带通过走纸机构在两个工位实现来回移动，具有计数轮组件和张紧轮组件，实现纸带的精确定位，纸带张力不会发生变化，避免引入额外的误差，保证分析精度；

3、在程序设定的滤纸带卷取长度不变的情况下，由于张紧轮组件移动轨迹和长度均是定值，所以可以保证滤纸带所受的张紧力是恒定值，保证每个采样分析周期之间滤纸带的张力值基本不变，避免了滤纸带张力值不同导致出现定位精度误差，和滤纸带因张力不同导致的厚度变化，影响分析精度；

4、在放射源的两侧固定探测器导纸辊，探测器导纸辊在竖直方向的高度略高于计数轮、导纸轮在竖直方向的高度，存在一定的高度差，使滤纸带在张力作用下紧贴在两个探测器导纸辊的顶面公切线上，能够保证滤纸带在此分析工位的空间竖直方向上始终保持一致，并能消除滤纸带在张紧力作用下形成的拱形截面，提高此处计量分析的精确度和稳定性，避免滤纸带在放射源和β射线探测器之间的竖直方向发生位移及变形，影响分析精度；

5、分析模块固定块承载了采样喷嘴、整流管、放射源、探测器导纸辊等采样、分析模块的固定安装，其依靠机床的超高加工精度一体化成型，保证安装在其上的各部件相对位置精度，避免了安装时或使用较长时间后，易产生的采样和分析工位间的距离误差，放射源和探测器之间的距离误差，影响分析精度；

6、采样工位下游安装有整流管，可保证颗粒物在滤纸带上呈现均匀分布，避免了下游腔体进气方向和出气方向不一致，“气流短路”从而引进颗粒物分布不均匀的问题，提高了仪器分析精度；

7、从采样管到滤纸带之前的气路系统经过优化设计，呈现平滑过渡，无突出结构，不会造成颗粒物截留现象，保证采样样本精确；

8、动态加热管置于主机壳外，具有防水设计，避免发热对主机的影响；同时上下位置调整方便，便于调整到最适合的位置。

附图说明

图1为本实用新型主机内部基板A面安装结构的示意图；

图2为本实用新型主机内部基板B面安装结构的示意图；

图3为本实用新型颗粒物采样分析仪的整体结构示意图；

图4为本实用新型走纸机构的结构示意图；

图5为本实用新型走纸机构的另一结构示意图；

图6为本实用新型走纸机构移动驱动装置的结构示意图；

图7为本实用新型采样分析机构的结构示意图；

图8为本实用新型采样喷嘴升降装置的结构示意图；

图9为本实用新型自动校准装置的结构示意图；

图10为本实用新型自动校准装置的另一结构示意图；

图11为本实用新型自动校准装置的另一结构示意图；

图12为本实用新型标准膜片组件的结构示意图；

图13为本实用新型动态加热管剖视图；

图14为本实用新型动态加热管爆炸图；

图15为本实用新型主机内部结构立体图。

图中标注：

主机1、采样分析机构2、走纸机构3、走纸机构移动驱动装置4、采样喷嘴升降装置5、自动校准装置6、第一槽型光耦7、第二槽型光耦8、颗粒物切割器9、采样管10、动态加热管11、温湿度传感器12、触摸屏13、把手14、USB接口15、基板16、计数轮17、导纸轮18、β射线计数器19、气容20、下游温湿度模块21、孔口流量计组件22、动态加热管电气接口23、真空隔膜泵气路接嘴24、真空隔膜泵电气接口25、仪器电源接口及开关26、安装板27、导轨160；

采样喷嘴201、放射源202、β射线探测器203、分析模块固定块204、下游整流管205、探测器导纸辊206；

安装板300、定位面3001、计数轮组件301、张紧轮组件302、直线导轨303、第三槽型光耦304、第四槽型光耦305、张紧弹簧306、放纸轮组件307、收纸轮组件308、滤纸带309、滤纸带压紧板310、导纸轮组件311、活动板3021、第二轮轴3022、张紧轮3023；

减速电机401、联轴器402、滚珠丝杠螺母组件403、编码器404、固定侧板405、L型固定座406；

驱动电机501、第一偏心轴502、弹簧定位套503、第一滚动轴承504、弹簧505、第一码盘506、机壳507、第五槽型光耦508、自润滑轴套509、喷嘴密封套510、密封圈511；

标准膜片组件601、拨板602、拨板中心轴603、扭转弹簧604、驱动装置605、第二偏心轴606、第二滚动轴承607、校准驱动装置固定座608、第二码盘609、第六槽型光耦610、第二轴承611、第二轴承座612、标准膜片6011、膜片固定板6012、标准膜片仓6013、自润滑导向板6014、匀荷板6015、标准膜片6011、膜片固定板6012、标准膜片仓6013、自润滑导向板6014、匀荷板6015；

导热内套1101、硅胶加热板1102、防水外套1103、下封板1104、保温材料1105、防水接头1106、O型密封圈1107。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例

如附图1-3所示，本实施例提供如下技术方案：

一种环境空气颗粒物在线监测仪器，包括主机1，所述主机1内的内部设置有采样分析机构2、走纸机构3、走纸机构移动驱动装置4、采样喷嘴升降装置5、自动校准装置6、第一槽型光耦7、第二槽型光耦8，所述采样分析机构2包括采样喷嘴201、放射源202、β射线探测器203，用于完成颗粒物的采样和分析工作。所述走纸机构3用于释放设定长度的新滤纸带并回收旧滤纸带，同时保持滤纸带309张力恒定。所述走纸机构移动驱动装置4用于驱动走纸机构3左右移动，使滤纸带309在采样分析机构2的采样和分析工位进行切换。所述采样喷嘴升降装置5用于驱动采样喷嘴21提升或下降。所述自动校准装置6用于驱动校准膜片伸出或缩回标准膜片仓，完成自动校准工作。所述第一槽型光耦7用于确定走纸机构3运动的初始位置。所述第二槽型光耦8用于确定走纸机构3运动的极限位置，防止走纸机构3运动超限导致结构损坏。

参照图2，所述主机1的外部还连接有颗粒物切割器9、采样管10、动态加热管11、温湿度传感器12、触摸屏13、把手14、USB接口15。所述颗粒物切割器9按国家标准设计加工，用于筛选一定粒径范围内的颗粒物，允许其进入采样管10。所述动态加热管11受程序控制实时调节流经采样管10内的空气温度。采样管10连接颗粒物切割器9和主机1，将含颗粒物的空气引入主机1采样工位。所述温湿度传感器12具备防雨装置，实时监测当前空气的温度和湿度。所述触摸屏13用于工作人员进行触摸操作。所述把手14便于搬运。所述USB接口15用于连接其他设备。

如图4、5所示，在主机1内部设置有基板16，所述走纸机构3包括安装板300、计数轮组件301、张紧轮组件302、第三槽型光耦304、第四槽型光耦305、放纸轮组件307、收纸轮组件308、滤纸带309、滤纸带压紧板310、导纸轮组件311。所述计数轮组件301和一个导纸轮组件311固定在安装板300的同一高度，所述张紧轮组件302固定于计数轮组件301下方的安装板300上，且与另一个导纸轮组件311位于安装板300的同一高度，所述放纸轮组件307、收纸轮组件308固定于张紧轮组件302、导纸轮组件311下方的安装板300上，且位于安装板300的同一高度，所述滤纸带309在计数轮组件301、导纸轮组件311、张紧轮组件302、放纸轮组件307、收纸轮组件308上卷绕。

所述安装板300设置在基板16的一侧，所述计数轮组件301由计数轮17、第一轮轴和编码器组成，用于计量并控制滤纸带309卷曲长度，所述编码器、第一轮轴固定在安装板300的A面，所述第一轮轴穿过安装板300连接位于安装板300的B面的一个计数轮17。所述张紧轮组件302由直线导轨303，固定在直线导轨303上的活动板3021、第二轮轴3022和张紧轮3023、张紧弹簧306组成，所述活动板3021在直线导轨303上可以左右活动，所述张紧弹簧306一端连接活动板3021，另一端直接与安装板300的A面固定连接。所述第二轮轴3022一端连接在活动板3021上，另一端穿过安装板300连接位于安装板300的B面的张紧轮3023，所述张紧轮组件302用于控制滤纸带309张力。所述直线导轨303为张紧轮组件302的运动提供导向。所述第三槽型光耦304、第四槽型光耦305均固定在位于张紧轮组件302下方的安装板300上。所述第三槽型光耦304用于确定张紧轮组件302的极限位置，防止滤纸带309过分卷曲断裂。所述第四槽型光耦305用于确定张紧轮组件302的初始位置，控制放纸轮组件307停止放纸。所述张紧弹簧306为张紧轮组件302提供张紧力。所述放纸轮组件307、收纸轮组件308的具体结构采用现有技术的结构，即电机、减速机、轴加卷纸轮的结构即可。所述放纸轮组件301用于释放新的滤纸带309。收纸轮组件308用于卷曲用过的旧滤纸带309。图4中，滤纸带压紧板310固定在卷纸轮(包括放纸轮和收纸轮)上，用于压紧盘绕的滤纸带309，使其与放纸轮和收纸轮同步旋转。所述计数轮17和第一轮轴，第二轮轴3022和张紧轮3023，放纸轮和收纸轮及其轴，导纸轮及其轮轴均穿过基板16，位于基板16的一侧，所述基板16上相应开有长条孔，以方便计数轮组件301、张紧轮组件302、放纸轮组件307、收纸轮组件308、导纸轮组件311在走纸机构移动驱动装置4驱动下左右移动。

如图6所示，所述走纸机构移动驱动装置4包括减速电机401、联轴器402、滚珠丝杠螺母组件403、编码器404、固定侧板405，所述减速电机401连接联轴器402，所述联轴器402连接滚珠丝杠螺母组件403的滚珠丝杠，所述编码器404固定在滚珠丝杠螺母组件403的端部，所述固定侧板405固定在基板16上。所述滚珠丝杠螺母组件403用于将减速电机401轴的旋转运动转化为滚珠丝杠螺母组件403的螺母的直线运动。所述螺母上安装L型固定座406，所述L型固定座406固定连接安装板300，所述基板16的侧面设有导轨160，所述安装板300上固定有滑块，滑块的定位面3001如图5所示，当螺母做直线运动时，可以驱动安装板300左右移动，从而实现走纸机构3整体的位移。所述编码器404用于计量螺母及固定在其上部件的移动距离。

所述采样分析机构2的剖视图如图7所示，进一步包括所述分析模块固定块204、下游整流管205、探测器导纸辊206，所述分析模块固定块204由铝合金材质一体化加工而成，依靠机床的超高加工精度保证安装在其上的各部件相对位置精度，所述分析模块固定块204固定在基板16上，所述放射源202安装在分析模块固定块204上，所述β射线探测器203也通过分析模块固定块204固定在基板16上，所述分析模块固定块204其中部固定采样喷嘴201，所述采样喷嘴21在采样喷嘴升降装置5的作用下，可以提升与滤纸带309脱离，也可以下降压紧滤纸带309，构建高密闭的气流通路，确保颗粒物在滤纸带309上截留成与喷嘴内孔截面相同形状。所述采样喷嘴201下方正对安装下游整流管205，所述下游整流管205固定在分析模块固定块204的下部，根据空气动力学原理设计，可保证颗粒物在滤纸带309上呈现均匀分布。所述探测器导纸辊206固定在放射源22的两侧，其顶面高度略高于计数轮17和导纸轮18的顶面，使滤纸带309在张力作用下紧贴在两个探测器导纸辊26的顶面公切线上，能够保证滤纸带309在此分析工位的空间竖直方向上始终保持一致，并能消除滤纸带309在张紧力作用下形成的拱形截面，提高此处计量分析的精确度和稳定性。所述导纸轮18为滤纸带309运动进行导向。所述计数轮17在为滤纸带309导向的基础上配合编码器计量并控制滤纸带309卷曲长度。

参照图8，所述采样喷嘴升降装置5包括驱动电机501、第一偏心轴502、弹簧定位套503、第一滚动轴承504，所述采样喷嘴201外部套接弹簧定位套503，所述弹簧定位套503内部的弹簧505为圆柱螺旋压缩弹簧，所述弹簧505套在采样喷嘴201的外部，所述弹簧定位套503本体分为上下两部分，所述弹簧505被夹在弹簧定位套503本体的上下两部分之间，且下部分本体与采样喷嘴201是通过螺丝固定连接，上部分本体是固定不动的，当弹簧505被压缩，弹簧定位套503本体下部分可以带动采样喷嘴201向上运动，当弹簧505复位，则可以推动弹簧定位套503本体下部分带动采样喷嘴201向下运动。所述第一偏心轴502动力端与驱动电机501连接，所述第一偏心轴502工作端连接第一滚动轴承504，所述弹簧定位套503本体的下部分具有一个突出的边沿，该边沿的下边缘在弹簧505的弹力作用下紧压第一滚动轴承504外圆，所述驱动电机1驱动第一偏心轴502工作端在竖直方向的运动分量向上时，所述第一滚动轴承504压缩弹簧定位套503内弹簧505并带动所述采样喷嘴201向上运动；所述驱动电机501驱动第一偏心轴502工作端在竖直方向的运动分量向下时，所述弹簧定位套503内的弹簧505复位并下压第一滚动轴承504带动采样喷嘴201向下运动。

所述采样喷嘴升降装置5还包括第一码盘506、机壳507，所述第一偏心轴502上套接第一码盘506，所述机壳507罩在部分第一偏心轴502以及第一码盘506外部，所述驱动电机501固定在机壳507一侧。所述驱动电机501的电机轴穿过机壳507进入机壳507内部，通过联轴器512与第一偏心轴502连接。

所述采样喷嘴升降装置5还包括第五槽型光耦508，所述第五槽型光耦508固定在机壳507上，位置正对第一码盘506，所述第五槽型光耦508可以检测第一码盘506的脉冲信号，从而确定当前采样喷嘴201位置并反馈给控制系统。

所述第一偏心轴502动力端穿过基板16，且与基板16之间通过轴承座513、轴承514连接。

所述基板16上固定安装分析模块固定块204，所述分析模块固定块204也是分为上下两部分，所述弹簧定位套503的装配位置位于分析模块固定块204的上下两部分之间，其中下部分的分析模块固定块204具有放置滤纸带309的部位，所述采样喷嘴201依次插入上部分分析模块固定块204、下部分分析模块固定块204，且与分析模块固定块204之间通过自润滑轴套509连接。所述采样喷嘴201向下运动可以紧压滤纸带309，达到采样目的，所述采样喷嘴201向上运动，与分析模块固定块204脱离，可以取走滤纸带309进行检测。

所述采样喷嘴201上端套有喷嘴密封套510。所述采样喷嘴201与喷嘴密封套510之间设有密封圈511。作为本实施例的一个优选实施方案，本实施例的第一滚动轴承504采用深沟球轴承。

参照图9-11，所述自动校准装置6包括标准膜片组件601、拨板602、拨板中心轴603、扭转弹簧604、驱动装置605、第二偏心轴606和第二滚动轴承607，所述驱动装置605与第二偏心轴606连接，本实施例的驱动装置605采用减速电机，减速电机轴直接与第二偏心轴606固定连接，所述第二偏心轴606的工作端连接第二滚动轴承607，本实施例的第二滚动轴承607采用深沟球轴承。所述拨板中心轴603工作端连接拨板602，所述拨板中心轴603另一端连接扭转弹簧604，所述扭转弹簧604通过两个螺母固定在拨板中心轴603的端部，所述拨板603在扭转弹簧604的扭转力作用下与第二滚动轴承607外圈压紧，所述第二偏心轴606在驱动装置605驱动下，其工作端在Y轴的运动分量向坐标正向运动时，推动拨板602末端收回标准膜片组件601中的标准膜片6011；所述第二偏心轴606在驱动装置605驱动下，其工作端在Y轴的运动分量向坐标负向运动时，所述拨板602末端在扭转弹簧604的扭转力作用下，拉动所述标准膜片6011回到标准膜片组件601中。

所述自动校准装置6还包括校准驱动装置固定座608、第二码盘609、第六槽型光耦610，所述驱动装置605与校准驱动装置固定座608固定连接。所述第二偏心轴606上套接第二码盘609。所述第六槽型光耦610固定在校准驱动装置固定座608上检测第二码盘609的脉冲信号。

所述自动校准装置6还包括第二轴承611和第二轴承座612，所述拨板中心轴603穿过校准驱动装置固定座608，位于校准驱动装置固定座608上方的拨板中心轴603连接扭转弹簧604，位于校准驱动装置固定座608下方的拨板中心轴603连接第二轴承座612和第二轴承611，所述第二轴承座612与拨板602固定连接。

参照图12，所述标准膜片组件601包括膜片固定板6012、标准膜片仓6013，所述标准膜片6011固定在膜片固定板6012上，所述膜片固定板6012在拨板602拉动和推动下进出标准膜片仓6013。所述标准膜片仓6013上设置有长圆槽60130，所述膜片固定板6012上设置有固定销60120，所述膜片固定板6012在拨板602拉动和推动固定销60120在长圆槽60130内运动下进出标准膜片仓6013。所述标准膜片组件601还包括自润滑导向板6014、匀荷板6015，所述膜片固定板上部依次布置有自润滑导向板6014、匀荷板6015，并紧固在标准膜片仓6013内。

参照图13-14，所述动态加热管11包括导热内套1101、硅胶加热板1102、防水外套1103、下封板1104、保温材料1105，所述导热内套1101套设在采样管201外部，所述硅胶加热板1102套设在导热内套1101外部，所述防水外套1103套设在硅胶加热板1102外部，所述硅胶加热板1102和防水外套1103之间填充有保温材料1105，所述下封板1104连接在导热内套1101、防水外套1103的下部，将保温材料1105封堵在中间，所述下封板1104分别与导热内套1101、防水外套1103固定连接，所述下封板1104上连接有防水接头1106。所述下封板1104和导热内套1101之间设置有O型密封圈1107。

参照图15，本实施例用于环境空气颗粒物在线监测仪器进一步包括β射线计数器19、气容20、下游温湿度模块21、孔口流量计组件22、动态加热管电气接口23、真空隔膜泵气路接嘴24、真空隔膜泵电气接口25、仪器电源接口及开关26，所述主机1内设有安装板27，所述安装板27邻近走纸机构移动驱动装置4设置，所述β射线计数器19固定在安装板27上，用于接收β射线探测器203的信号并将其转化为数字量传输给控制系统。所述气容20固定在位于β射线计数器19下方的安装板27上，用于平滑隔膜泵运行导致的规律性波动，平滑采样气流。所述下游温湿度模块21设置在和下游整流管205连通的气路上，用于检测穿过滤纸带309后的气流温湿度数据，反馈给控制系统后用于调整动态加热管11的加热参数。所述孔口流量计组件设置在β射线计数器19一侧，用于检测系统气流流量，反馈给控制系统，以使流量始终保持相对恒定。所述动态加热管电气接口23、真空隔膜泵气路接嘴24、真空隔膜泵电气接口25、仪器电源接口及开关26均设置在主机1的后侧机箱上。

工作原理：采样分析周期开始后，采样喷嘴升降装置5驱动采样喷嘴201提升，与滤纸带309脱离。第一槽型光耦7检测走纸机构3是否在初始位置，若不在，则走纸机构移动驱动装置4驱动走纸机构3使其回到初始位置。第四槽型光耦305检测张紧轮组件302是否在初始位置，若不在，则放纸轮组件301转动释放新的滤纸带309，张紧轮组件302随滤纸带309的松弛在张紧弹簧306的作用下向初始位置移动，直到回到初始位置，放纸轮组件307停止释放滤纸带309，此时收纸轮组件308转动卷曲滤纸带309，张紧轮组件302随滤纸带309的收紧向第三槽型光耦304的方向移动，并在张紧弹簧306的作用下对滤纸带309施加张紧力。滤纸带309卷曲过程中，计数轮组件301计量滤纸带309卷曲长度，当长度达到程序设定值时控制收纸轮组件308停止动作。在程序设定的滤纸带309卷曲长度不变的情况下，由于张紧轮组件302移动轨迹和长度均是定值，所以可以保证滤纸带309所受的张紧力是恒定值。此时，处于分析工位的滤纸带309点位由β射线探测器203测量并记录设定时间(T分钟)内穿过该点位滤纸带309的β射线强度值I₀。测量结束后，走纸机构移动驱动装置4驱动走纸机构3向采样位置移动，移动距离由编码器测量控制。走纸机构3停止后，在分析工位的滤纸带309点位移动到采样喷嘴201对应的采样工位，采样喷嘴升降装置5驱动采样喷嘴201下降，压紧滤纸带309并构建高密闭的气流通路。外置采样泵14启动，并以恒定流量通过颗粒物切割器9抽取含有颗粒物的环境空气，颗粒物被截留在滤纸带309上，形成和采样喷嘴201内径相同的“尘斑”。外置采样泵14启动后，分析工位的β射线探测器203测量并记录设定时间内(T分钟)穿过该处空白滤纸带309的β射线强度值I₁。之后自动校准装置6驱动标准膜片6011伸出，覆盖在β射线探测器203和滤纸带309之间，β射线探测器203测量并记录设定时间内(T分钟)穿过该处空白滤纸带309和标准膜片6011的β射线强度值I₂，自动校准装置6驱动标准膜片6011收回。采样结束前T分钟，自动校准装置6驱动标准膜片6011再次伸出，覆盖在β射线探测器203和滤纸带309之间，分析工位的β射线探测器203再次测量并记录设定时间内(T分钟)穿过该处空白滤纸带309和标准膜片6011的β射线强度值I₃，自动校准装置6驱动标准膜片6011收回。采样时间到达后，外置采样泵14停止运行，采样喷嘴升降驱动装置5驱动采样喷嘴201提升，与滤纸带309脱离，走纸机构移动驱动装置4驱动走纸机构3使其回到初始位置，此时“尘斑”回到分析工位，β射线探测器203测量并记录设定时间内(T分钟)穿过该点位滤纸带309的β射线强度值I_x。将I₀和I_x代入公式即可计算出采样分析周期内的颗粒物平均浓度。同时根据I₁、I₂和I_x可以计算出采样分析周期内，由于外部因素导致的浓度值偏差，将该值称为“补偿值”。将“补偿值”和实际得到的平均浓度值合并修正，即可得到更加精确度的“真实浓度值”。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种环境空气颗粒物在线监测仪器，包括采样管、动态加热管、主机，所述主机内设置基板，所述动态加热管设置在采样管外部，其特征在于：所述主机内部设置采样分析机构、走纸机构、走纸机构移动驱动装置、采样喷嘴升降装置、自动校准装置，所述基板上安装采样分析机构，所述采样分析机构下方设置走纸机构，所述走纸机构与走纸机构移动驱动装置连接，所述采样喷嘴升降装置、自动校准装置固定在采样分析机构所在基板一侧的对侧，所述采样管连接主机内的采样分析机构，所述动态加热管包括导热内套、硅胶加热板、防水外套，所述导热内套套设在采样管外部，所述硅胶加热板套设在导热内套外部，所述防水外套套设在硅胶加热板外部。

2.根据权利要求1所述的环境空气颗粒物在线监测仪器，其特征在于：所述采样分析机构包括采样喷嘴、放射源、β射线探测器、分析模块固定块、下游整流管、探测器导纸辊，所述放射源、β射线探测器通过分析模块固定块固定在基板上，所述分析模块固定块中部固定采样喷嘴，所述下游整流管固定在分析模块固定板的下部，位于采样喷嘴正下方，所述探测器导纸辊固定在放射源的两侧，所述放射源的正上方固定β射线探测器。

3.根据权利要求1所述的环境空气颗粒物在线监测仪器，其特征在于：所述走纸机构包括安装板、计数轮组件、两个导纸轮组件、张紧轮组件、放纸轮组件、收纸轮组件、滤纸带、滤纸带压紧板、第一槽型光耦、第二槽型光耦，所述计数轮组件和一个导纸轮组件固定在安装板的同一高度，所述张紧轮组件固定于计数轮组件下方的安装板上，且与另一个导纸轮组件位于安装板的同一高度，所述放纸轮组件、收纸轮组件固定于张紧轮组件、导纸轮组件下方的安装板上，且位于安装板的同一高度，所述滤纸带压紧板固定在放纸轮组件、收纸轮组件上，所述滤纸带在计数轮组件、导纸轮组件、张紧轮组件、放纸轮组件、收纸轮组件上卷绕，所述第一槽型光耦、第二槽型光耦分别固定在计数轮组件上方的基板上。

4.根据权利要求3所述的环境空气颗粒物在线监测仪器，其特征在于：所述张紧轮组件包括轮轴、张紧轮、直线导轨、活动板、张紧弹簧、第三槽型光耦、第四槽型光耦，所述直线导轨固定在安装板上，所述活动板在直线导轨上左右活动，所述轮轴与活动板连接，所述张紧轮与轮轴连接，所述张紧弹簧一端连接活动板，另一端与安装板固定连接，所述第三槽型光耦、第四槽型光耦固定在活动板下方的安装板上。

5.根据权利要求2所述的环境空气颗粒物在线监测仪器，其特征在于：所述采样喷嘴升降装置包括驱动电机、第一偏心轴、弹簧定位套、第一滚动轴承、自润滑轴套，所述采样喷嘴外部套接弹簧定位套，所述驱动电机连接第一偏心轴，所述第一偏心轴工作端连接第一滚动轴承，所述弹簧定位套下边缘紧压第一滚动轴承外圈，所述采样喷嘴与分析模块固定块之间通过自润滑轴套连接；所述采样喷嘴升降装置还包括第一码盘、机壳、第五槽型光耦，所述第一偏心轴上套接第一码盘，所述机壳罩在部分第一偏心轴以及第一码盘外部，所述驱动电机固定在机壳一侧，所述第五槽型光耦固定在机壳上，位置正对第一码盘。

6.根据权利要求1所述的环境空气颗粒物在线监测仪器，其特征在于：所述自动校准装置包括标准膜片组件、拨板、拨板中心轴、扭转弹簧、驱动装置、第二偏心轴和第二滚动轴承，所述驱动装置与第二偏心轴连接，所述第二偏心轴的工作端连接第二滚动轴承，所述拨板中心轴工作端连接拨板，所述拨板中心轴另一端连接扭转弹簧，所述拨板在扭转弹簧的扭转力作用下与第二滚动轴承外圈压紧。

7.根据权利要求6所述的环境空气颗粒物在线监测仪器，其特征在于：所述自动校准装置还包括校准驱动装置固定座、第二码盘、第六槽型光耦，所述驱动装置与校准驱动装置固定座固定连接，所述第二偏心轴上套接第二码盘，所述第六槽型光耦固定在校准驱动装置固定座上。

8.根据权利要求7中所述的环境空气颗粒物在线监测仪器，其特征在于：所述标准膜片组件包括膜片固定板、标准膜片仓、自润滑导向板、匀荷板，所述膜片固定板上固定标准膜片，所述标准膜片仓上设置有长圆槽，所述膜片固定板上设置有固定销，所述膜片固定板在拨板拉动和推动固定销在长圆槽内运动下进出标准膜片仓，所述膜片固定板上部依次布置有自润滑导向板、匀荷板，并紧固在标准膜片仓内。

9.根据权利要求1-8任意一项所述的环境空气颗粒物在线监测仪器，其特征在于：所述主机的外部还连接有颗粒物切割器、温湿度传感器，所述颗粒物切割器连接采样管，所述温湿度传感器固定在采样管外部，所述主机的机壳上还设置有触摸屏、USB接口、把手。

10.根据权利要求1所述的环境空气颗粒物在线监测仪器，其特征在于：所述动态加热管还具有下封板，所述下封板分别与导热内套、防水外套固定连接，所述下封板上连接有防水接头，所述硅胶加热板和防水外套之间填充有保温材料。