CN2692660Y - 激光粉尘仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种激光粉尘仪，它包括：一具有操作面板的机壳，机壳内设置有一具有采气、排气、回气口的暗室，采气口设置有一粒子切割器，采气、排气口之间设置有通过隔板隔设的气体通道，暗室的一侧设置有一光源和与该光源连接的激光发生器，气体通道的隔板上设置有与光源对应的透光孔，暗室的另一侧与光源对应，依序设置有光学透镜组和光电接收器，光电接收器连接一信号处理装置；其中：所述排气口连接一滤膜采样器，所述滤膜采样器连接一抽气泵，所述抽气泵连接一分流器，所述分流器具有二出气口，其中一出气口排气，另一出气口连接所述回气口，所述信号处理装置及所述激光发生器连接一微型单片机。本实用新型可以适用于公共场所、劳动卫生场所以及各种大气环境的各种监测中。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种粉尘测量仪，特别是关于一种连续监测粉尘浓度与滤膜采样兼容的激光粉尘仪。
背景技术
目前测量粉尘较常用的方法是滤膜法，但是其需要连续采样数小时，在现场无法直接得到测量结果。还有一些快速检测仪，采用可见光为光源并通过光电倍增管接收，但是其体积大，质量浓度转换系数K值的设定复杂，使用不方便。中国专利号为：02235130.2的实用新型专利公开了一种“激光粉尘仪”，其与前述的测量仪相比，具有现场使用方便，连续监测准确度高，且体积小、故障率低等优点。但是上述各种测量仪都只能单一地测量粉尘浓度，而不能同时分析所测量的粉尘的成份及对粉尘进行重量分析并求得K值，在使用上还具有一定的局限性。
发明内容
针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种可在公共场所或在劳动场所或在大气环境中，同时进行粉尘浓度的连续监测和使用滤膜采样的激光粉尘仪。
为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：一种激光粉尘仪，它包括：一具有操作面板的机壳，所述机壳内设置有一具有采气、排气、回气口的暗室，所述采气口设置有一粒子切割器，所述采气、排气口之间设置有通过隔板隔设的气体通道，所述暗室的一侧设置有一带有光电池的光源和与该光源连接的激光发生器，所述气体通道的隔板上设置有与光源对应的透光孔，所述暗室的另一侧与所述光源对应，依序设置有光学透镜组和光电接收器，所述光电接收器连接一信号处理装置；其特征在于：所述排气口连接一滤膜采样器，所述滤膜采样器连接一抽气泵，所述抽气泵连接一分流器，所述分流器具有二出气口，其中一出气口排气，另一出气口连接所述回气口，所述信号处理装置及所述激光发生器连接一微型单片机。
所述粒子切割器可更换地连接在所述采气口上。
所述分流器排气的出气口连接一流量传感器，所述流量传感器连接所述单片机，将流量数据输入所述单片机，且所述流量传感器还具有一排出被测气体的排气口，所述单片机与所述抽气泵之间还连接一控制所述抽气泵抽气量的恒流控制器。
所述分流器的另一出气口连接一流量传感器，所述流量传感器连接所述单片机，将流量数据输入所述单片机，且所述流量传感器还具有一排出被测气体的排气口，所述单片机与所述抽气泵之间还连接一控制所述抽气泵抽气量的恒流控制器。
所述单片机上设置有与PC机连接的串行接口。
所述光源的光电池连接所述单片机的数据输入端口，所述单片机与所述激光发生器之间连接一激光功率控制器。
所述微型单片机的显示输出端口连接有一液晶显示器。
本实用新型由于采用以上技术方案，其具有以下优点：1、本实用新型由于在暗室的排气口设置了一滤膜采样器，因此不但可以直接测量粉尘浓度，还可以从滤膜采样器中获取样品进行称重和样品分析，从而实现了连续监测粉尘浓度与滤膜采样两种功能兼容，减少了现场测试设备，使测试更加灵活方便。2、本实用新型由于设置了一个分流器，因此可以用一个抽气泵取代现有技术的两个抽气泵，不但可以降低成本，而且可以减轻整体装置的重量。3、本实用新型由于在采样口设置了一可更换的粒子切割器，还将抽气泵可分离地连接在滤膜采样器与分流器之间，因此不但可以实现PM10、PM5、PM2.5、TSP多种粒子分离切割兼容，而且还可以根据不同的测试环境更换不同的抽气泵，扩大了本实用新型的适用范围。4、本实用新型由于增设了一个恒流控制器，实现了吸入空气流量的闭环控制，因此可以在进行滤膜采样气流阻力不断增大的情况下，确保采样流量恒定，保证切割曲线的正确性。5、本实用新型由于设置了一个滤膜采样器，并在分流器与回气口之间设置了一个过滤器，因此相当于使用经过两次过滤的清洁气体对暗室内的设备进行清洗，并形成在隔板两侧的清洁空气幕保护，从而使本实用新型始终保持良好的测试条件。6、本实用新型由于在单片机上设置了PC机接口，因此可以对仪器输入近百种K值，并存储在仪器中，一旦被测环境确定，可以方便地调用相应的K值，使仪器直接根据质量浓度转换系数得到质量浓度值，而不必重新计算。7、本实用新型由于增设了控制激光光源的激光功率控制器，实现了激光发射功率的闭环控制，使激光的发射强度恒定，提高了整个仪器的稳定性。8、本实用新型由于采用了点阵式大屏幕液晶显示器，使得本实用新型实现了汉字显示，便于人们读取测量结果。本实用新型不但适合于公共场所粉尘监测的一般测量和大气环境监测的定时采样，还增加了劳动卫生模式，在该模式下，根据工业企业卫生标准和工作场所有害因素接触限值标准，可以计算出时间加权平均值以及短时间接触容许浓度。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型进行详细说明。
如图1所示，本实用新型包括一机壳(图中未示出)，机壳内设置有一暗室4，暗室4上设置有一采气口1，在采气口1的连接头上安装有一粒子切割器2，粒子切割器2是可以更换的，根据测量不同粉尘的需要更换不同粒径的粒子切割器2，实现了PM10、PM5、PM2.5、TSP多种粒子分离切割器兼容。被测气体进入采气口1后经过粒子切割器2沿气流通道3进入暗室4。暗室4的一端设置有一激光光源12，光源12本身具有一反馈光线强弱的光电池。光源12为红外激光，具有良好的单色性，减小了粉尘的颜色对其的影响，缩小了质量浓度转换系数的变化范围。暗室4的另一端对应光源12的位置设置有光学透镜组13和光电接收器14，光电接收器14与信号处理装置连接。在光源12与光学透镜组13之间设置有两隔板41，两隔板41分别位于采气口1下方两侧，两隔板41上开设有与光源12及光学透镜组13对应的透光孔42。暗室4下部对应采气口1处设置有排气口43，排气口43下方连接一滤膜采样器6。使用时，只需将滤膜采样器6中的滤膜取出，便可分析滤膜上所收集到的颗粒物的成份，并可对收集物进行重量分析并求取质量浓度转换系数(K值)。滤膜采样器6的出口通过管路连接一抽气泵7，抽气泵7的出口端连接一分流器8，分流器8具有两个出气口81、82，其中一出气口81连接一流量传感器9，流量传感器9具有一出气口11排出气体。另一出气口82通过管路连接至设置在暗室4上的两个回气口44，两回气口44分别设置在两隔板41外侧，隔板41的下侧与暗室4之间有间隙，从而使本实用新型形成一光路自清洗系统，并在两隔板41外侧形成两空气幕，将光源12和光学透镜组13与含有较多粉尘的被测气体分隔开，防止光源12和光学透镜组13被粉尘污染，保证本实用新型的检测精度。
信号处理装置包括连接在光电接收器14前端的前置放大器15、积分电路16、模数转换器17及微型单片机20，其中前置放大器15、积分电路16及模数转换器17为常规电路，在此不再详述。微型单片机20的数据输入端口分别连接模数转换器17、流量传感器9及光源12，其数据输出端口与恒流控制器10和激光功率控制器19连接。在微型单片机20的其它I/O接口上连接有用于输入指令及数据的键盘，微型单片机20还特别设置了一个串行接口，用于与PC机进行双向通讯，可从PC机导入并存储100种左右不同场所的质量浓度转换系数(K)值，即可直接调用数据库的数据，而不必再重新检测、积累K值。微型单片机20的显示输出端口连接有一点阵式大屏幕液晶显示器，配合微型单片机20内预设的汉字库，可用汉字显示检测信息，便于读取各项数据。微型单片机20还具有打印输出端口，只需接上打印机便可将检测数据打印出来。
为了保证采样流量的恒定，由流量传感器9将被测气体的流量数据送入微型单片机20的输入接口，当滤膜采样器6因滤膜上收集的粉尘增厚，导致气体流量变小时，微型单片机20便向连接在其与抽气泵7之间的恒流控制器10发出增大抽气量的指令，再由恒流控制器10控制抽气泵7增大抽气量，实现了吸入空气流量的闭环控制，确保切割曲线的正确。
为了提高测量仪器的稳定性，本实用新型还设计了激光发射功率闭环控制系统，它是将光源12的光电池与微型单片机20的数据输入端口连接，并在光源12与微型单片机20之间串联激光发生器18及激光功率控制器19。工作时由光源12向微型单片机20反馈激光光线强弱变化的数据，再由微型单片机20向激光功率控制器19发出指令，控制激光发生器18发出的激光发射功率大小，使激光的发射强度保持恒定。
为了进一步防止残留在检测室中的粉尘对光学系统的污染，保证检测精度，本实用新型还可在出气口82与回气口44之间再设置一过滤器5。这样，流出暗室4的空气经过滤膜采样器6和过滤器5后，相当于进行了两次过滤，经两次过滤的气体形成的光路自清洗系统，可以更好地避免光源12和光学透镜组13被粉尘污染，进一步保证本实用新型的检测精度。
在本实用新型中还设置有标准散射板自校准系统作为仪器的校准部件，其为一个标准的光学器件，在仪器设为校准状态时，将标准散射板自校准系统打入光路中模拟粒子的散射，作为标准散射光来校准仪器。
综上所述，采用上述设计的本实用新型，除适合公共场所粉尘检测的粉尘质量浓度(mg/m3)、标准散射板自校准、粉尘浓度超标报警和适合大气环境检测的定时采样等传统功能之外，还新增加了劳动卫生模式，在此模式下，可根据工业企业卫生标准(GBZ1-2002)和工作场所有害因素接触限值(GBZ2-2002)标准，计算出时间加权平均值(TWA)以及短时间接触容许浓度(STEL)。
本实用新型除了配备可更换的不同切割曲线的粒子切割器2外，还配备了不同流量的抽气泵7，这样可以根据不同的测试场合更换不同的抽气泵7，满足公共场所颗粒物检测、劳动卫生粉尘测定以及大气环境粉尘监测的不同需要。
Claims (10)
1、一种激光粉尘仪，它包括：一具有操作面板的机壳，所述机壳内设置有一具有采气、排气、回气口的暗室，所述采气口设置有一粒子切割器，所述采气、排气口之间设置有通过隔板隔设的气体通道，所述暗室的一侧设置有一带有光电池的光源和与该光源连接的激光发生器，所述气体通道的隔板上设置有与光源对应的透光孔，所述暗室的另一侧与所述光源对应，依序设置有光学透镜组和光电接收器，所述光电接收器连接一信号处理装置；其特征在于：
所述排气口连接一滤膜采样器，所述滤膜采样器连接一抽气泵，所述抽气泵连接一分流器，所述分流器具有二出气口，其中一出气口排气，另一出气口连接所述回气口，所述信号处理装置及所述激光发生器连接一微型单片机。
2、如权利要求1所述的激光粉尘仪，其特征在于：所述粒子切割器可更换地连接在所述采气口上。
3、如权利要求1所述的激光粉尘仪，其特征在于：所述分流器排气的出气口连接一流量传感器，所述流量传感器连接所述单片机，将流量数据输入所述单片机，且所述流量传感器还具有一排出被测气体的排气口，所述单片机与所述抽气泵之间还连接一控制所述抽气泵抽气量的恒流控制器。
4、如权利要求2所述的激光粉尘仪，其特征在于：所述分流器的另一出气口连接一流量传感器，所述流量传感器连接所述单片机，将流量数据输入所述单片机，且所述流量传感器还具有一排出被测气体的排气口，所述单片机与所述抽气泵之间还连接一控制所述抽气泵抽气量的恒流控制器。
5、如权利要求1或2或3或4所述的激光粉尘仪，其特征在于：所述单片机上设置有与PC机连接的串行接口。
6、如权利要求1或2或3或4所述的激光粉尘仪，其特征在于：所述光源的光电池连接所述单片机的数据输入端口，所述单片机与所述激光发生器之间连接一激光功率控制器。
7、如权利要求5所述的激光粉尘仪，其特征在于：所述光源的光电池连接所述单片机的数据输入端口，所述单片机与所述激光发生器之间连接一激光功率控制器。
8、如权利要求1或2或3或4或7所述的激光粉尘仪，其特征在于：所述微型单片机的显示输出端口连接有一液晶显示器。
9、如权利要求5所述的激光粉尘仪，其特征在于：所述微型单片机的显示输出端口连接有一液晶显示器。
10、如权利要求6所述的激光粉尘仪，其特征在于：所述微型单片机的显示输出端口连接有一液晶显示器。
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