CN2929695Y - 颗粒物实时采集装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种采样装置，旨在提供一种气体中可吸入、细微及超细微颗粒物的实时采样装置。装置包括装置的外壳和外壳内部空腔形成的采样室，所述装置的外壳上有一采样口连接采样室，采样室内部位于采样口两侧各设有一个采样电极，采样电极与电源连接。本实用新型利用静电吸附的原理对可吸入、细微和超细微颗粒物进行采样，可以具备无空气动力泵的采样，可以有效地降低采样系统的体积，确保采样系统的微型化。同时采用带干燥剂的静电吸附采样方法不仅可以确保采样过程中取出水分的干扰，而且可以使颗粒物自带的半挥发份不流失。不仅可以提高采样的精度，还为实时测量系统的安装提供了方便，同时降低了整个监测仪器的体积和重量。

Description

颗粒物实时采集装置

技术领域

本实用新型涉及一种采样装置，更具体地说，本实用新型涉及一种气体中可吸入、细微及超细微颗粒物的实时采样装置。

背景技术

总悬浮颗粒物(TSP)是指大气中粒径在100μm以下的颗粒物；PM₁₀是指空气动力学直径小于或等于10μm的大气颗粒物，也称可吸人颗粒物；PM_2.5是指空气动力学直径小于或等于2.5μm的大气颗粒物，也称为细微颗粒物。细微颗粒物对人体健康的危害越来越引起人们的重视。大量研究结果表明，可吸入颗粒物会引起人们呼吸系统和心血管系统的疾病，甚至造成患病人群死亡率的增加。因此，研究可吸入颗粒物，尤其是细微颗粒物对人类健康的影响，必须采用先进及准确的监测设备为其提供技术保障。

目前的实时颗粒物监测仪一般分为两个子系统：实时测量系统和实时采样系统。实时测量系统工作原理主要有四种：振荡天平法、β射线吸收法、光散射法和光吸收法，其目的是测量采样系统采集的颗粒物质量。而在实时采样方面，现有的颗粒物实时监测仪一般都是内置或外置大流量抽气式空气动力泵和颗粒物的筛分装置作为采样系统：采样泵安装在筛分装置后进行抽气，颗粒物随空气通过锥形采样管，经筛分装置筛分后待测颗粒物进入分析系统，并通过分析室内安装的测量系统，对颗粒物进行实时测量。由于空气动力泵工作时或是采用外接交流电，或是配备蓄能量高的电池，因此造成整个采样设备较大。因此设备在监测过程中需要人工控制和管理，不便于进行大规模颗粒物的普查。另外，该方法在采样时不能对空气中的水分进行过滤，必须通过加热等措施去除水分以排除水分对计量的干扰，加热的同时也会使颗粒物的半挥发份损失，从而造成测量结果的偏差。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种气体中可吸入、细微及超细微颗粒物的实时采样装置。

为了解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

本实用新型提供了一种颗粒物实时采集装置，包括装置的外壳和外壳内部空腔形成的采样室，所述装置的外壳上有一采样口连接采样室，采样室内部位于采样口两侧各设有一个采样电极，采样电极与电源连接。

作为本实用新型的一种改进，所述采样室的内壁还附设有干燥剂层。

作为本实用新型的一种改进，所述采样电极是平板电极或弧形板电极。

作为本实用新型的一种改进，所述采样室是圆柱形或立方形。

作为本实用新型的一种改进，所述电源是直流电源。

作为本实用新型的一种改进，所述电源是电池。

作为本实用新型的一种改进，所述采样电极与电源之间还可设置有电压调控电路和电源开关。

作为本实用新型的一种改进，在所述外壳上采样口处设有一采样口活动挡板。

作为本实用新型的一种改进，所述采样口活动挡板与一自动开关装置连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型利用静电吸附的原理对可吸入、细微和超细微颗粒物进行采样，可以使本实用新型具备无空气动力泵的采样，可以有效地降低采样系统的体积，确保采样系统的微型化。同时采用带干燥剂的静电吸附采样方法不仅可以确保采样过程中取出水分的干扰，而且可以使颗粒物自带的半挥发份不流失。本实用新型不仅可以提高采样的精度，更重要的是为实时测量系统的安装提供了方便，同时降低了整个监测仪器的体积和重量。

附图说明

图1为本实用新型中一个实施例的颗粒物实时采集装置结构示意图；

图2为图1中颗粒物实时采集装置的采样室A-A向剖视图；

具体实施方式

参考附图，下面将结合实施例对本实用新型进行详细描述。

实施例1中的颗粒物实时采集装置如图1和图2所示。

颗粒物实时采集装置，包括装置的外壳1和外壳内部空腔形成的采样室2，采样室2的内壁附设有干燥剂层10。装置的外壳1上设有一采样口3连接采样室2，外壳上采样口处设有一采样口活动挡板4。采样室2内部位于采样口3两侧设有两个采样电极5、6，采样电极5、6与直流电源7连接，采样电极5、6与电源7的电路上还设置有电压调控电路8和电源开关9。本实施例中可选用5～20V锂电池作为电源。

本实施例中的采样室2为立方形，采样电极5、6是平板电极。当然采样室2可以根据实际需要采样其他形状，例如圆柱形，采样电极5、6可以相应地选用弧形板电极或其他形状的电极。

为减少水分对测量精度的干扰，本实用新型中的采样室内附置干燥剂层10用于去除水分保留颗粒物及其有效的半挥发份。

本实用新型中的装置采样的实现方式是：通过人工或自动开关装置打开采样口2的活动挡板4，飘尘进入采样口3后，干燥剂层10去除纯水分，颗粒物依据所携带电荷属性和电极的电位差分别迁移到采样电极5、6上。采样完毕后，采用人工或自动的方式关闭活动挡板4。

在制作过程中应注意以下几个问题：(1)采样前应确保采样室2与采样口3密封，防止采样之前颗粒物进入采样室。(2)采样电极5、6必须放置在采样口的两侧，确保采样时大颗粒物不会降落到电极上。

本实用新型实现的原理如下：

采样装置根据颗粒物带电荷的特性，利用直流电的静电采样，采样口与空气相通，采样口的颗粒物根据自身的带电荷情况，迁移到不同的电极上。电压越大，收集到的颗粒物的粒径上限值(即包括该上限粒径在内的以下所有粒径的颗粒物)越高，这样可以通过调节电压值来确定采集颗粒物的粒径。

本实用新型的颗粒物实时采集装置可与不同的实时测量系统结合实现检测目的。例如，对于利用振荡天平法的实时测量系统，可以将可插式芯片作为电极，该芯片主要由压电晶体组成。当颗粒物吸附在电极上后，电极表面压力变化将导致芯片中晶体的电压变化。测量系统向电极发送周期性的振荡电压，根据检测到的回送电压信号的变化获得测量结果。又如，对于利用β射线吸收法的实时测量系统，可以在采样室设置β射线发生装置和检测装置，对电极上颗粒物的变化进行检测。

本实用新型的装置还可实现人工检测，例如在采用电极上覆设采样膜，完成采样后取出采样膜，对比采样前后采样膜上颗粒物总质量的变化得到检测结果。

本实用新型中，大气中可吸入、细微和超细微颗粒物由于自身的特性，在静电电压的作用下进行迁移，无需采用泵作为采集装置，实时采样系统内设的干燥剂用于去除水分，通过调节电压来调节采样颗粒物的粒径，因此，该颗粒物实时采集系统无需交流电和高蓄电量的电池，整个采样系统只需电池作为电源，一改以往实时采样系统体积大和颗粒物测量精度受水分干扰的缺陷。

最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本实用新型的具体实施例子。显然，本实用新型不限于以上实施例子，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本实用新型公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1、一种颗粒物实时采集装置，包括装置的外壳和外壳内部空腔形成的采样室，其特征在于，所述装置的外壳上有一采样口连接采样室，采样室内部位于采样口两侧各设有一个采样电极，采样电极与电源连接。

2、根据权利要求1所述的颗粒物实时采集装置，其特征在于，所述采样室的内壁还附设有干燥剂层。

3、根据权利要求1所述的颗粒物实时采集装置，其特征在于，所述采样电极是平板电极或弧形板电极。

4、根据权利要求1所述的颗粒物实时采集装置，其特征在于，所述采样室是圆柱形或立方形。

5、根据权利要求1所述的颗粒物实时采集装置，其特征在于，所述电源是直流电源。

6、根据权利要求1所述的颗粒物实时采集装置，其特征在于，所述电源是电池。

7、根据权利要求1所述的颗粒物实时采集装置，其特征在于，所述采样电极与电源之间还设置有电压调控电路和电源开关。

8、根据权利要求1所述的颗粒物实时采集装置，其特征在于，在所述外壳上采样口处设有一采样口活动挡板。

9、根据权利要求1所述的颗粒物实时采集装置，其特征在于，所述采样口活动挡板与一自动开关装置连接。