一種用於檢測細顆粒物的雷射散射裝置製造方法
2023-05-05 09:08:56 2
一種用於檢測細顆粒物的雷射散射裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種用於檢測細顆粒物的雷射散射裝置，包括用於收集空氣樣品的PM10收集器、用於分離所述空氣樣品中細顆粒PM2.5切割器、用於測定空氣樣品中細顆粒物散射強度的雷射散射傳感器、用於將所述細顆粒物散射強度轉換為細顆粒物濃度的信號處理器以及用於穩定氣體流量的氣泵，是一種簡單可靠，價格低廉的用於檢測細顆粒物的雷射散射裝置。
【專利說明】一種用於檢測細顆粒物的雷射散射裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種散射裝置，特別是涉及一種用於檢測細顆粒物的雷射散射裝置。
【背景技術】
[0002]由於細微顆粒物對人體的健康產生很大的危害，尤其是小於2.5微米的顆粒，PM2.5因為體積比較小，具有很大的比表面積，因而容易吸附有毒物質，並且這些顆粒可以輕易的到達肺部深處，從而引起各種肺部疾病，為此國家發布了新修訂的《環境空氣品質》標準。新標準增加了 PM2.5的濃度限值檢測標準。因此亟需一個簡單可靠的並且價格低廉的PM2.5實時測量設備。
[0003]測量PM2.5最經典的方法就是50年代實用新型的濾膜法，這種方法只需要一個PM2.5切割頭、一臺泵和膜架及其濾膜，採集24小時樣品後，取下濾膜稱重即可，必要時可以平行採集3個樣品，經恆溫恆溼後再稱重。該可靠實用的方法於1975年寫進了德國工業標準，用於校準各種測量儀器。這種方法的缺點是，氣流長時間不斷通過採樣濾膜，濾膜上採集到的物質隨著氣流和溫度的變化會造成揮發性和半揮發性物質損失。同時，一些極細小的顆粒還是能穿過濾膜造成檢測結果偏低；相反，氣態物質也可能被濾膜吸附，造成結果偏高。並且該方法也不能實現PM2.5的實時監測。
[0004]石英微量震蕩天平法是目前我國很多城市監測PMlO最常用的方法，也可以用來確定PM2.5的濃度。該方法利用了石英晶體諧振器的壓電特性，將石英晶振電極表面質量變化轉化為石英晶體振蕩電路輸出電信號的頻率變化。優點是定量關係明確，尤其是對小顆粒。缺點是目前的技術無法解決樣品加熱後揮發性和半揮發性物質的損失，導致測定結果被認為偏低；如果增加膜動態校準系統，則會因技術不成熟造成成本大幅度增高、操作複雜化，最關鍵的是儀器故障率大幅度升高，難以獲得高質量數據。且石英微量震蕩天平法對測量環境的要求很高，比如空氣溫度，溼度，壓力，因此不適合南方潮溼地區和汙染過於嚴重城市。
[0005]測量PMlO或者PM2.5的另外一種比較常見的方法是β射線法。首先一定厚度的顆粒被收集在β源和蓋革計數器之間的濾膜表面。當β射線通過時，其強度隨著厚度的增加而逐漸衰弱。根據採樣前後的蓋革計數器的數值變化可以推算出濾膜上吸附的顆粒的質量。β射線法居於兩個假設:一是儀器的採樣濾膜條帶均一 ；二是採集下來的粒子物理特性均一。上述兩個假設往往並不成立，因此測定數據一般被認為偏高，這種檢測方法在相對乾淨和乾燥的地區故障率低，在潮溼高溫區域故障率較高。並且該設備成本相對較高。
實用新型內容
[0006]為解決上述問題，本實用新型提供一種簡單可靠，且價格低廉的用於檢測細顆粒物的雷射散射裝置。
[0007]為實現上述目的，本實用新型提供以下的技術方案:一種用於檢測細顆粒物的雷射散射裝置，所述用於檢測細顆粒物的雷射散射裝置包括，
[0008]PMlO收集器，用於收集空氣樣品；
[0009]PM2.5切割器，用於分離所述空氣樣品中細顆粒物；
[0010]雷射散射傳感器，用於測定空氣樣品中細顆粒物散射強度；
[0011]信號處理器，用於將所述細顆粒物散射強度轉換為細顆粒物濃度；
[0012]氣泵，用於穩定氣體流量；
[0013]所述PMlO收集器連接所述PM2.5切割器；
[0014]所述PM2.5切割器連接所述雷射散射傳感器；
[0015]所述雷射散射傳感器分別連接所述信號處理器和氣泵。
[0016]所述雷射散射傳感器包括空氣通道、雷射模塊以及探測模塊，
[0017]所述雷射模塊包括用於雷射通過的雷射通道和設於所述雷射通道兩端的用於發射雷射的雷射源和用於吸收雷射的雷射捕捉器；
[0018]所述探測模塊包括用於雷射散射的散射通道和設於所述散射通道兩端的檢測空氣樣品中細顆粒物散射強度的雷射強度探測儀和用於吸收散射雷射的雷射捕捉器；
[0019]所述空氣通道、雷射通道以及散射通道設有已測量的交叉空間；
[0020]所述雷射源入射光線與雷射散射光線的交叉區域設於所述已測量的交叉空間內；
[0021]所述PM2.5切割器連接所述空氣通道的進氣口 ；
[0022]所述空氣通道的出氣口連接所述氣泵；
[0023]所述雷射強度探測儀連接所述信號處理器。
[0024]所述雷射源和交叉區域之間還設有用於聚焦的稜鏡。
[0025]優選的，所述空氣通道的出氣口和所述氣泵之間還設有用於去除空氣中溼氣的乾燥器。
[0026]優選的，所述乾燥器內設有用於去除氣態酸性物質的活性炭層。
[0027]優選的，所述氣泵後還設有用於循環使用淨化後空氣的分流裝置，所述分流裝置為流量成比例的毛細管；所述毛細管入口連接所述氣泵的出口 ；所述毛細管出口分別連接所述PMlO收集器和外界。
[0028]採用以上技術方案的有益效果是:該方法利用的是空氣中顆粒可以光散射的原理，通過測量散射光的強度可以間接的確定顆粒的濃度，利用雷射散射法的測量受顆粒大小的影響，通過確定顆粒的數量濃度和大小可以計算出顆粒的質量濃度，結構簡單，且能夠實現實時監測。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0029]圖1是本實用新型的組成方框圖；
[0030]圖2是本實用新型中雷射散射傳感器的結構示意圖；
[0031]圖3是本實用新型的工藝流程圖。
[0032]其中，1.PMlO收集器2.PM2.5分離器3.雷射散射傳感器31.空氣通道321.雷射通道322.雷射源323.稜鏡324.雷射捕捉器331.散射通道332.雷射強度探測儀333.散射雷射捕捉器34.交叉空間35.交叉區域4.信號處理器5.乾燥器51.活性炭層6..氣泵7.分流裝置71.毛細管I 72.毛細管II
【具體實施方式】
[0033]下面結合附圖詳細說明本實用新型的優選實施方式。
[0034]實施例1
[0035]參見圖1和圖2，如其中的圖例所示，一種用於檢測細顆粒物的雷射散射裝置，包括，
[0036]一 PMlO收集器I，用於收集空氣樣品；
[0037]— PM2.5切割器2,用於分離所述空氣樣品中細顆粒物；
[0038]一雷射散射傳感器3，用於測定空氣樣品中細顆粒物散射強度；
[0039]所述雷射散射傳感器包括一空氣通道31、一雷射模塊以及一探測模塊，
[0040]所述雷射模塊包括用於雷射通過的一雷射通道321和設於所述雷射通道321兩端的用於發射雷射的一雷射源322和用於吸收雷射的一雷射捕捉器324 ；
[0041]所述探測模塊包括用於雷射散射的一散射通道331和設於所述散射通道331兩端的檢測空氣樣品中細顆粒物散射強度的一雷射強度探測儀332和用於吸收散射雷射的一雷射捕捉器333 ；
[0042]所述空氣通道31、雷射通道321以及散射通道331設有一已測量的交叉空間34 ；
[0043]所述雷射源322入射光線與雷射散射光線的交叉區域35設於所述已測量的交叉空間34內；
[0044]所述雷射源322和交叉區域35之間還設有用於聚焦的稜鏡323 ；
[0045]一信號處理器4，用於將所述細顆粒物散射強度轉換為細顆粒物濃度；
[0046]—乾燥器5，用於去除空氣中的溼氣，所述乾燥器5內設有用於去除氣態酸性物質的活性炭層51 ;所述PM2.5切割器連接所述空氣通道的進氣口 ；
[0047]—氣泵6,用於穩定氣體流量；
[0048]一分流裝置7，用於循環使用淨化後空氣，所述分流裝置7為流量成比例的毛細管171和毛細管1172 ;毛細管171和毛細管1172入口連接所述氣泵6的出口；
[0049]所述PMlO收集器I連接所述PM2.5切割器2 ；
[0050]所述PM2.5切割器2連接所述空氣通道31的進氣口 ；
[0051 ] 所述雷射強度探測儀332連接所述信號處理器4 ；
[0052]所述空氣通道31的出氣口連接所述乾燥器5 ；
[0053]所述乾燥器5連接所述氣泵6。
[0054]所述氣泵6連接有流量為10: I的毛細管171和毛細管1172 ；
[0055]所述毛細管171出口連接所述PMlO收集器I ;
[0056]所述毛細管1172連接外界。
[0057]參見圖3，如其中的圖例所示，下面介紹所述用於檢測細顆粒物的雷射散射裝置的工作具體步驟為:
[0058](I)收集空氣樣品，通過PMlO收集器I收集所要測量的空氣樣品，並且根據空氣情況對所述空氣樣品進行加熱和/或稀釋；
[0059](2)分離空氣樣品中的細顆粒物，通過PM2.5切割器2分離，直徑大於2.5微米的顆粒物被去除，直徑小於和等於2.5微米通過所述PM2.5切割器；
[0060](3)測定空氣樣品中的細顆粒物散射強度並轉換為細顆粒物濃度，通過雷射散射傳感器3的雷射強度探測儀332，測定空氣樣品中細顆粒物的散射強度，並通過信號處理器5將所述空氣樣品中細顆粒物的散射強度轉換為空氣樣品中細顆粒物的濃度；
[0061](4)淨化餘氣，空氣樣品被收集細顆粒物後的餘氣，通過設有活性炭層51的乾燥器5去除所述餘氣中的溼氣和氣態酸性物質；
[0062](5)餘氣循環利用，通過氣泵6穩定氣流，並且通過毛細管171和毛細管1172將淨化後的餘氣分別分流至PMlO收集器I用於稀釋空氣樣品和外界。
[0063]採用以上技術方案的有益效果是:該方法利用的是空氣中顆粒可以光散射的原理，通過測量散射光的強度可以間接的確定顆粒的濃度，利用雷射散射法的測量受顆粒大小的影響，通過確定顆粒的數量濃度和大小可以計算出顆粒的質量濃度，結構簡單，且能夠實現實時監測。
[0064]以上所述的僅是本實用新型的優選實施方式，應當指出，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型創造構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本實用新型的保護範圍。
【權利要求】
1.一種用於檢測細顆粒物的雷射散射裝置，其特徵在於，所述用於檢測細顆粒物的雷射散射裝置包括， PMlO收集器，用於收集空氣樣品； PM2.5切割器，用於分離所述空氣樣品中細顆粒物； 雷射散射傳感器，用於測定空氣樣品中細顆粒物散射強度； 信號處理器，用於將所述細顆粒物散射強度轉換為細顆粒物濃度； 氣泵，用於穩定氣體流量； 所述PMlO收集器連接所述PM2.5切割器； 所述PM2.5切割器連接所述雷射散射傳感器； 所述雷射散射傳感器分別連接所述信號處理器和氣泵。
2.根據權利要求1所述的用於檢測細顆粒物的雷射散射裝置，其特徵在於，所述雷射散射傳感器包括空氣通道、雷射模塊以及探測模塊， 所述雷射模塊包括用於雷射通過的雷射通道和設於所述雷射通道兩端的用於發射雷射的雷射源和用於吸收雷射的雷射捕捉器； 所述探測模塊包括用於雷射散射的散射通道和設於所述散射通道兩端的檢測空氣樣品中細顆粒物散射強度的雷射強度探測儀和用於吸收散射雷射的雷射捕捉器； 所述空氣通道、雷射通道以及散射通道設有已測量的交叉空間； 所述雷射源入射光線與雷射散射光線的交叉區域設於所述已測量的交叉空間內； 所述PM2.5切割器連接所述空氣通道的進氣口 ； 所述空氣通道的出氣口連接所述氣泵； 所述雷射強度探測儀連接所述信號處理器。
3.根據權利要求2所述的用於檢測細顆粒物的雷射散射裝置，其特徵在於，所述雷射源和交叉區域之間還設有用於聚焦的稜鏡。
4.根據權利要求3所述的用於檢測細顆粒物的雷射散射裝置，其特徵在於，所述空氣通道的出氣口和所述氣泵之間還設有用於去除空氣中溼氣的乾燥器。
5.根據權利要求4所述的用於檢測細顆粒物的雷射散射裝置，其特徵在於，所述乾燥器內設有用於去除氣態酸性物質的活性炭層。
6.根據權利要求5所述的用於檢測細顆粒物的雷射散射裝置，其特徵在於，所述氣泵後還設有用於循環使用淨化後空氣的分流裝置，所述分流裝置為流量成比例的毛細管；所述毛細管入口連接所述氣泵的出口 ；所述毛細管出口分別連接所述PMlO收集器和外界。
【文檔編號】G01N15/06GK203929580SQ201420246235
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年5月14日 優先權日:2014年5月14日
【發明者】賀競人 申請人:蘇州元泰自動化科技有限公司