一種自校準揚塵測量方法及自校準揚塵測量裝置與流程

2023-10-10 05:40:29 1

本發明涉及一種自校準揚塵測量方法及自校準揚塵測量裝置，屬於微型顆粒物測量裝置方法技術領域。

背景技術：

TSP，英文total suspended particulate的縮寫，即總懸浮微粒，又稱總懸浮顆粒物。指用標準大容量顆粒採集器在濾膜上收集到的顆粒物的總質量。

隨著人們環保意識的增強，在工業發展的過程中人們越來越重視微型顆粒物含量的測量，尤其是一些工地以及特殊行業生產場地內部，在生產或工程進程裡，需要隨時測量現場揚塵，會用到揚塵測量設備。

現有的揚塵測量設備，通常採用以雷射傳感器為核心的設備，待測量氣體進入雷射傳感器，由雷射器發出雷射穿過採樣氣體，氣體中的粉塵經過雷射焦點或平行光線附近發生散射現象，由雷射器對面的光敏管接收光強，產生電信號，再經過放大電路和CPU處理，得到可以讀取的信號進行輸出，獲得測量值。

由於工地和一些生產場地揚塵較大，或者長期使用下雷射器內滯留的粉塵逐步增多，會導致揚塵測量設備的準確性降低，甚至內部粉塵有可能對雷射器內精密的光學元件造成損壞。

另一方面，工地和一些生產場地無法保證乾燥環境，溼度較大的採樣氣體同樣會造成揚塵測量準確下降。

技術實現要素：

為了解決現有技術的不足，本發明提供了自校準揚塵測量方法及自校準揚塵測量裝置，設有初始反吹裝置和自校準裝置，提高了揚塵測量的準確性，同時避免設備內部光學元件損耗。

本發明為解決其技術問題所採用的技術方案是：提供了一種自校準揚塵測量方法，包括揚塵測量過程和裝置自校準過程，其中，所述揚塵測量過程包括以下步驟：

(a1)採樣氣體經過除溼反吹型TSP切割器進入雷射傳感元件，進入過程中，除溼反吹型TSP切割器檢測氣體溼度，若溼度超過預測值則開啟加熱裝置以對採樣氣體加熱除溼；

(a2)採樣氣體進入雷射傳感元件後，通過雷射傳感元件的光路氣幕保護裝置生成的筒形保護氣幕，雷射傳感元件中的雷射器垂直於採樣氣體路徑發出雷射至對面的光敏管，以檢測採樣氣體的揚塵值；

(a3)採樣氣體從雷射傳感元件的氣體輸出端送出，通過濾膜收塵器，採樣氣體中的粉塵顆粒物被收集至濾膜收集器中；

(a4)採樣氣體繼續排出；

所述裝置自校準過程包括以下步驟：

(b1)根據濾膜收集器中的粉塵顆粒物質量，採用稱重法與步驟(a2)檢測到的採樣氣體揚塵值進行比對，若差距高於設置閾值，則進入步驟(b2)；

(b2)零點校準：

關閉除溼反吹型TSP切割器至雷射傳感元件的通路，開啟儲氣裝置至雷射傳感元件的通路；

儲氣裝置中的氣體在恆定氣流下通過一個超淨過濾器進入雷射傳感元件，該氣體為不含有粉塵顆粒物的乾淨氣體；

乾淨氣體進入雷射傳感元件後，通過雷射傳感元件的光路氣幕保護裝置生成的筒形保護氣幕，雷射傳感元件中的雷射器垂直於乾淨氣體路徑發出雷射至對面的光敏管，此時測得的數值作為零點數值進行校準；

(b3)校準量程點：

開啟雷射傳感元件中的校準裝置，使對光板位於雷射器與光敏管之間；

雷射傳感元件中的雷射器發出雷射通過對光板，使雷射的部分傳到光敏管，此時測得的數值作為量程點數值進行校準。

不進行揚塵測量過程和裝置自校準過程時，向除溼反吹型TSP切割器的反吹氣嘴施加氣壓，以對氣路進行吹掃。

步驟(a4)所述的採樣氣體經過一個超淨過濾器後繼續排出。

本發明同時提供了一種基於上述方法的自校準揚塵測量裝置，包括含有雷射器和光敏管的雷射傳感元件，所述雷射傳感元件的氣體輸入端通過設有電動閥的氣路與除溼反吹型TSP切割器連通，所述除溼反吹型TSP切割器採用內部置有加熱裝置的輸氣管，輸氣管設有反吹氣嘴；所述雷射傳感元件的氣體輸出端設有濾膜收塵器，濾膜收塵器通過設有濾膜收塵器和恆流氣泵的氣路管與兩位三通流量調節穩壓閥的入口管端連通，兩位三通流量調節穩壓閥的出口管端A為樣氣出口，兩位三通流量調節穩壓閥的出口管端B通過儲氣裝置與兩位三通電磁閥的入口管端連接，兩位三通電磁閥的出口管端A與雷射傳感元件的氣體輸入端連接，兩位三通電磁閥的出口管端B通過超淨過濾器與雷射傳感元件的氣體輸入端連接；所述雷射傳感元件的氣體輸入端設有生成筒形保護氣幕的光路氣幕保護裝置，用於在所述採樣氣體進入雷射傳感元件時通過筒形保護氣幕的中部空心處；所述雷射傳感元件內部設有校準裝置，所述校準裝置採用由步進電機驅動伸縮的對光板，當進行量程校準時，對光板由步進電機驅動伸至雷射器與光敏管之間。

所述雷射傳感元件的氣體輸出端至兩位三通電磁閥的入口管端的氣路上設有氣體流量計。

所述設有濾膜收塵器和恆流氣泵的氣路管上還設有一個超淨過濾器。

本發明基於其技術方案所具有的有益效果在於：

(1)本發明的自校準揚塵測量裝置設有除溼反吹型TSP切割器，能夠在溼度較大時通過加熱對採樣氣體除溼，增加測量精度；

(2)本發明的自校準揚塵測量裝置的除溼反吹型TSP切割器設有反吹氣嘴，在不進行測量和自校準時，可以利用反吹氣嘴為整個裝置的氣路進行清理；

(3)本發明的自校準揚塵測量裝置的雷射傳感元件設有光路氣幕保護裝置，能夠生成筒形保護氣幕，該筒形保護氣幕能夠將採樣氣體和雷射傳感元件內部的光學元件隔離，避免採樣氣體中的顆粒物劃傷精細的光學元件，延長設備使用壽命，提高測量精度；

(4)本發明的自校準揚塵測量裝置的雷射傳感元件設有校準裝置，能夠通過兩位三通電磁閥和兩位三通流量調節穩壓閥調節連通的氣路，切換測量模式和校準模式；

(5)本發明的自校準揚塵測量裝置設有濾膜收塵器，用於將採樣氣體中的粉塵顆粒物收集到濾膜中，用稱重法檢測粉塵顆粒物，可與儀器測量值稱重比對，用於判斷是否需要進行校準；

(6)本發明的自校準揚塵測量裝置利用橫流氣泵對氣路進行穩流，使氣體均勻通過雷射傳感元件，保證量程校準的準確性；

(7)本發明的自校準揚塵測量裝置還可以在氣路中設置氣體流量計，方便控制，消除氣體流量不穩定對粉塵顆粒物測量的影響，提高測量準確性。

附圖說明

圖1是本發明的自校準揚塵測量裝置的結構示意圖。

圖中：1-除溼反吹型TSP切割器，101-反吹氣嘴，102-加熱裝置，2-電動閥，3-雷射傳感元件，301-雷射器，302-光敏管，303-校準裝置，4-濾膜收塵器，5-第一超淨過濾器，6-恆流氣泵，7-兩位三通流量調節穩壓閥，8-氣體流量計，9-儲氣裝置，10-兩位三通電磁閥，11-第二超淨過濾器。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。

本發明提供了一種自校準揚塵測量方法，包括揚塵測量過程和裝置自校準過程，其中，所述揚塵測量過程包括以下步驟：

(a1)採樣氣體經過除溼反吹型TSP切割器進入雷射傳感元件，進入過程中，除溼反吹型TSP切割器檢測氣體溼度，若溼度超過預測值則開啟加熱裝置以對採樣氣體加熱除溼；

(a2)採樣氣體進入雷射傳感元件後，通過雷射傳感元件的光路氣幕保護裝置生成的筒形保護氣幕，雷射傳感元件中的雷射器垂直於採樣氣體路徑發出雷射至對面的光敏管，以檢測採樣氣體的揚塵值；

(a3)採樣氣體從雷射傳感元件的氣體輸出端送出，通過濾膜收塵器，採樣氣體中的粉塵顆粒物被收集至濾膜收集器中；

(a4)採樣氣體繼續排出；

所述裝置自校準過程包括以下步驟：

(b1)根據濾膜收集器中的粉塵顆粒物質量，採用稱重法與步驟(a2)檢測到的採樣氣體揚塵值進行比對，若差距高於設置閾值，則進入步驟(b2)；

(b2)零點校準：

關閉除溼反吹型TSP切割器至雷射傳感元件的通路，開啟儲氣裝置至雷射傳感元件的通路；

儲氣裝置中的氣體在恆定氣流下通過一個超淨過濾器進入雷射傳感元件，該氣體為不含有粉塵顆粒物的乾淨氣體；

乾淨氣體進入雷射傳感元件後，通過雷射傳感元件的光路氣幕保護裝置生成的筒形保護氣幕，雷射傳感元件中的雷射器垂直於乾淨氣體路徑發出雷射至對面的光敏管，此時測得的數值作為零點數值進行校準；

(b3)校準量程點：

開啟雷射傳感元件中的校準裝置，使對光板位於雷射器與光敏管之間；

雷射傳感元件中的雷射器發出雷射通過對光板，使雷射的部分傳到光敏管，此時測得的數值作為量程點數值進行校準。

不進行揚塵測量過程和裝置自校準過程時，向除溼反吹型TSP切割器的反吹氣嘴施加氣壓，以對氣路進行吹掃。

步驟(a4)所述的採樣氣體經過一個超淨過濾器後繼續排出。

本發明同時提供了一種基於上述方法的自校準揚塵測量裝置，包括含有雷射器301和光敏管302的雷射傳感元件3，所述雷射傳感元件3的氣體輸入端通過設有電動閥2的氣路與除溼反吹型TSP切割器1連通，所述除溼反吹型TSP切割器1採用內部置有加熱裝置102的輸氣管，輸氣管設有反吹氣嘴101；所述雷射傳感元件3的氣體輸出端設有濾膜收塵器4，濾膜收塵器4通過設有濾膜收塵器4和恆流氣泵6的氣路管與兩位三通流量調節穩壓閥7的入口管端連通，該氣路管上還可設置第一超淨過濾器5，其中恆流氣泵6和第一超淨過濾器5位於兩位三通流量調節穩壓閥7和濾膜收塵器4之間，兩位三通流量調節穩壓閥7的出口管端A為樣氣出口，兩位三通流量調節穩壓閥7的出口管端B通過儲氣裝置9與第二超淨過濾器10的入口管端連接，第二超淨過濾器10的出口管端A與雷射傳感元件3的氣體輸入端連接，第二超淨過濾器10的出口管端B通過第二超淨過濾器11與雷射傳感元件3的氣體輸入端連接；所述雷射傳感元件3的氣體輸入端設有生成筒形保護氣幕的光路氣幕保護裝置，用於在所述採樣氣體進入雷射傳感元件3時通過筒形保護氣幕的中部空心處；所述雷射傳感元件3內部設有校準裝置303，所述校準裝置303採用由步進電機驅動伸縮的對光板，當進行量程校準時，對光板由步進電機驅動伸至雷射器301與光敏管302之間。

所述雷射傳感元件3的氣體輸出端至第二超淨過濾器10的入口管端的氣路上設有氣體流量計8。

利用本發明的自校準揚塵測量裝置，具體揚塵測量過程如下：

(1)保持恆流氣泵6關閉，將第二超淨過濾器10的出口管端A接通，將兩位三通流量調節穩壓閥7的出口管端A接通，開啟電動閥；

(2)採樣氣體經過除溼反吹型TSP切割器，除溼反吹型TSP切割器檢測氣體溼度，若溼度超過預測值則開啟加熱裝置102以對採樣氣體加熱除溼，採樣氣體進入雷射傳感元件3；

(3)採樣氣體通過雷射傳感元件3的光路氣幕保護裝置生成的筒形保護氣幕，雷射傳感元件3中的雷射器301垂直於採樣氣體路徑發出雷射至對面的光敏管302，以檢測採樣氣體的揚塵值；

(4)採樣氣體從雷射傳感元件3的氣體輸出端送出，通過濾膜收塵器4，採樣氣體中的粉塵顆粒物被收集至濾膜收集器中；

(5)採樣氣體繼續經過第一超淨過濾器5後排出。

利用本發明的自校準揚塵測量裝置，具體裝置自校準過程如下：

首先根據濾膜收集器中的粉塵顆粒物質量，採用稱重法與上述檢測到的採樣氣體揚塵值進行比對，若差距高於設置閾值，則進行下述自校準過程：

零點校準：

(1)將電動閥關閉，將第二超淨過濾器10的出口管端B接通，將兩位三通流量調節穩壓閥7的出口管端B接通，開啟恆流氣泵6；

(2)儲氣裝置9中的乾淨氣體在恆定氣流下通過第一超淨過濾器5進入雷射傳感元件3，該氣體為不含有粉塵顆粒物的乾淨氣體；

(3)乾淨氣體進入雷射傳感元件3後，通過雷射傳感元件3的光路氣幕保護裝置生成的筒形保護氣幕，雷射傳感元件3中的雷射器301垂直於乾淨氣體路徑發出雷射至對面的光敏管302，此時測得的數值作為零點數值進行校準；

校準量程點：

(1)開啟雷射傳感元件中的校準裝置303，使對光板位於雷射器與光敏管之間；

(2)雷射傳感元件3中的雷射器發出雷射通過對光板，使雷射的部分傳到光敏管302，此時測得的數值作為量程點數值進行校準。

本發明提供了自校準揚塵測量方法及自校準揚塵測量裝置，能夠提高揚塵測量的準確性，同時避免設備內部光學元件損耗。