大氣粉塵採樣及監測方法
2023-06-19 16:04:51 2
專利名稱：：大氣粉塵採樣及監測方法
技術領域：
：本發明涉及大氣粉塵採樣及監測，尤其涉及可以採樣及監測兩種或以上切割粒徑粉塵的方法。
背景技術：
：現有的Beta粒子大氣粉塵檢測儀或者微量振蕩天平法或者其他類似的方式檢測大氣粉塵皆只能檢測一種切割粒徑粉塵的濃度。PM1Q的檢測是屬於國家強制要求檢測的項目，對其它切割粒徑粉塵的檢測則沒有要求。但隨著社會的發展，對於大氣粉塵的檢測要求越來越高，迫切需要採集和檢測其它切割粒徑的粉塵，如PMs，PM2.5，而現有的通用做法是直接購買兩臺或多臺儀器，分別用於採樣和檢測不同切割粒徑的粉塵，這種做法具有諸多不足，如多臺儀器大大地提高了檢測成本，也提高了維護的難度。為了解決上述方案中檢測成本太高、維護難度大等不足，美國專利US20060000297A1公開了一種解決方案如圖1所示，採用同一個切割器，但提供了多個不同直徑的噴嘴。在採樣和檢測不同切割粒徑的粉塵時，更換不同直徑的噴嘴，如50a、50b、50c和50d，並保持通過噴嘴的氣體流量值不變，從而實現不同切割粒徑粉塵的採樣和檢測的改變。上述專利方法實現了用一臺切割器得到不同切割粒徑的粉塵，但還存在一些不足，如1、自動化程度低。噴嘴的更換需要人工來完成，無法自動切換，自動化程度低，耗費時間長。2、成本高。若對不同切割粒徑的粉塵進行採樣時，需要多個切割器或多個噴嘴組件配合才可以完成，使粉塵檢測的成本高。3、可靠性差。由於在對不同切割粒徑的粉塵進行採樣時，都需要更換不同的噴嘴，使噴嘴與切割器之間的密封性變差，從而影響噴嘴及切割器的性能，給採樣帶來誤差，使大氣粉塵採樣及檢測的準確性降低。4、檢測結果可比性差。經常更換噴嘴會使粉塵儀切割器的工作狀態不能保證完全的一致，使得對同一切割粒徑粉塵的檢測狀態之間存在差異，使前後檢測的可比性差。5、使用不方便。當檢測不同切割粒徑的粉塵時，需要更換不同直徑的噴嘴。而切割器往往設置在比較高的位置，在更換噴嘴時需要人工爬高去操作，非常不方便。6、維護成本高。時常更換噴嘴會使採樣及檢測系統的穩定性變差，人工維護成本變高。
發明內容為了解決現有技術中的不足，本發明提供了一種採用同一個切割器、無需更換切割器噴嘴就可以實現兩種或兩種以上切割粒徑粉塵採樣及檢測的方法。為了實現上述發明目的，本發明採用如下技術方案—種大氣粉塵採樣方法，包括以下步驟a、提供粉塵切割器、採樣泵和流量控制單元，所述粉塵切割器包括噴嘴和收集器；建立粉塵的切割粒徑Dp和通過所述噴嘴的氣體流量Q間的對應關係；b、根據粉塵的切割粒徑Dp和通過所述噴嘴的氣體流量Q間的對應關係，針對擬採樣粉塵的切割粒徑Dpp得到擬採樣粉塵對應的通過噴嘴的氣體流量值Qi;C、採樣泵工作，調節流量控制單元，使通過所述噴嘴的氣體流量值為實現對切割粒徑D^粉塵的採樣；進行其它切割粒徑粉塵的採樣時，保持所述噴嘴的直徑不變，重複步驟bc。作為優選，在上述採樣方法中，所述粉塵切割器噴嘴的直徑D、噴嘴出口到收集器的距離H由以下步驟確定(1)確定採樣範圍內一切割粒徑Dp2對應的通過噴嘴的流量值Q2;在該流量值Q2基礎上，採樣範圍內最小切割粒徑Dp(mm)對應的通過噴嘴的流量值Q皿在採樣泵的負載能力內；(2)根據確定的流量值Q2、切割粒徑Dp2得出切割器的噴嘴直徑D;(3)利用得到的噴嘴直徑D得出採樣範圍內其它切割粒徑Dp對應的通過噴嘴的氣體流量值Q;根據噴嘴出口到收集器的距離H與噴嘴直徑D之間的關係，確定噴嘴出口到收集器的距離H;(4)修正步驟(1)、(3)中得出的各氣體流量值、噴嘴出口到收集器的距離H，使得對採樣範圍內各種粉塵的切割粒徑偏差和捕集效率均在設定範圍內，從而建立了粉塵的切割粒徑Dp和通過噴嘴的氣體流量Q間的對應關係。—種大氣粉塵監測方法，包括以下步驟a、提供採樣單元和檢測單元，採樣單元包括粉塵切割器、採樣泵、流量控制單元，粉塵切割器包括噴嘴和收集器；建立粉塵的切割粒徑Dp和通過所述噴嘴的氣體流量Q間的對應關係；b、根據粉塵的切割粒徑Dp和通過所述噴嘴的氣體流量Q間的對應關係，針對擬採樣粉塵的切割粒徑Dpp得到擬採樣粉塵對應的通過噴嘴的氣體流量值Qi;C、採樣泵工作，調節流量控制單元，使通過所述噴嘴的氣體流量值為實現對切割粒徑D^粉塵的採樣；d、利用檢測單元收集經過切割器後的氣體中的粉塵，並測量粉塵的質量和氣體體積，從而得出大氣中切割粒徑Dpl粉塵的含量；進行其它切割粒徑粉塵的監測時，保持所述噴嘴的直徑不變，重複步驟bd。作為優選，在上述監測方法中，所述粉塵切割器噴嘴的直徑D、噴嘴出口到收5集器的距離H由以下步驟確定(l)根據檢測單元的探測下限，得出監測範圍內不同切割粒徑Dpw粉塵所對應的通過噴嘴的氣體流量最小值Qmn[1];依據上述不同切割粒徑Dp[1]及其對應的流量最小值Qmm[1]，得出每一種切割粒徑Dp[1]粉塵對應的噴嘴直徑Dt;確定噴嘴直徑D，其不小於上述各個直徑Di;上述各個流量最小值Qmn[1]處於採樣泵的負載能力內；(2)利用得到的噴嘴直徑D，得出採樣範圍內不同切割粒徑Dp[1]對應的通過噴嘴的氣體流量值;根據噴嘴出口到收集器的距離H與噴嘴直徑D之間的關係，確定噴嘴出口到收集器的距離H;(3)修正步驟(2)中得出的各氣體流量值Q。噴嘴出口到收集器的距離H，使得對採樣範圍內各種粉塵的切割粒徑偏差和捕集效率均在設定範圍內，從而建立了粉塵的切割粒徑Dp和通過噴嘴的氣體流量Q間的對應關係；上述表達式中i二l，2，3…N，N^2。作為優選，各氣體流量值Q、噴嘴出口到收集器的距離H的修正方法為固定通過噴嘴的各氣體流量值Q不變，調節所述距離H;固定所述距離H不變，調節通過噴嘴的各氣體流量值；通過上述實驗，確定噴嘴出口到收集器的距離H、與粉塵的切割粒徑Dp[1]對應的通過噴嘴的氣體流量Q，使得對採樣範圍內各種粉塵的切割粒徑偏差和捕集效率均在設定範圍內，i=l，2，3…N，N^2。作為優選，在上述採樣方法和監測方法中，利用關係式D,:C-^^得到噴嘴直徑D、通過噴嘴的氣體流量值Q，C為常數。作為優選，在上述採樣方法和監測方法中，噴嘴出口到收集器的距離H與噴嘴直徑D之間的關係為D<H<5D。在上述採樣和監測方法中，所述流量控制單元包括第一級調節裝置、第二級調作為優選，在上述採樣方法和監測方法中，所述第一級調節裝置為壓力保護流路或設置在採樣泵上的變頻器。與現有技術相比，本發明具有以下有益效果1、自動化程度高，操作使用方便。保持噴嘴直徑不變，通過流量控制單元改變流j/I土2的採樣及檢測，而無需人工爬高去更換切割器的噴嘴，:就可以實現對不同切割粒徑粉自動化程度高，使對採樣及檢測系統的操作更加方便。2、成本低。不需要多個切割器的噴嘴，通過改變流量就可以實現不同切割粒徑粉塵的採樣和檢測，減少了零部件，節省了資源，使粉塵採樣及檢測成本變低；同時，本發明通過變頻器對流量進行調節，使系統在對最大切割粒徑粉塵進行採樣及檢測時，通過噴嘴的氣體流量最小，允許採樣泵工作在最低能耗，從而節省了能源，也使對粉塵採樣及檢測的成本變低。3、可靠性好。在採樣及檢測過程中，不同切割粒徑之間的轉換無需更換切割器噴嘴，不會給系統帶來密封問題，可靠性好；通過對採樣範圍內各種切割粒徑粉塵對應的流量值進行修正，使切割粒徑的偏差在目標範圍內，保證了切割粒徑的準確度；通過對切割器噴嘴出口到收集器距離的修正，使對採樣範圍內各種切割粒徑粉塵的切割效率均在目標範圍內，保證了採樣的準確性。4、流量調節更方便。本發明可以實現流量的兩級調節，即粗調和微調。當流量調節範圍比較大時，可以先調節變頻器或壓力保護流路對流量進行粗調，將流量值調至目標流量值附近，再調節流量調節閥，將流量值調至精確的目標流量值。在採樣裝置中增加了變頻器，使採樣泵具有多個檔位，再輔以流量調節閥進行微調，既容易控制，又能節省能源。5、檢測結果可比性好。在採樣及檢測過程中，由於不同切割粒徑之間的轉換無需更換切割器噴嘴，僅通過改變流量能夠實現不同切割粒徑粉塵的採樣及檢測，使切割器的工作狀態能夠保持良好的一致性，進而使對同一切割粒徑粉塵的檢測狀態之間的差異變的儘可能小，使前後檢測的可比性好。6、維護成本低。通過設計以後的切割器對不同切割粒徑粉塵進行採樣時，流量值均在一個可控的範圍內，改變流量不會對採樣及檢測系統的其他裝置帶來額外的負擔，能夠很好地維持系統的穩定性，使維護成本變低。7、採樣泵的使用壽命長。由於變頻器或者壓力保護流路的存在，採樣泵工作時的負載比較小，延長了泵的使用壽命。圖1為
背景技術：
中裝置示意圖；圖2為實施例1中大氣粉塵採樣裝置結構示意圖；圖3為實施例1中大氣粉塵監測裝置結構示意圖；圖4為實施例2中大氣粉塵採樣裝置結構示意圖；圖5為實施例2中大氣粉塵監測裝置結構示意圖；圖6是實施例1、2中採樣方法的流程示意圖；圖7是實施例1、2中監測方法的流程示意圖。具體實施方式實施例1:如圖2所示，一種大氣粉塵採樣裝置，包括切割器ll、採樣泵4和流量控制單兀。所述流量控制單元包括第一級調節裝置和第二級調節裝置；第一級調節裝置為變頻器，設置在採樣泵上；第二級調節裝置為流量調節閥3。本流量控制單元對通過切割器的氣體流量進行兩級調節粗調和微調。先利用變頻器對流量進行粗調，將流量值調至目標流量值附近，再利用流量調節閥3將流量值精確地調至目標流量值。在流量控制中增加了變頻器，使採樣泵具有多個檔位，再輔以流量調節閥進行微調，既容易控制，又能節省能源。所述切割器包括噴嘴、收集器。本實施例特別設計了噴嘴的直徑D和噴嘴出口到收集器的距離H，使得在噴嘴的直徑D和噴嘴出口到收集器的距離H不變的情況下，通過精確控制通過噴嘴的氣體流量值來改變氣體中粉塵的切割粒徑，可應用於PM1Q-PM2.5的粉塵採樣及監測。所述噴嘴的直徑D和噴嘴出口到收集器的距離H通過如下步驟確定(1)本實施例採樣範圍為PM礦PM2.s，確定PM1Q粉塵對應的流量值為Qmm=10L/min;根據切割粒徑與流量的平方根成反比的關係，得出PM^粉塵對應的流量值為Qmax=160L/min，該流量值在採樣泵的負載能力範圍內；(2)根據流量Q加n、PM1Q的切割粒徑、關係式i^:C'」^得到噴嘴直徑D二8.2mm;在關係式中，Q為通過噴嘴的氣體流量值，Dp為切割粒徑，C為常數1.74e-4;If)3(3)根據切割器的噴嘴直徑D=8.2mm、關係式D，=C*jt計算出採樣範圍內各切割粒徑對應的流量值，如表1所示；tableseeoriginaldocumentpage8表1根據切割器中噴嘴出口到收集器的距離H與噴嘴直徑D之間的關係D<H<5D，得到噴嘴出口到收集器的距離為H=2D=16.4mm;(4)修正步驟(3)中得到的噴嘴出口到收集器的距離H與氣體流量Q，使對採樣範圍內各種粉塵的切割粒徑偏差及捕集效率均在目標範圍內，具體修正方式為流量Q影響切割粒徑的準確度，噴嘴出口到收集器的距離H影響切割效率。通過實驗，固定通過噴嘴的各氣體流量值Q不變，調節所述距離H，得到多組數據；固定所述距離不變，調節通過噴嘴的各氣體流量值，得到多組數據；在上述數據中，選取噴嘴出口到收集器的距離H、與粉塵切割粒徑對應的流量值，具體流量值如表l所示，所選噴嘴出口到收集器的距離修正值為H=11.53mm;在行業保護標準《PMw採樣器技術要求及檢測方法》中，對PMw切割粒徑的要求為D1Q—5。=10士0.5iim，由於對PM5和PM^切割粒徑還沒有相應標準，參照PM1Q標準，使實際測得的PM5和PM2.5切割粒徑分別為D5—5。=5±0.25ym、D2.5—5。=2.5士0.125iim。在本實施例中，通過空氣採樣得到的實際切割粒徑如表1所示。由表1可以看出，利用經過設計的切割器僅改變流量進行不同切割粒徑粉塵的採樣能夠滿足標準的要求；在行業保護標準《PMw採樣器技術要求及檢測方法》中，對PMw捕集效率的幾何標準差要求為og=1.5±0.1，由於對PM5和PM^切割粒徑還沒有相應標準，參照PM1Q標準，使實際對PM5和PM2.5捕集效率的幾何標準差也為og=1.5±0.1。在本實施例中，噴嘴出口到收集器的距離修正值為11.53mm，使得PM1Q、PM5、PM2.5捕集效率的幾何標準差均在og=1.5±0.1之內。建立流量修正值與切割粒徑的對應關係，如表1所示，並存儲進採樣裝置內。本實施例還揭示了一種大氣粉塵採樣方法，如圖6所示，採樣方法包括以下步驟a、提供上述的大氣粉塵採樣裝置，採樣裝置中噴嘴直徑D和噴嘴出口到收集器的距離H的確定方法、粉塵的切割粒徑Dp和通過噴嘴的氣體流量Q間對應關係的建立；參見上述部分的描述；b、根據表1提供的採樣範圍內切割粒徑與通過噴嘴的氣體流量值的對應關係，得到PM1Q粉塵對應的流量為10.4L/min;c、啟動採樣泵，通過兩級流量調節裝置將流量調至步驟b中所述PMw粉塵對應的流量值10.4L/min，實現對PM1Q粉塵的採樣，具體步驟如下先利用變頻器粗調通過噴嘴的氣體流量，使流量值在20L/min左右，再利用流量調節閥3細調，使通過噴嘴的氣體流量穩定在10.4L/min，從而實現大氣中PM1Q粉塵的採樣；需要進行PM5和PM2.5粉塵的採樣時，保持切割器噴嘴直徑D=8.2mm不變，重複步驟bc，具體如下對PM5粉塵的採樣保持切割器噴嘴直徑D=8.2mm不變，根據表1提供的採樣範圍內切割粒徑與流量的對應關係，得到PM5粉塵對應的流量為40.7L/min;啟動採樣泵，先利用變頻器粗調通過噴嘴的氣體流量，使流量值在50L/min左右，再利用流量調節閥3細調，使通過噴嘴的氣體流量穩定在40.7L/min，從而實現大氣中PM5粉塵的採樣。對PM2.5粉塵的採樣保持切割器噴嘴直徑D=8.2mm不變，根據表1提供的採樣範圍內切割粒徑與流量的對應關係，得到PM^粉塵對應的流量為158L/min;啟動採樣泵，先利用變頻器粗調通過噴嘴的氣體流量，使流量值在160L/min左右，再利用流量調節閥3細調，使通過噴嘴的氣體流量穩定在158L/min，從而實現大氣中PM2.5粉塵的採樣。由上可見，通過一臺切割器，且無需更換其中的噴嘴，調節流量就可以實現對兩種或多種切割粒徑粉塵的採樣，具有成本低、自動化程度高、容易操作、可維護性和9可靠性好等優點。如圖3所示，-種大氣粉塵監測裝置，用於監測大氣中PM^PM^粉塵的含〗所述監測裝置包括採樣單元和檢測單元。所述檢測單元包括濾紙帶5及濾紙帶傳動機構6、信號發生單元7、信號檢測單元8、分析單元9等，所述信號發生單元7採用Beta射線源，所述信號檢測單元8採用蓋革計數器，這些都是本領域的公知常識，在此不再贅述。所述採樣單元與上述採樣裝置不同的是；所述粉塵切割器噴嘴的直徑D、噴嘴出口到收集器的距離H由以下步驟確定(l)根據檢測單元的探測下限，得出監測範圍內不同切割粒徑Dpw粉塵所對應的通過噴嘴的氣體流量最小值Q皿W;如，PM1Q的粉塵對應的流量最小值為Qmm[1]、PMs的最小值為Qn粉塵對應的流右，n[2]依據上述不同切割粒徑Dpw及其對應的流量最小值Q皿w，利用關係式Id3Dp==C-^4尋出每一種切割粒徑Dp^對應的噴嘴直徑Di;如，PM1Q的粉塵對應噴嘴直，GPM5的粉塵對應噴嘴直徑D2;確定噴嘴直徑D=8.2mm，其大於上述各個直徑Dt;上述各個流量最小值Q皿,處於採樣泵的負載能力內；(2)利用得到的噴嘴直徑D=8.2mm，得出採樣範圍內不同切割粒徑Dp[1]粉塵對徑D丄、應的通過噴嘴的氣體流量值Qi，具體請參見表l，上述表達式中1=1，2，3;根據噴嘴出口到收集器的距離H與噴嘴直徑D之間的關係D<H<5。，確定噴嘴出口到收集器的距離H=16.4mm;(3)修正步驟(2)中得出的各氣體流量值Q。噴嘴出口到收集器的距離H，使得對採樣範圍內各種粉塵的切割粒徑偏差和捕集效率均在設定範圍內，具體修正方式為流量Q影響切割粒徑的準確度，噴嘴出口到收集器的距離H影響切割效率。通過實驗，固定通過噴嘴的各氣體流量值Q不變，調節所述距離H，得到多組數據；固定所述距離不變，調節通過噴嘴的各氣體流量值，得到多組數據；在上述數據中，選取噴嘴出口到收集器的距離H、與粉塵切割粒徑對應的流量值，具體流量值如表l所示，所選噴嘴出口到收集器的距離修正值為H二11.53mm，從而建立了粉塵的切割粒徑Dp和通過噴嘴的氣體流量Q間的對應關係，並存儲進所述監測裝置內。本實施例還揭示了一種大氣粉塵監測方法，如圖7所示，包括以下步驟a、提供上述粉塵監測裝置；採樣單元中噴嘴直徑D和噴嘴出口到收集器的距離H的確定方法、粉塵的切割粒徑Dp和通過噴嘴的氣體流量Q間對應關係的建立可參見上述部分的描述；b、根據表l提供的採樣範圍內切割粒徑與流量的對應關係，得到PMs粉塵對應的流量為40.7L/min;c、啟動採樣泵，先利用變頻器粗調通過噴嘴的氣體流量，使流量值在50L/min左右，再利用流量調節閥3細調，使通過噴嘴的氣體流量穩定在40.7L/min;從而實現對大氣中PMs粉塵的採樣；d、利用檢測單元收集經過切割器後的氣體中的粉塵，並測量粉塵的質量和氣體10體積，從而得出大氣中PMs粉塵的含量；具體檢測方法是本領域的公知知識，在此不再贅述；需要進行PM1Q和PM2.5粉塵的監測時，保持切割器噴嘴直徑D=8.2mm不變，重複步驟bd，從而實現了對大氣中PM1Q、PM^粉塵的監測。利用一臺切割器，保持噴嘴直徑不變，通過調節通過噴嘴的氣體流量就可以實現大氣中不同切割粒徑粉塵的監測。實施例2:如圖4所示，一種大氣粉塵採樣裝置，與實施例l不同的是第一級調節裝置為壓力保護流路，所述壓力保護流路為一路或多路，每一路採用電磁閥或洩壓閥或反向單向閥，本實施例選用三路洩壓閥，分別為01路、02路、03路洩壓閥。本流量控制單元對通過噴嘴的氣體流量進行兩級調節粗調和微調。當噴嘴需要的氣體流量比較小時，洩壓閥作為粗調裝置及時開啟，形成迴路，採樣泵只從噴嘴流路抽取少量的氣體，氣體流量接近目標值，然後通過微調的調節閥將流量值調至精確的目標流量值。粉塵切割器12的噴嘴的直徑D和噴嘴出口到收集器的距離H通過如下步驟確定(1)本實施例採樣範圍為PM礦PM2.s，確定PM5粉塵對應的流量值為Q=20L/min;根據切割粒徑與流量的平方根成反比的關係，得出PM^粉塵對應的流量值為Qmax=80L/min，該流量值在採樣泵的負載能力範圍內。(2)根據流量值Q=20L/min、PM5的切割粒徑、關係式D,=CJ*-^得到噴嘴直徑D二6.5mm;在關係式中，Q為通過噴嘴的氣體流量值，Dp為切割粒徑，C為常數1.74e-4;(3)根據切割器的噴嘴直徑D=8.2mm、關係式i^=C-,計算出採樣範圍內各切割粒徑粉塵對應的流量值，如表2所示；tableseeoriginaldocumentpage11表2根據切割器中噴嘴出口到收集器的距離H與噴嘴直徑D之間的關係D<H<5D，得到噴嘴出口到收集器的距離為H=2D=13mm;(4)修正步驟(3)中得到的噴嘴出口到收集器的距離H與噴嘴直徑D，使對採樣範圍內各種粒徑粉塵的切割粒徑偏差及捕集效率均在目標範圍內，具體修正方式為流量Q影響切割粒徑的準確度，噴嘴出口到收集器的距離H影響切割效率。通過實驗，固定通過噴嘴的各氣體流量值Q不變，調節所述距離H，得到多組數據；固定所述距離不變，調節通過噴嘴的各氣體流量值，得到多組數據；在上述數據中，選取噴嘴出口到收集器的距離H、與粉塵切割粒徑對應的流量值，具體流量值如表2所示，所選噴嘴出口到收集器的距離修正值為H=8.83mm;在行業保護標準《PMw採樣器技術要求及檢測方法》中，對PMw切割粒徑的要求為D1Q—5。=10士0.5iim，由於對PM5和PM^切割粒徑還沒有相應標準，參照PM1Q標準，使實際測得的PM5和PM2.5切割粒徑分別為D5—5。=5±0.25ym、D2.5—5。=2.5士0.125iim。在本實施例中，通過空氣採樣得到的實際切割粒徑如表2所示。由表2可以看出，利用經過設計的切割器僅改變流量進行不同切割粒徑粉塵的採樣能夠滿足標準的要求；在行業保護標準《PMw採樣器技術要求及檢測方法》中，對PMw捕集效率的幾何標準差要求為og=1.5±0.1，由於對PM5和PM^切割粒徑還沒有相應標準，參照PM1Q標準，使實際對PM5和PM2.5捕集效率的幾何標準差也為og=1.5±0.1。在本實施例中，噴嘴出口到收集器的距離修正值為8.83mm，使得PM『PM5、PM2.s捕集效率的幾何標準差均在og=1.5±0.1之內。建立流量修正值與切割粒徑的對應關係，如表2所示，並存儲進採樣裝置內。本實施例還揭示了一種大氣粉塵採樣方法，如圖6所示，採樣方法包括以下步驟a、提供上述的大氣粉塵採樣裝置，採樣裝置中噴嘴直徑D和噴嘴出口到收集器的距離H的確定方法、粉塵的切割粒徑Dp和通過噴嘴的氣體流量Q間對應關係的建立參見上述部分的描述；b、根據表2提供的採樣範圍內切割粒徑Dp與通過噴嘴的氣體流量Q的對應關係，得到PM1Q粉塵對應的流量為5.3L/min;c、啟動採樣泵，通過兩級流量調節裝置將流量調至步驟b中所述PMw粉塵對應的流量值5.3L/min，實現對PM1Q粉塵的採樣，具體步驟如下由於採樣泵的最大流量超過80L/min，而對PM1Q採樣時需要的流量值為5.3L/min，01路、02路、03路洩壓閥均開啟，使通過切割器的流量值在7L/min左右，再調節流量調節閥3，使流量值控制在5.3L/min;進行空氣採樣，從而實現對大氣中PM1Q粉塵的採樣；需要進行PM5和PM2.5粉塵的採樣時，保持切割器噴嘴直徑D=6.5mm不變，重複步驟bc，具體如下對PM5粉塵的採樣保持切割器噴嘴直徑D=6.5mm不變，根據表2提供的採樣範圍內切割粒徑與流量的對應關係，得到PMs粉塵對應的流量為20.4L/min;啟動採樣泵，通過調節各路洩壓閥和流量調節閥3使通過噴嘴的氣體流量穩定在40.7L/min，從而實現大氣中PMs粉塵的採樣。12對PM2.5粉塵的採樣保持切割器噴嘴直徑D=6.5mm不變，根據表2提供的採樣範圍內切割粒徑與流量的對應關係，得到PM^粉塵對應的流量為79.5L/min;啟動採樣泵，通過調節各路洩壓閥和流量調節閥3使通過噴嘴的氣體流量穩定在79.5L/min，從而實現大氣中PM2.5粉塵的採樣。由上可見，通過一臺切割器，且無需更換其中的噴嘴，調節流量就可以實現對兩種或多種切割粒徑粉塵的採樣，具有成本低、自動化程度高、容易操作、可維護性和可靠性好等優點。如圖5所示，一種大氣粉塵監測裝置，用於監測大氣中PM礦PM^粉塵的含量，所述監測裝置包括採樣單元和檢測單元。所述檢測單元包括濾紙帶5及濾紙帶傳動機構6、信號發生單元7、信號檢測單元8、分析單元9等，所述信號發生單元7採用Beta射線源，所述信號檢測單元8採用蓋革計數器，這些都是本領域的公知常識，在此不再贅述。所述採樣單元與上述採樣裝置不同的是；所述粉塵切割器12噴嘴的直徑D、噴嘴出口到收集器的距離H由以下步驟確定(l)根據檢測單元的探測下限，得出監測範圍內不同切割粒徑Dpw粉塵所對應的通過噴嘴的氣體流量最小值Q皿W;如，PM1Q的粉塵對應的流量最小值為Qmm[1]、PMs的粉塵對應的流量最小值為Qmm[2];依據上述不同切割粒徑Dpw及其對應的流量最小值Q皿w，利用關係式￡j^C、得出每一種切割粒徑Dpw對應的噴嘴直徑Di;如，PM1Q的粉塵對應噴嘴直徑DpPM5的粉塵對應噴嘴直徑D2;確定噴嘴直徑D=6.5mm，其大於上述各個直徑Dt;上述各個流量最小值Qmn[1]處於採樣泵的負載能力內；(2)利用得到的噴嘴直徑D=6.5mm，得出採樣範圍內不同切割粒徑Dp[1]粉塵對應的通過噴嘴的氣體流量值Qi，具體請參見表2，上述表達式中1=1，2，3;根據噴嘴出口到收集器的距離H與噴嘴直徑D之間的關係D<H<5。，確定噴嘴出口到收集器的距離H=13mm;(3)修正步驟(2)中得出的各氣體流量值Q。噴嘴出口到收集器的距離H，使得對採樣範圍內各種粉塵的切割粒徑偏差和捕集效率均在設定範圍內，具體修正方式為流量Q影響切割粒徑的準確度，噴嘴出口到收集器的距離H影響切割效率。通過實驗，固定通過噴嘴的各氣體流量值Q不變，調節所述距離H，得到多組數據；固定所述距離不變，調節通過噴嘴的各氣體流量值，得到多組數據；在上述數據中，選取噴嘴出口到收集器的距離H、與粉塵切割粒徑對應的流量值，具體流量值如表2所示，所選噴嘴出口到收集器的距離修正值為H=8.53mm，從而建立了粉塵的切割粒徑Dp和通過噴嘴的氣體流量Q間的對應關係，並存儲進所述監測裝置內。本實施例還揭示了一種大氣粉塵監測方法，如圖7所示，包括以下步驟a、提供上述粉塵監測裝置；採樣單元中噴嘴直徑D和噴嘴出口到收集器的距離H的確定方法、粉塵的切割粒徑Dp和通過噴嘴的氣體流量Q間對應關係的建立可參見上述部分的描述；13b、根據表2提供的採樣範圍內切割粒徑Dp與通過噴嘴的氣體流量Q的對應關係，得到PM5粉塵對應的流量為20.4L/min;c、由於採樣泵的最大流量超過80L/min，而對PM5粉塵採樣時需要的流量值為20.4L/min，01路、02路洩壓閥均開啟，使通過切割器的流量值在24L/min左右，再調節流量調節閥3，使流量值固定在20.4L/min，從而實現大氣中PM5粉塵的採樣；d、利用檢測單元收集經過切割器後的氣體中的粉塵，並測量粉塵的質量和氣體體積，從而得出大氣中PMs粉塵的含量，具體檢測方法是本領域的公知知識，在此不再贅述；需要進行PM1Q和PM2.5粉塵的採樣時，保持切割器噴嘴直徑D=8.2mm不變，重複步驟bd，從而實現了對大氣中PM1Q-PM2.5粉塵的監測。利用一臺切割器，保持切割器的噴嘴直徑不變，通過調節通過噴嘴的氣體流量就可以實現大氣中不同切割粒徑粉塵的監測。上述實施方式不應理解為對本發明保護範圍的限制。本發明的關鍵是採用同一個切割器，保持切割器的噴嘴直徑不變，通過改變通過噴嘴的氣體流量就可以實現兩種或兩種以上切割粒徑粉塵的採樣及監測。在不脫離本發明精神的情況下，對本發明做出的任何形式的改變均應落入本發明的保護範圍之內。權利要求一種大氣粉塵採樣方法，包括以下步驟a、提供粉塵切割器、採樣泵和流量控制單元，所述粉塵切割器包括噴嘴和收集器；建立粉塵的切割粒徑Dp和通過所述噴嘴的氣體流量Q間的對應關係；b、根據粉塵的切割粒徑Dp和通過所述噴嘴的氣體流量Q間的對應關係，針對擬採樣粉塵的切割粒徑Dp1，得到擬採樣粉塵對應的通過噴嘴的氣體流量值Q1；c、採樣泵工作，調節流量控制單元，使通過所述噴嘴的氣體流量值為Q1，實現對切割粒徑Dp1粉塵的採樣；進行其它切割粒徑粉塵的採樣時，保持所述噴嘴的直徑不變，重複步驟b～c。2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於所述粉塵切割器噴嘴的直徑D、噴嘴出口到收集器的距離H由以下步驟確定(1)確定採樣範圍內一切割粒徑Dp2對應的通過噴嘴的流量值Q2;在該流量值(^基礎上，採樣範圍內最小切割粒徑Dp^對應的通過噴嘴的流量值Q^在採樣泵的負載能力內；(2)根據確定的流量值Q2、切割粒徑Dp2得出切割器的噴嘴直徑D;(3)利用得到的噴嘴直徑D得出採樣範圍內其它切割粒徑Dp對應的通過噴嘴的氣體流量值Q;根據噴嘴出口到收集器的距離H與噴嘴直徑D之間的關係，確定噴嘴出口到收集器的距離H;(4)修正步驟(1)、(3)中得出的各氣體流量值Q、噴嘴出口到收集器的距離H，使得對採樣範圍內各種粉塵的切割粒徑偏差和捕集效率均在設定範圍內，從而建立了粉塵的切割粒徑Dp和通過噴嘴的氣體流量Q間的對應關係。3.—種大氣粉塵監測方法，包括以下步驟a、提供採樣單元和檢測單元，採樣單元包括粉塵切割器、採樣泵、流量控制單元，粉塵切割器包括噴嘴和收集器；建立粉塵的切割粒徑Dp和通過所述噴嘴的氣體流量Q間的對應關係；b、根據粉塵的切割粒徑Dp和通過所述噴嘴的氣體流量Q間的對應關係，針對擬採樣粉塵的切割粒徑Dp"得到擬採樣粉塵對應的通過噴嘴的氣體流量值Qi;c、採樣泵工作，調節流量控制單元，使通過所述噴嘴的氣體流量值為(^，實現對切割粒徑D^粉塵的採樣；d、利用檢測單元收集經過切割器後的氣體中的粉塵，並測量粉塵的質量和氣體體積，從而得出大氣中切割粒徑Dpl粉塵的含量；進行其它切割粒徑粉塵的監測時，保持所述噴嘴的直徑不變，重複步驟bd。4.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於所述粉塵切割器噴嘴的直徑D、噴嘴出口到收集器的距離H由以下步驟確定(l)根據檢測單元的探測下限，得出監測範圍內不同切割粒徑Dpw粉塵所對應的通過噴嘴的氣體流量最小值Qmm[1];依據上述不同切割粒徑Dp[1]及其對應的流量最小值Qmm[1]，得出每一種切割粒徑Dp[1]粉塵對應的噴嘴直徑D"確定噴嘴直徑D，其不小於上述各個直徑Dt;上述各個流量最小值Qmm[1]處於採樣泵的負載能力內；(2)利用得到的噴嘴直徑D，得出採樣範圍內不同切割粒徑Dpw對應的通過噴嘴的氣體流量值;根據噴嘴出口到收集器的距離H與噴嘴直徑D之間的關係，確定噴嘴出口到收集器的距離H;(3)修正步驟(2)中得出的各氣體流量值Q。噴嘴出口到收集器的距離H，使得對採樣範圍內各種粉塵的切割粒徑偏差和捕集效率均在設定範圍內，從而建立了粉塵的切割粒徑Dp和通過噴嘴的氣體流量Q間的對應關係；上述表達式中i二l，2，3…N，N^2。5.根據權利要求2或4所述的方法，其特徵在於各氣體流量值Q、噴嘴出口到收集器的距離H的修正方法為固定通過噴嘴的各氣體流量值Q不變，調節所述距離H;固定所述距離H不變，調節通過噴嘴的各氣體流量值；通過上述實驗，確定噴嘴出口到收集器的距離H、與粉塵的切割粒徑Dp^對應的通過噴嘴的氣體流量Q，使得對採樣範圍內各種粉塵的切割粒徑偏差和捕集效率均在設定範圍內，i=l，2，3…N，N^2。6.根據權利要求2或4所述的方法，其特徵在於利用關係式1^=￡:、^得到噴嘴直徑D、通過噴嘴的氣體流量值Q，C為常數。7.根據權利要求2或4所述的方法，其特徵在於噴嘴出口到收集器的距離H與噴嘴直徑D之間的關係為D<H<5.D。8.根據權利要求1至4中任一所述的方法，其特徵在於所述流量控制單元包括第一級調節裝置、第二級調節裝置。9.根據權利要求8所述的方法，其特徵在於所述第一級調節裝置為壓力保護流路或設置在採樣泵上的變頻器。全文摘要本發明公開了大氣粉塵採樣方法以及應用該採樣方法的監測方法，通過特別設計的噴嘴直徑和噴嘴出口到收集器的距離，使得在保持切割器的噴嘴直徑不變的情況下，僅靠調節通過噴嘴的氣體流量就可以實現不同切割粒徑粉塵的採樣及監測。本發明具有自動化程度高、可靠性好、操作使用方便等優點。文檔編號G01N5/00GK101692022SQ20091015400公開日2010年4月7日申請日期2009年9月30日優先權日2009年9月30日發明者佘檢求,李增珍,王健申請人:聚光科技(杭州)有限公司