振荡天平及大气颗粒物浓度监测方法技术

本公开提供一种振荡天平及大气颗粒物浓度监测方法，该振荡天平包括实时称重室和平衡称重室，其中：实时称重室和平衡称重室均包括：称重腔体、空心锥形管以及流量计；平衡称重室还包括：温湿度调节装置；其中，平衡称重室通过计算大气颗粒物中水汽含量获得补偿因子，实时称重室利用补偿因子校准实时称重数据，获得大气颗粒物真实浓度。本公开提供的振荡天平采用平衡称重室与实时称重室并行称重，通过温湿度调节装置消除滤膜上附着的大气颗粒物中的水汽，采用此种设置，可以使振荡天平省去常规的膜校准系统，并采用与国标一致的除湿方法，增加了测量精度，并且在维护难度、成本上与“膜补偿”技术相比有很大进步。

Oscillating balance and monitoring method for atmospheric particulates concentration

The invention discloses a method for monitoring the concentration of atmospheric particulate matter and an oscillating balance, which comprises a real-time weighing chamber and a balance weighing chamber, wherein the real-time weighing chamber and the balance weighing chamber all include a weighing chamber, a hollow conical tube and a flowmeter, and the balance weighing chamber also includes a temperature and humidity adjusting device. The weighing chamber obtains the compensation factor by calculating the water vapor content in the atmospheric particulate matter. The real-time weighing chamber uses the compensation factor to calibrate the real-time weighing data and obtains the true concentration of the atmospheric particulate matter. The oscillating balance provided in the present disclosure adopts a balanced weighing chamber and a real-time weighing chamber to weigh in parallel. The water vapor in the atmospheric particulate matter attached to the filter membrane can be eliminated by a temperature and humidity adjusting device. By adopting this setting, the oscillating balance can save the conventional membrane calibration system and adopt a dehumidification method consistent with the national standard to increase the measurement. Compared with the \membrane compensation\ technology, it has made great progress in maintaining the accuracy and cost.

【技术实现步骤摘要】
振荡天平及大气颗粒物浓度监测方法
本公开涉及大气环境监测设备
，尤其涉及一种振荡天平及大气颗粒物浓度监测方法。
技术介绍
大气颗粒物是环境在线监测的一个热点，研究表明，颗粒物是导致能见度退化、引起区域灰霾现象的主要原因，尤其是细颗粒物(PM2.5)，与较大的大气颗粒物相比，它的粒径小，面积大，活性强，易附带有毒、有害物质(重金属、持久性有机物等)，且在大气中的停留时间长、输送距离远，因而对人体健康和大气环境质量的影响更大。因此，对大气颗粒物质量浓度的在线监测对掌握大气颗粒物的污染水平、变化趋势以及政府决策显得非常重要。2012年《环境空气质量标准》(GB3095－2012)发布至今，空气质量自动监测站普遍配备了颗粒物在线监测仪，用于实时测量环境空气中的可吸入颗粒物(PM10)和细颗粒物(PM2.5)。颗粒物在线监测国标法中有两种测量方法，β射线法和振荡天平法，振荡天平法属于直接测量方法，在测量精度上与β射线法相比具有很大优势。由于振荡天平法颗粒物监测仪在对大气颗粒物的观测过程中易受环境大气湿度和滤膜中吸附的水汽及其他易挥发物的影响，目前市场上主流的振荡天平法监测仪为克服上述问题，采用了“膜补偿”的技术，其原理是在样品通道增加特制装置，以分时项滤膜轮换输送实际样品气与经冷凝、过滤处理后的样品气，从而能对颗粒物浓度数据进行“补偿”。然而，在实现本公开的过程中，本申请专利技术人发现，在实际应用中，特别是在我国沿海和低海拔地区，“膜补偿”技术装置的日常维护标定操作过于复杂、频繁，稳定性、耐用性难以适应检测技术标准要求。公开内容(一)要解决的技术问题基于上述技术问题，本公开提供一种振荡天平及大气颗粒物浓度监测方法，以缓解现有技术中的“膜补偿”装置日常维护标定操作过于复杂、频繁，稳定性、耐用性难以适应检测技术标准要求的技术问题。(二)技术方案根据本公开的一个方面，提供一种振荡天平，包括实时称重室和平衡称重室，其中：所述实时称重室和所述平衡称重室均包括：称重腔体；空心锥形管，设置在所述称重腔体内，其顶端设置有滤膜，其底部设置有固定接口，该空心锥形管利用气流通过时附着在所述滤膜上的大气颗粒物，改变该空心锥形管的谐振频率，求得大气颗粒物质量；以及流量计，设置在所述空心锥形管的出口处，用于测量通过所述空心锥形管的气流流量；所述平衡称重室还包括：温湿度调节装置，设置在所述称重腔体内，用于调节所述平衡称重室内的温湿度并消除附着在所述滤膜上的大气颗粒物中的水汽；其中，所述平衡称重室通过计算大气颗粒物中水汽含量获得补偿因子，所述实时称重室利用所述补偿因子校准实时称重数据，获得大气颗粒物真实浓度。在本公开的一些实施例中，所述温湿度调节装置包括：加热装置，用于改变所述平衡称重室内的温度；干燥装置，用于改变所述平衡称重室内的湿度；温湿度传感器，用于实时监测所述平衡称重室内的温度与湿度；以及控制装置，根据所述温湿度传感器的测量结果控制所述加热装置和所述干燥装置开启或闭合。在本公开的一些实施例中，所述加热装置和所述温湿度传感器均包括N个，N个所述加热装置和所述温湿度传感器间隔设置在所述称重腔体的内壁上，其中N≥2。在本公开的一些实施例中，该振荡天平还包括：切割器，用于切割采样大气颗粒物；分流装置，用于将所述切割器排出的气流分别输送至所述实时称重室和所述平衡称重室中；以及流量控制器，用于控制通过所述实时称重室和所述平衡称重室的气流流量。在本公开的一些实施例中，其中：所述平衡称重室内的温度介于15至30℃之间，调节精度为1℃；所述平衡称重室内的湿度介于45％至55％RH之间。在本公开的一些实施例中，其中：所述称重腔体的顶部和底部分别设置有进气口和出气口；所述空心锥形管竖直设置在所述称重腔体的底部，其顶端与所述进气口相对设置，其底端与所述出气口连通。在本公开的一些实施例中，所述切割器采样的大气颗粒物为PM2.5和PM10。根据本公开的另一个方面，还提供一种大气颗粒物浓度监测方法，通过本公开提供的振荡天平实现，包括：步骤A：利用切割器采集含有大气颗粒物的气流，并分别输送至实时称重室和平衡称重室；步骤B：气流通过实时称重室内的滤膜后被截留并被称重，得出大气颗粒物的采样浓度；步骤C：气流通过平衡称重室内的滤膜后被截留并进行平衡静置，通过温湿度调节装置改变平衡称重室内的温度和湿度，消除附着在滤膜上的大气颗粒物中的水汽；步骤D：根据平衡称重室中获得的水汽含量，对采样浓度进行校准获得大气颗粒物的真实浓度。在本公开的一些实施例中，所述步骤C包括：步骤C1：根据设定的采集时间进行气流采集；步骤C2：进行平衡静置，并利用温湿度调节装置消除附着在滤膜上的大气颗粒物中的水汽；步骤C3：检测平衡称重室内的湿度，若湿度超过设定范围，则返回步骤C2，若湿度稳定在设定范围内，则进行称重。在本公开的一些实施例中，所述步骤C2中，平衡静置的时间根据经纬度、节气和外界空气的温湿度动态调整。(三)有益效果从上述技术方案可以看出，本公开提供的振荡天平及大气颗粒物浓度监测方法具有以下有益效果其中之一或其中一部分：(1)采用平衡称重室与实时称重室并行称重，通过温湿度调节装置消除滤膜上附着的大气颗粒物中的水汽，采用此种设置，可以使振荡天平省去常规的膜校准系统，并采用与国标《HJ656-2013环境空气颗粒物(PM2.5)手工监测方法(重量法)技术规范》一致的除湿方法，增加了测量精度，并且在维护难度、成本上与“膜补偿”技术相比有很大进步；(2)通过温湿度调节装置消除水汽的过程中，还能够维持平衡称重室内的温度在合理的范围内，从而缓解附集在滤膜上的大气颗粒物中易挥发性物质快速挥发导致颗粒物浓度测值偏低的问题；(3)通过加热装置与干燥装置共同配合，能够加快干燥速度，缩短平衡静置时间；(4)采用多个加热装置与温湿度传感器间隔排列在平衡称重室内部，能够使平衡称重室内的温湿度分布更均匀，并且温湿度传感器的测量结果更精确，从而使大气颗粒物浓度的修正结果更准确。附图说明图1为本公开提供的振荡天平中实时称重室和平衡称重室的结构示意图。图2为本公开提供的振荡天平的结构示意图。图3为本公开提供的大气颗粒物浓度监测方法的流程示意图。【附图中本公开实施例主要元件符号说明】100-实时称重室；110-称重腔体；120-空心锥形管；121-滤膜；122-固定接口；200-平衡称重室；210-加热装置；220-干燥装置；230-温湿度传感器；300-切割器；400-分流装置；500-流量控制器。具体实施方式本公开实施例提供的振荡天平及大气颗粒物浓度监测方法中，采用平衡称重室与实时称重室并行称重，从而有效降低大气颗粒物中的水汽对称重结果的影响，并且能够避免水汽挥发导致测量浓度偏低的问题。为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。图1为本公开提供的振荡天平中实时称重室和平衡称重室的结构示意图。在本公开的一些实施例中，提供一种振荡天平，如图1所示，包括实时称重室100和平衡称重室200，其中：实时称重室100和平衡称重室200均包括：称重腔体110；空心锥形管120，设置在称重腔体110内，其顶端设置有滤膜121，其底部设置有固定接口122，该空心锥本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种振荡天平，包括实时称重室和平衡称重室，其中：所述实时称重室和所述平衡称重室均包括：称重腔体；空心锥形管，设置在所述称重腔体内，其顶端设置有滤膜，其底部设置有固定接口，该空心锥形管利用气流通过时附着在所述滤膜上的大气颗粒物，改变该空心锥形管的谐振频率，求得大气颗粒物质量；以及流量计，设置在所述空心锥形管的出口处，用于测量通过所述空心锥形管的气流流量；所述平衡称重室还包括：温湿度调节装置，设置在所述称重腔体内，用于调节所述平衡称重室内的温湿度并消除附着在所述滤膜上的大气颗粒物中的水汽；其中，所述平衡称重室通过计算大气颗粒物中水汽含量获得补偿因子，所述实时称重室利用所述补偿因子校准实时称重数据，获得大气颗粒物真实浓度。

【技术特征摘要】
1.一种振荡天平，包括实时称重室和平衡称重室，其中：所述实时称重室和所述平衡称重室均包括：称重腔体；空心锥形管，设置在所述称重腔体内，其顶端设置有滤膜，其底部设置有固定接口，该空心锥形管利用气流通过时附着在所述滤膜上的大气颗粒物，改变该空心锥形管的谐振频率，求得大气颗粒物质量；以及流量计，设置在所述空心锥形管的出口处，用于测量通过所述空心锥形管的气流流量；所述平衡称重室还包括：温湿度调节装置，设置在所述称重腔体内，用于调节所述平衡称重室内的温湿度并消除附着在所述滤膜上的大气颗粒物中的水汽；其中，所述平衡称重室通过计算大气颗粒物中水汽含量获得补偿因子，所述实时称重室利用所述补偿因子校准实时称重数据，获得大气颗粒物真实浓度。2.根据权利要求1所述的振荡天平，所述温湿度调节装置包括：加热装置，用于改变所述平衡称重室内的温度；干燥装置，用于改变所述平衡称重室内的湿度；温湿度传感器，用于实时监测所述平衡称重室内的温度与湿度；以及控制装置，根据所述温湿度传感器的测量结果控制所述加热装置和所述干燥装置开启或闭合。3.根据权利要求2所述的振荡天平，所述加热装置和所述温湿度传感器均包括N个，N个所述加热装置和所述温湿度传感器间隔设置在所述称重腔体的内壁上，其中N≥2。4.根据权利要求1所述的振荡天平，该振荡天平还包括：切割器，用于切割采样大气颗粒物；分流装置，用于将所述切割器排出的气流分别输送至所述实时称重室和所述平衡称重室中；以及流量控制器，用于控制通过所述实时称重室和所述平衡称重室的气流流量。5.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：樊海春，张雪岭，徐宏，
申请(专利权)人：天津同阳科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12