一种可测量多种颗粒物质量浓度的方法和系统技术方案

本发明专利技术提供一种可测量多种颗粒物质量浓度的方法，包括如下步骤：获得大量设定直径的颗粒，并得到包含了上述颗粒的被测气体，用光电传感器测量被测气体中上述颗粒，得到对应的测量值和与所述设定直径对应的电压阈值；计算出其它直径所对应的电压阈值；对光电传感器设置测量不同颗粒物直径的电压阈值；用标准仪器测量上述被测气体中小于或等于设定直径的所有颗粒物的质量浓度，用光电传感器按照所述设定直径的颗粒对应的电压阈值测量被测气体，得到信号值，然后根据质量浓度和信号值算出光电传感器的测量参数；用测量参数对光电传感器进行设定，结合之前计算的不同颗粒物直径所对应的电压阈值，可用光电传感器测量不同颗粒物的质量浓度。

A Method and System for Measuring Mass Concentrations of Multiple Particles

The invention provides a method for measuring the mass concentration of various particulates, including the following steps: obtaining a large number of particles with set diameters, obtaining the measured gas containing the above particles, measuring the above particles in the measured gas with a photoelectric sensor, obtaining the corresponding measurement value and the voltage threshold corresponding to the set diameters, and calculating the voltage threshold corresponding to other diameters; A voltage threshold is set to measure the diameter of different particulates by photoelectric sensors; the mass concentration of all particulates with the above-mentioned measured gas less than or equal to the given diameter is measured by standard instruments; the measured gas is measured by photoelectric sensors according to the corresponding voltage threshold of the particles with the given diameter, and the signal value is obtained. Then the measurement of photoelectric sensors is calculated according to the mass concentration and the signal value. Quantitative parameters: The photoelectric sensor is set by measuring parameters, and the mass concentration of different particles can be measured by photoelectric sensor combined with the voltage threshold corresponding to different particle diameters calculated before.

【技术实现步骤摘要】
一种可测量多种颗粒物质量浓度的方法和系统
本专利技术属于环境监测
，尤其涉及一种颗粒物质量浓度的测量方法及系统。
技术介绍
随着城市人口的增长和工业化发展，例如工业锅炉、窑炉、机动车辆猛增、室内装修等，会导致空气中污染物排放和悬浮颗粒物大量增加，当人体吸入后，会引发很多病变，例如呼吸道感染，引发哮喘、肺炎及肺癌，对于一些如出灰、修炉、固体燃料粉碎、输送，木料加工、木型制作等生产过程中，现场作业人员长期吸入较高浓度粉尘，若不及时检测和有效预防，可引发尘肺病及其他职业病。因此，世界各国都对空气中颗粒物进行深入研究并加以控制，常用的检测方法有称重法、β射线吸收法、激光散射法等。称重法是一种传统的对颗粒物测量方法，其利用空气流体力学的原理，将空气中颗粒物采集到已经恒重的滤膜上，根据采样前后的滤膜重量之差及采样总体积，计算出颗粒物的重量浓度。该方法是一种手工测量方法，其日均浓度检出限较低、准确度较高，滤膜可用于组分分析，但是对测量仪器维护工作量大，质控繁琐，也费事费力，成本高、仪器笨重，工作对象局限于一段时间内颗粒物质量总和，较难实现实时监测，不适和在民用领域应用。β射线吸收法是依据β射线通过被测介质时，粒子与介质中的电子相互碰撞损失能量而被吸收，它测量的是β射线通过物质时的衰减特性，是一种间接的测量方法，但最小仅可测量到小时均值，无法实现在线实时监测，且滤膜无法用于组分分析，同时，由于β射线无法分辨水滴与固态颗粒物，通常仪器的工作湿度条件只能小于95％，对于潮湿多雨的环境下会严重影响测量结果。为了满足实际测量要求，对颗粒物测量仪器的可重复性、精确性、低成本化等提出要求，近年来随着光电传感器、信号放大器等技术的发展，激光散射法成为人们的首选，其原理为：来自光源的光束照射到含有待测颗粒的某一空间(测量区)内，从而发生散射，散射光经光电接收器转换后变为电信号，经放大器放大后，可根据光散射理论计算出测量区内颗粒物的质量浓度。光散射法测量准确、精度高、重复性好，测量速度快，为在线式直读测量方式，无需采样，可实时连续给出颗粒物浓度的瞬时值；但采用光散射法，受不同颗粒物的粒径分布、折射率等的影响，故需要研制样机、适时对参数进行校准，并开展多方面比对试验，便于检验和测试仪器性能，分析影响测量结果的干扰因子等。目前市场上的检测仪器，仅能实现单通道检测，文献：CN105092442A，提出一种细颗粒物测量装置及测量方法，仅能用于检测空气中粒径小于2.5μm的颗粒物含量，不能同时实现多通道检测；文献CN106290091A，提出一种激光粒子质量浓度检测仪的标定方法，采用向密闭校准空间内注入香烟，用风扇搅拌均匀，开启净化器，通过激光粒子计数器对密闭校准空间内气体中的粒子含量进行采样，将激光粒子计数器采样数据和各待定的检测仪采样数据进行线性拟合，将线性拟合参数写入各特标定的PM2.5检测仪，该方法也仅是对单通道PM2.5检测仪进行标定，不能解决在不同环境下一台测试仪器采用一个恒定的标定系数同时实现多通道检测。综上，就现有技术来说，若想实现多通道、低成本检测，需分别对不同环境下、不同粒径空气中悬浮颗粒物进行检测、标定，受限于颗粒物的纯度及粒径大小，颗粒物的种类或粒径范围发生改变，都会导致参数值的变更，当测量环境发生改变时，需要分别对参数值进行修正，分析程序复杂，成本高，不适合在民用领域推广及应用。
技术实现思路
为了解决上述问题，有必要提供一种可测量多种颗粒物质量浓度且无需对参数值进行修正的颗粒物质量浓度测量方法和系统。一种可测量多种颗粒物质量浓度的方法，包括如下步骤：步骤1：获得大量设定直径的颗粒，并得到包含了上述颗粒的被测气体，用光电传感器测量被测气体中上述颗粒，得到对应的测量值和与所述设定直径对应的电压阈值；步骤2：根据颗粒的设定直径和对应的电压阈值计算出其它直径所对应的电压阈值；步骤3：对光电传感器按照计算出的电压阈值设置测量不同颗粒物直径的电压阈值；步骤4：用标准仪器测量上述被测气体中小于或等于设定直径的所有颗粒物的质量浓度，用光电传感器按照所述设定直径的颗粒对应的电压阈值测量被测气体，得到小于或等于设定直径的所有颗粒物在所对应的电压阈值下的信号值，然后根据质量浓度和信号值算出光电传感器的测量参数；步骤5：用测量参数对光电传感器进行设定，结合之前计算的不同颗粒物直径所对应的电压阈值，可用光电传感器测量不同类型、不同直径的颗粒物的质量浓度。优选地，在步骤1中,取涵盖设定范围的样本数所对应的电压值的最大值为电压阈值。优选地，标准仪器测得的质量浓度为m，光电传感器测得的信号值为Sum，光电传感器的测量参数K＝m/Sum。优选地，还包括对光电传感器设置不同的测量通道，在不同的测量通道中同时测量不同类型、不同直径的颗粒物的质量浓度。优选地，在步骤1中，所述大量设定直径的颗粒通过一标准粒子发生器产生。优选地，在步骤1中，所述大量设定直径的颗粒通过燃烧香烟产生。一种可测量多种颗粒物质量浓度的系统，其包括光电传感器和参数校正模块，该参数校正模块用来在所述光电传感器出厂前或使用前对所述光电传感器的测量参数进行校正，所述参数校正模块包括电压阈值设定单元和测量参数计算单元；所述电压阈值设定单元根据所述光电传感器测得的包括大量设定直径的颗粒的被测气体的测定值得到所述设定直径对应的电压阈值,然后根据颗粒的设定直径和对应的电压阈值计算出其它直径所对应的电压阈值，再对所述光电传感器按照计算出的电压阈值设置测量不同颗粒物直径的电压阈值；所述测量参数计算单元根据标准仪器测量的被测气体中小于或等于设定直径的所有颗粒物的质量浓度和所述光电传感器测得的被测气体中小于或等于所述设定直径的所有颗粒物在所对应的电压阈值下的信号值,根据质量浓度和信号值计算得到光电传感器的测量参数，并根据测量参数对光电传感器进行设定；所述光电传感器根据设定的测量参数和设定的电压阈值可对不同类型、不同直径的颗粒物进行质量浓度测量。优选地，所述电压阈值设定单元取涵盖设定范围的样本数所对应的电压值的最大值为电压阈值。优选地，所述标准仪器测得的质量浓度为m，所述光电传感器测得的信号值为Sum，所述光电传感器的测量参数K＝m/Sum。优选地，所述光电传感器设置了多个测量通道，可在不同的测量通道中同时测量不同类型、不同直径的颗粒物的质量浓度。优选地，所述大量设定直径的颗粒通过一标准粒子发生器产生。优选地，所述大量设定直径的颗粒通过燃烧香烟产生。一种可测量多种颗粒物质量浓度的装置的测量参数的设定方法，包括如下步骤：产生大量设定直径的颗粒，并得到包含了上述颗粒的被测气体，用光电传感器测量被测气体中上述颗粒，得到对应的测量值和与所述设定直径对应的电压阈值；根据产生的颗粒的设定直径和对应的电压阈值计算出其它直径所对应的电压阈值；对光电传感器按照计算出的电压阈值设置测量不同颗粒物直径的电压阈值；用标准仪器测量上述被测气体中小于或等于设定直径的所有颗粒物的质量浓度m，用光电传感器按照所述设定直径的颗粒对应的电压阈值测量被测气体，得到小于或等于设定直径的所有颗粒物在所对应的电压阈值下的信号值Sum，然后算出光电传感器测量参数K＝m/Sum。相较于现有技术，本专利技术的优势在于：本专利技术通过用光电传感器测量包含大本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可测量多种颗粒物质量浓度的方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1：获得大量设定直径的颗粒，并得到包含了上述颗粒的被测气体，用光电传感器测量被测气体中上述颗粒，得到对应的测量值和与所述设定直径对应的电压阈值；步骤2：根据颗粒的设定直径和对应的电压阈值计算出其它直径所对应的电压阈值；步骤3：对光电传感器按照计算出的电压阈值设置测量不同颗粒物直径的电压阈值；步骤4：用标准仪器测量上述被测气体中小于或等于设定直径的所有颗粒物的质量浓度，用光电传感器按照所述设定直径的颗粒对应的电压阈值测量被测气体，得到小于或等于设定直径的所有颗粒物在所对应的电压阈值下的信号值，然后根据质量浓度和信号值算出光电传感器的测量参数；步骤5：用测量参数对光电传感器进行设定，结合之前计算的不同颗粒物直径所对应的电压阈值，可用光电传感器测量不同类型、不同直径的颗粒物的质量浓度。

【技术特征摘要】
1.一种可测量多种颗粒物质量浓度的方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1：获得大量设定直径的颗粒，并得到包含了上述颗粒的被测气体，用光电传感器测量被测气体中上述颗粒，得到对应的测量值和与所述设定直径对应的电压阈值；步骤2：根据颗粒的设定直径和对应的电压阈值计算出其它直径所对应的电压阈值；步骤3：对光电传感器按照计算出的电压阈值设置测量不同颗粒物直径的电压阈值；步骤4：用标准仪器测量上述被测气体中小于或等于设定直径的所有颗粒物的质量浓度，用光电传感器按照所述设定直径的颗粒对应的电压阈值测量被测气体，得到小于或等于设定直径的所有颗粒物在所对应的电压阈值下的信号值，然后根据质量浓度和信号值算出光电传感器的测量参数；步骤5：用测量参数对光电传感器进行设定，结合之前计算的不同颗粒物直径所对应的电压阈值，可用光电传感器测量不同类型、不同直径的颗粒物的质量浓度。2.如权利要求1所述方法，其特征在于：在步骤1中,取涵盖设定范围的样本数所对应的电压值的最大值为电压阈值。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤4中，标准仪器测得的质量浓度为m，光电传感器测得的信号值为Sum，光电传感器的测量参数K＝m/Sum。4.如权利要求1所述的方法，其特征至于：在步骤5中，还包括对光电传感器设置不同的测量通道，在不同的测量通道中同时测量不同类型、不同直径的颗粒物的质量浓度。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤1中，所述大量设定直径的颗粒通过一标准粒子发生器产生。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤1中，所述大量设定直径的颗粒通过燃烧香烟产生。7.一种使用如权利要求1至4任一项所述的方法的可测量多种颗粒物质量浓度的系统，其特征在于：所述系统包括光电传感器和参数校正模块，该参数校正模块用来在所述光电传感器出厂前或使用前对所述光电传感器的测量参数进行校正，所述参数校正模块包括电压阈值设定单元和测量参数计算单元；所述电压阈值设定单元根据所述光电传感器测得的包括大量设定直径的颗粒的被测气体的测定值得到所述设...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘志强，熊友辉，何涛，杨伟，
申请(专利权)人：武汉四方光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42