基于压差法的大气微颗粒物浓度自动连续检测装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于压差法测量大气颗粒物技术领域，提出了一种基于压差法的大气微颗粒物浓度自动连续检测装置，包括采样系统和与采样系统转动配合的滤膜系统，以及用固定滤膜系统的夹持系统，与滤膜系统电连接的计算机系统，与采样系统和夹持系统电连接的控制系统。利用滤膜系统的旋转功能实现滤膜的自动连续更换，利用电磁夹的通电相吸原理，使用微型控制器对滤膜实现固定，随后流量气泵以固定流速吸入大气空气，使大气中的微颗粒物在滤膜上沉降，将压力传感器的数据输入计算机系统并获得最终大气中颗粒物浓度。中颗粒物浓度。中颗粒物浓度。

【技术实现步骤摘要】
基于压差法的大气微颗粒物浓度自动连续检测装置


[0001]本专利技术属于压差法测量大气颗粒物
，具体涉及一种基于压差法的大气微颗粒物浓度自动连续检测装置。

技术介绍

[0002]近十年来，我国工业化发展迅速，各大中小制造业作业场所产尘量和产尘种类均不断增加，这些在生产加工过程中产生的粉尘会极大地影响作业场所工人的健康问题，因此许多粉尘成分和浓度检测装置不断被开发出来。然而，由于目前拥有的技术对大气粉尘浓度和成分测量多要求长时间采集空气样本，并需要人工手动操控和更换采集设备，造成企业的人力成本上升，科研院所投入的时间成本与实验产出不成比例等问题。针对上述问题，需要对目前工业作业场所和科研院所使用的样本采集类粉尘检测仪器进行自动化更新，并选择更为简单的检测方法，不断提高检测仪器的自动化水平，进而解放人力资源，提升生产和科研效率。
[0003]目前国内常见的大气微颗粒物监测方法主要有两大类：手工监测和自动监测。
[0004]手工监测主要指利用大气微颗粒物采样器连续抽取一定时间间隔(如24h)的大气，并用玻璃纤维或者聚四氟乙烯滤膜将大气中的微颗粒物截留，再用分析天平进行称重的分析方法。虽然手工监测具有成本低、操作模式简单的优点，但是其存在滤膜长时间暴露后导致大气微颗粒物中的半挥发组分挥发而造成的测量误差、费时费力等问题。
[0005]自动监测法是利用自动监测仪器连续采样并进行质量浓度计算的监测方法，按照测量原理可分为β射线法、振荡天平法、光散射法和压差法等。
[0006]β射线法的基本原理是利用沉积在滤膜上的颗粒物对C14释放的β射线的衰减量来检测大气颗粒物质量浓度，该方法具有测量准确度高，维护量小和成本低等优点，但是其时间分辨率较低，通常只能使用每小时平均值。
[0007]振荡天平法又称为微量石英振荡天平法，其原理为当含尘空气通过滤膜从振荡管中心流过时，空气中的粉尘会积累在滤膜上，改变振荡系统的质量，从而改变整个振荡系统的固有频率，在此基础上测量含尘气流通过前后的锥形石英管的振动频率变化，可以由建立的数学模型计算出滤膜上附着的粉尘质量以及粉尘质量浓度，该方法的主要优点在于灵敏度高、准确度高、时间分辨率高，但是其存在维护成本高、受粘附影响和过载问题限制、受湿度影响较大等问题。
[0008]光散射法是利用离子的散射光测量一定粒度范围内的颗粒物粒度和数量浓度，然后通过标定将其转化为质量浓度的一种测量方法，这种方法灵敏度高，响应速度快，但是测量准确度较低。
[0009]压差法的基本原理是利用固定在滤膜两侧的压力传感器，对采样过程中滤膜两端压力的变化进行实时监测，并由建立的数学模型得到所检测大气中微颗粒物的质量浓度。这种方法可以得到样品采集过程中的压力动态变化过程，并不断获取数据从而对所得结果进行更为精确地校正。该方法灵敏度高，结果准确度高，成本较低，但获取结果时间较长。
[0010]基于以上的背景分析和方法分析，本专利技术将以压差法为基本原理，自主设计和制备一款基于压差法的大气微颗粒物浓度自动连续检测装置，可实现近三小时的大气颗粒物粉尘连续自动测量、数据收集和分析等功能。

技术实现思路

[0011]本专利技术旨在解决
技术介绍
中记载的问题，提供一种基于压差法的大气微颗粒物浓度自动连续检测装置。
[0012]为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种基于压差法的大气微颗粒物浓度自动连续检测装置，包括采样系统和与采样系统转动配合的滤膜系统，以及用固定滤膜系统的夹持系统，与滤膜系统电连接的计算机系统，与采样系统和夹持系统电连接的控制系统。
[0013]基于压差法的大气微颗粒物浓度自动连续检测装置，包括如下测量步骤：
[0014]步骤1，将权利要求1～7所述的装置放置于测量环境中，使气流采样管道暴露在采样环境，在控制系统的控制下，含有粉尘颗粒物的大气由流量气泵的抽吸作用经采样头吸入，微颗粒物在通过采样头时被筛选，并在流量气泵均匀流速的吸入过程中均匀通过上气流采样管和下气流采样管；
[0015]步骤2，空气采样样品中的颗粒物被截留并造成滤膜两侧气压的不同，压力传感器获得实时数据并传输给计算机系统，且得到随着采样时间的增加，滤膜两侧压力值的变化数据；
[0016]步骤3，微型控制器控制流量气泵停止工作、电磁夹松开、旋转电机带动转动轴和滤膜匣旋转60
°
，随后再次闭合电磁夹，启动流量气泵，实现大气微颗粒物浓度的连续自动监测。
[0017]在本专利技术的一种优选实施方式中，滤膜系统包括呈圆形的滤膜匣，滤膜匣上沿其圆心设置有若干圆形的滤膜，滤膜匣同轴固定连接有转动轴，转动轴连接有驱动件，驱动件与控制系统电连接。
[0018]在本专利技术的一种优选实施方式中，滤膜匣的直径为120mm且高度为15mm，滤膜的直径为30mm且高度为6mm。
[0019]在本专利技术的一种优选实施方式中，滤膜匣上设置有若干插口，夹持系统包括位于滤膜匣上方和下方的电磁夹，电磁夹上均固定连接有插轴，插轴与插孔竖向滑动配合，电磁夹与控制系统电连接。
[0020]在本专利技术的一种优选实施方式中，采样系统包括采集头和与采集头连通的上气流采样管，上气流采样管下方设置于下气流采样管，下气流采样管与流量气泵连通，滤膜位于上气流采样管和下气流采样管之间，下气流采样管和上气流采样管内均固定连接有与计算机系统电连接的压力传感器。
[0021]在本专利技术的一种优选实施方式中，滤膜远离转动轴的一侧延长10mm且贯穿滤膜匣。
[0022]在本专利技术的一种优选实施方式中，滤膜至少为6个且相邻滤膜之间的间隔角度为60
°
。
[0023]在本专利技术的一种优选实施方式中，步骤1中，采样头入口处覆盖有疏水滤网。
[0024]在本专利技术的一种优选实施方式中，步骤1至步骤3的测量时间为30min。
[0025]本专利技术的原理及其有益效果：本专利技术在插入所有滤膜夹和设置好装置各参数后，可实现连续数小时的连续自动监测，每隔固定时间通过滤膜系统自动更换采集所用的滤膜，并且已采集滤膜可以随时取下并更换新的滤膜，实现更长时间，更准确的连续监测。结合压差法，该装置将滤膜两侧的大气压力数据实时传输给计算机系统，从而更好的获得空气颗粒物浓度的动态变化过程并在后续结合实验室滤膜分析的结果进行同步校正和对比。
[0026]本专利技术的具有如下优势：(1)可以实现3小时连续自动监测，减少操作步骤，提升效率；(2)实验结果准确，经过校正后可大幅提升测量精度；(3)设备体积小，便携，满足户外测量需求；(4)成本低廉，唯一的消耗品为滤膜；(5)可根据实地实时需要设置测量时间，提供更多测量范围选择。
[0027]本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0028]本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0029]图1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于压差法的大气微颗粒物浓度自动连续检测装置，其特征在于，包括采样系统和与采样系统转动配合的滤膜系统，以及用固定滤膜系统的夹持系统，与滤膜系统电连接的计算机系统，与采样系统和夹持系统电连接的控制系统。2.如权利要求1所述的基于压差法的大气微颗粒物浓度自动连续检测装置，其特征在于，滤膜系统包括呈圆形的滤膜匣，滤膜匣上沿其圆心设置有若干圆形的滤膜，滤膜匣同轴固定连接有转动轴，转动轴连接有驱动件，驱动件与控制系统电连接。3.如权利要求2所述的基于压差法的大气微颗粒物浓度自动连续检测装置，其特征在于，滤膜匣的直径为120mm且高度为15mm，滤膜的直径为30mm且高度为6mm。4.如权利要求3所述的基于压差法的大气微颗粒物浓度自动连续检测装置，其特征在于，滤膜匣上设置有若干插口，夹持系统包括位于滤膜匣上方和下方的电磁夹，电磁夹上均固定连接有插轴，插轴与插孔竖向滑动配合，电磁夹与控制系统电连接。5.如权利要求4所述的基于压差法的大气微颗粒物浓度自动连续检测装置，其特征在于，采样系统包括采集头和与采集头连通的上气流采样管，上气流采样管下方设置于下气流采样管，下气流采样管与流量气泵连通，滤膜位于上气流采样管和下气流采样管之间，下气流采样管和上气流采样管内均固定连接有与计算机系统电连接的压力传感器。6.如权利要求5所述的基于压差法的大气微颗粒物浓度自动连续检...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑丽娜，宣鹏，周福宝，黄婧，张月申，陈一凡，陈伟业，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：