一种面向气溶胶粉尘粒径和浓度的自发生标定及检测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种面向气溶胶粉尘粒径和浓度的自发生标定及检测系统，包括气溶胶粉尘发生部分、标定部分和检测部分；利用氮气吹扫标准的已知粒径和浓度的气溶胶粉尘，同步稀释后形成气态样本，为粉尘检测装置提供了标定的标准源，解决了没有标准气溶胶粉尘发生装置的标定难题；在密封箱体里形成气溶胶粉尘粒径和浓度的空间和时间沉降状态，通过载玻片的布置采集获得运移规律，辅以设计的三维移动平台，使浓度采集口无死角到达箱体，在完成浓度标定的同时，一个装置可以同步检测气溶胶粉尘粒径和浓度，解决了气溶胶粉尘粒径的空间和时间运移规律获取，以及粒径和浓度同时测量的难题，该系统和方法结构简单、成本低，具有重要意义。具有重要意义。具有重要意义。

【技术实现步骤摘要】
一种面向气溶胶粉尘粒径和浓度的自发生标定及检测系统


[0001]本专利技术涉及粉尘检测领域，尤其涉及一种面向气溶胶粉尘粒径和浓度的自发生标定及检测系统。

技术介绍

[0002]随着工业的高速发展，工业排放的废气、废物越来越多，对人类和环境的破坏日益严重。在众多污染物中，粉尘的危害正在慢慢加大，应引起大家越来越多的重视。粉尘就是指悬浮在空气中粒径小于75μm的固体微粒，看不到、摸不到，对环境、生产、经济效益、人体健康等都有较大危害，故为了消除安全隐患、保护环境和健康、提高生产效率和经济效益，需要对其粒径和浓度进行检测。目前已经涌现了众多检测粉尘浓度和粒径的装置和方法，但尚没有一款粒径和浓度的同步检测系统。同时，由于粉尘的理化特性和影响因素，尚无法有效的提供有效的标定系统，无法为光声光谱检测粉尘浓度装置提供标定数据，也无法为基于图像处理的粉尘浓度检测提供标定依据。此外，无法获取气溶胶粉尘粒径和浓度的空间和时间运移规律，这些都是困扰粉尘精密检测和技术推广应用面临的难题和瓶颈。

技术实现思路

[0003]本专利技术的主要目的在于提供一种面向气溶胶粉尘粒径和浓度的自发生标定及检测系统，旨在解决以下技术问题：
[0004]1、没有发生标准气溶胶粉尘的装置，造成检测系统的标定难题；
[0005]2、气溶胶粉尘粒径和浓度无法同时测量；
[0006]3、无法获取气溶胶粉尘粒径和浓度的空间和时间运移规律；
[0007]4、无法为图像识别粉尘浓度提供标准样本进行标定。
[0008]为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一种面向气溶胶粉尘粒径和浓度的自发生标定及检测系统，包括气溶胶粉尘发生部分、标定部分和检测部分；利用氮气吹扫标准的已知粒径和浓度的气溶胶粉尘，同步稀释后形成模拟大气气溶胶粉尘的气态样本，为光声光谱浓度检测装置和图像识别粉尘装置提供标定标准源；在密封箱体里形成气溶胶粉尘粒径和浓度的空间和时间沉降状态，通过载玻片的布置采集获得运移规律；设计的三维移动平台，使浓度采集口无死角到达箱体，在完成浓度标定的同时，一个装置可以同步检测气溶胶粉尘粒径和浓度，该系统和方法结构简单、成本低。
[0009]进一步的，所述气溶胶粉尘发生部分包括发生器皿、发生器皿橡胶塞、连接玻璃弯管、雾化器皿橡胶塞、雾化器皿和发生气路，发生器皿通过发生器皿橡胶塞以嵌入方式密封连接于连接玻璃弯管，连接玻璃弯管通过雾化器皿橡胶塞以嵌入方式密封连接于雾化器皿，发生气路通过控制氮气对发生器皿和雾化器皿进行吹扫和雾化，最终输出已知浓度和粒径的气态气溶胶粉尘；
[0010]所述发生器皿包括气溶胶玻璃容器、气溶胶粉尘和吹风连接玻璃；
[0011]所述吹风连接玻璃插入气溶胶玻璃容器中，都是玻璃制品，熔融连接，插入高度高
于气溶胶粉尘的高度；
[0012]所述气溶胶粉尘可以为气溶胶标准发生液体，也可以为已知浓度和粒径的粉尘粉末；
[0013]所述雾化器皿包括环状玻璃气管、雾化器皿连接管和圆球状缓冲气管，都为玻璃气管，熔融连接；
[0014]所述环状玻璃气管位于雾化器皿的颈部，与雾化器皿连接管连通，雾化气体可通过雾化器皿连接管和环状玻璃气管后，进入雾化器皿完成立体吹扫雾化；
[0015]所述圆球状缓冲气管为雾化器皿的突起段，起到缓冲气流、充分稀释混合气溶胶粉尘的作用；
[0016]所述发生气路包括氮气、发生端流量计、发生端防静电软管、雾化端流量计、雾化端防静电软管和输出端防静电软管，氮气通过发生端流量计精确输出吹扫气体到发生端防静电软管，进而输出到吹风连接玻璃中，吹扫气溶胶粉尘，同时氮气通过雾化端流量计精确输出吹扫气体到雾化端防静电软管，进而输出到雾化器皿连接管中，雾化和稀释气溶胶粉尘；
[0017]所述输出端防静电软管输出雾化和稀释后的气溶胶粉尘，具体是已知粒径和浓度的气溶胶粉尘，经过发生端流量计和雾化端流量计的流量控制后，可得到新浓度的气溶胶粉尘，模拟大气粉尘浓度，用于精密粉尘检测仪器或方法的标定研究。
[0018]进一步的，所述标定部分包括密闭箱、空间采样控制装置、采集端、采样静电软管、浓度采样端、气溶胶粉尘发生端和相机探测口；
[0019]所述密闭箱为边长为50cm的透明亚克力正方体密闭箱，底面按3*3均匀分布设置9个沉降粉尘收集点，利用载玻片收集粉尘颗粒；
[0020]所述空间采样控制装置包括X向电机、X向丝杠、X向平台、Y向电机、Y向丝杠、Y向平台、Z向电机、Z向丝杠、Z向平台，X向电机和X向丝杠通过丝杠螺母方式控制X向平台的横向移动，Y向电机和Y向丝杠通过丝杠螺母方式控制Y向平台的纵向移动，Z向电机和Z向丝杠通过丝杠螺母方式控制Z向平台的上下移动，Y向电机、Y向丝杠和Y向平台固定在X向平台上，Z向电机、Z向丝杠和Z向平台固定在Y向平台上，整体呈现倒挂状态，实现采集端的空间无死角抵达；
[0021]所述采集端固定空间采样控制装置的Z向平台上，连接有采样静电软管于浓度采样端；
[0022]所述采样静电软管的长度大于86.6cm，即可以随采集端到达密闭箱的任意位置；
[0023]所述气溶胶粉尘发生端设置于密闭箱正方形底面中心处，对接输出端防静电软管；
[0024]所述相机探测口采用橡胶密封，中间可穿入圆环型相机端进行图像采样分析。
[0025]进一步的，所述检测部分包括光声光谱检测仪、引出静电软管、载玻片和采集摄像机，气溶胶粉尘发生部分传输到标定部分的标准已知粒径和浓度的气溶胶粉尘为光声光谱检测仪和采集摄像机提供了标定样品；
[0026]所述载玻片尺寸为7.62cm*2.54cm，可完成标准气溶胶粉尘的粒径自校正实验，即可完成粉尘空间沉降试验和粉尘时间沉降试验，进而和已知粒径进行比对研究，同时也可为检测未知气溶胶粉尘空间和时间沉降的方法；
[0027]所述粉尘空间沉降试验是在边长为50cm的透明亚克力正方体密闭箱中进行，底面设置9个沉降粉尘收集点，利用载玻片收集粉尘颗粒，当待测粉尘置于通风口，自密闭箱底面正中心处从下往上由高压氮气通风，确保粉尘充分扬起后结束通风，使其自行沉降，当沉降结束后，同时取出9个载玻片，盖上盖玻片后，将其置于显微镜下得到粉尘颗粒沉降图，显微镜图经过软件算法粒径识别后，进行定量分析并计算粉尘分散度；
[0028]所述粉尘时间沉降试验是在空间沉降试验的基础上，根据不同沉降时间，将载玻片分为三组，每组共9个载玻片，当结束高压氮气通样本的同时放入第一组载玻片并开始计时，30s后取出并放入第二组载玻片，再次间隔30s后取出并放入第三组载玻片，即三组载玻片的试验沉降时间段分别为0
‑
30s、30
‑
60s、60
‑
90s，沉降结束后对不同位置收集到的粉尘颗粒的处理及后续数据获取与上述空间沉降试验方案相同。
[0029]优选的，本专利技术的采集摄像机识别气溶胶粉尘浓度的方法包括以下步骤：
[0030]步骤1.气溶胶粉本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面向气溶胶粉尘粒径和浓度的自发生标定及检测系统，其特征在于：包括气溶胶粉尘发生部分、标定部分和检测部分；所述气溶胶粉尘发生部分包括发生器皿(101)、发生器皿橡胶塞(102)、连接玻璃弯管(103)、雾化器皿橡胶塞(104)、雾化器皿(105)和发生气路(106)，发生器皿(101)通过发生器皿橡胶塞(102)以嵌入方式密封连接于连接玻璃弯管(103)，连接玻璃弯管(103)通过雾化器皿橡胶塞(104)以嵌入方式密封连接于雾化器皿(105)，发生气路(106)通过控制氮气对发生器皿(101)和雾化器皿(105)进行吹扫和雾化，最终输出已知浓度和粒径的气态气溶胶粉尘；所述标定部分包括密闭箱(201)、空间采样控制装置、采集端(2011)、采样静电软管(2012)、浓度采样端(2013)、气溶胶粉尘发生端(2014)和相机探测口(2015)；所述检测部分包括光声光谱检测仪(301)、引出静电软管(302)、载玻片(303)和采集摄像机(304)，气溶胶粉尘发生部分传输到标定部分的标准已知粒径和浓度的气溶胶粉尘为光声光谱检测仪(301)和采集摄像机(304)提供了标定样品。2.如权利要求1所述的气溶胶粉尘发生部分，其特征在于：所述发生器皿(101)包括气溶胶玻璃容器(1011)、气溶胶粉尘(1012)和吹风连接玻璃(1013)；所述吹风连接玻璃(1013)插入气溶胶玻璃容器(1011)中，都是玻璃制品，熔融连接，插入高度高于气溶胶粉尘(1012)的高度；所述气溶胶粉尘(1012)可以为气溶胶标准发生液体，也可以为已知浓度和粒径的粉尘粉末；所述雾化器皿(105)包括环状玻璃气管(1051)、雾化器皿连接管(1052) 和圆球状缓冲气管(1053)，都为玻璃气管，熔融连接；所述环状玻璃气管(1051)位于雾化器皿(105)的颈部，与雾化器皿连接管(1052)连通，雾化气体可通过雾化器皿连接管(1052)和环状玻璃气管(1051)后，进入雾化器皿(105)完成立体吹扫雾化；所述圆球状缓冲气管(1053)为雾化器皿(105)的突起段，起到缓冲气流、充分稀释混合气溶胶粉尘的作用；所述发生气路(106)包括氮气(1061)、发生端流量计(1062)、发生端防静电软管(1063)、雾化端流量计(1064)、雾化端防静电软管(1065)和输出端防静电软管(1066)，氮气(1061)通过发生端流量计(1062)精确输出吹扫气体到发生端防静电软管(1063)，进而输出到吹风连接玻璃(1013)中，吹扫气溶胶粉尘(1012)，同时氮气(1061)通过雾化端流量计(1064)精确输出吹扫气体到雾化端防静电软管(1065)，进而输出到雾化器皿连接管(1052)中，雾化和稀释气溶胶粉尘；所述输出端防静电软管(1066)输出雾化和稀释后的气溶胶粉尘，具体是已知粒径和浓度的气溶胶粉尘(1012)，经过发生端流量计(1062)和雾化端流量计(1064)的流量控制后，可得到新浓度的气溶胶粉尘，模拟大气粉尘浓度，用于精密粉尘检测仪器或方法的标定研究。3.如权利要求1所述的标定部分，其特征在于：所述密闭箱(201)为边长为50cm的透明亚克力正方体密闭箱，底面按3*3均匀分布设置9个沉降粉尘收集点，利用载玻片收集粉尘颗粒；
所述空间采样控制装置包括X向电机(202)、X向丝杠(203)、X向平台(204)、Y向电机(205)、Y向丝杠(206)、Y向平台(207)、Z向电机(208)、Z向丝杠(209)、Z向平台...

【专利技术属性】
技术研发人员：靳华伟，卢文龙，潘成岭，石建军，潘泽，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：