本发明专利技术的一种基于热沉积原理的气溶胶带电量测量装置，包括热沉积模块、微电流测量模块和采样模块。热沉积模块由热金属片、冷金属片、热沉积外壳、陶瓷加热片、热电偶和水冷装置构成；微电流测量模块由电磁屏蔽外壳、微电流测量电路板和弹簧探针构成；采样模块由三通电磁阀和超细颗粒物过滤器构成。热沉积模块的功能是将高温采样气体中的带电超细颗粒物收集在冷金属片上，并且将其所带电荷引入微电流测量模块；微电流测量模块的功能是测量热沉积模块收集的超细颗粒物所带电荷总量；采样模块的功能是减少微电流测量模块零点波动带来的测量误差，提高测量精度。本发明专利技术能够实现高温采样气体中超细颗粒物带电量的准确测量。样气体中超细颗粒物带电量的准确测量。样气体中超细颗粒物带电量的准确测量。
【技术实现步骤摘要】
基于热沉积原理的气溶胶带电量测量装置
[0001]本专利技术涉及移动污染源超细颗粒物排放检测
，具体涉及一种基于热沉积原理的气溶胶带电量测量装置。
技术介绍
[0002]机动车排放超细颗粒物已成为大气污染防治的重点之一。一方面,机动车排放超细颗粒物的数浓度和表面积高,化学成分复杂,对人体健康、大气能见度、全球气候等均有重要影响；另一方面,大量的超细颗粒物,会在一定的大气条件下吸湿增长,可能会直接形成灰霾污染。机动车排放超细颗粒物的数浓度的准确测量,对发动机燃烧过程机理研究、大气污染控制等都具有重要意义。
[0003]然而，当前对机动车排放超细颗粒物数浓度的测量均需要配备复杂采样装置，如热稀释、冷稀释和除水装置等，增大了颗粒物数浓度的测量误差，降低了系统的便携性和稳定性。其主要原因是，目前的粒子计数装置，无论是传统的气溶胶静电计还是凝结核粒子计数器，均难以实现高温直接测量。其中，凝结核粒子计数器中的过饱和增长模块对采样气体的温度进行严格的控制，难以实现高温直接测量；而传统的气溶胶静电计中微电流测量电路对温度敏感，温度变化会引起静电计零点波动造成错误的测量结果，过高的温度也会导致关键电子元器件性能变差甚至损坏。因此，需要设计一种微电流测量精度不受高温影响，并且能够直接测量高温采样气体的气溶胶带电量测量装置及方法。
技术实现思路
[0004]本专利技术提出的一种基于热沉积原理的气溶胶带电量测量装置，能够解决现有技术中存在的不足，实现高温采样气体中超细颗粒物带电量的准确测量。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：
[0006]一种基于热沉积原理的气溶胶带电量测量装置，包括热沉积模块、微电流测量模块和采样模块，采样模块与热沉积模块连通，采样气体依次通过采样模块和热沉积模块后离开装置，采样气体中的超细颗粒物在热沉积模块中沉积，不随采样气体离开装置；热沉积模块与微电流测量模块之间气路不通，而是通过铜探针相连。
[0007]进一步地，所述热沉积模块包括热金属片、冷金属片、热沉积外壳、陶瓷加热片、热电偶和水冷装置构成；热金属片与冷金属片通过PEEK螺丝相连固定，并且通过云母垫片限定热金属片与冷金属片之间的距离；热金属片与陶瓷加热片通过PEEK螺丝相连固定，并且通过云母垫片限定热金属片与热沉积外壳之间的距离；陶瓷加热片与热金属片紧贴，热电偶插入热金属片中，通过继电器调制陶瓷加热片的功率并且结合热电偶测温反馈进行PID控制；水冷装置与热沉积外壳紧贴。
[0008]进一步地，所述微电流测量模块包括电磁屏蔽外壳、微电流测量电路板和弹簧探针；微电流测量电路板通过螺丝固定在电磁屏蔽外壳中；弹簧探针焊于电路板正中心。
[0009]进一步地，所述采样模块由三通电磁阀和超细颗粒物过滤器构成；三通电磁阀一
端悬空，为带电颗粒物入口；一端与超细颗粒物过滤器相连，为洁净空气入口；另一端与热金属片相连。
[0010]进一步地，所述热金属片和所述冷金属片之间的云母垫片厚度小于等于1.5mm；
[0011]所述冷金属片与所述热沉积外壳之间通过导热硅胶片填充、连接，且导热硅胶片的厚度小于等于1mm；
[0012]所述热金属片与所述热沉积外壳之间的云母垫片厚度大于等于0.5mm。
[0013]进一步地，所述热金属片的温度通过陶瓷加热片和热电偶控制在100℃～200℃中的某一值；所述水冷装置中以固定流量通入0℃冰水。
[0014]进一步地，所述热沉积模块与所述微电流测量模块同轴，并且通过热沉积模块下方的内螺纹和微电流测量模块上方的外螺纹连接、固定。
[0015]进一步地，所述微电流测量模块中的弹簧探针总长长于微电流测量电路板到冷金属片的距离。
[0016]进一步地，所述采样模块中的三通电磁阀与热金属片之间采用耐热导电材质管路连接，且管路总长不超过10cm；三通电磁阀与超细颗粒物过滤器之间采用耐热导电材质管路连接，且管路总长不超过10cm。
[0017]另一方面，本专利技术还公开一种基于热沉积原理的气溶胶带电量测量方法，采用上述的基于热沉积原理的气溶胶带电量测量装置，包括以下步骤：
[0018](1)将所述三通电磁阀的带电颗粒物入口与采样气体连接，并且将三通电磁阀工作状态设定为0；将所述热沉积外壳上的采样气体出口与外置气泵相连，并将流量设定在0.4L/min～1L/min的某值；
[0019](2)保持0℃冰水通入所述水冷装置；保持微电流测量模块以10Hz的频率测量电流；开启热金属片的温度控制，将热金属片加热、稳定于预设温度值；
[0020](3)待热金属片温度稳定、微电流测量模块零点稳定后，停止加热，热金属片自然散热；随后的0～3X秒内进行步骤(4)～(6)；
[0021](4)步骤(3)之后的0～X秒内，因三通电磁阀接通超细颗粒物过滤器，此时微电流测量模块测得的电流为零点；记录有效的“电流值
‑
时间”，形成集合，记为O1，并且将三通电磁阀工作状态设定为1；
[0022](5)步骤(3)之后的X～2X秒内，采样气体通过三通电磁阀进入热沉积模块，在热涌效应的作用下沉积于冷金属片并且丢失电荷，形成电流；记录有效的“电流值
‑
时间”，形成集合，记为Q，并且将三通电磁阀工作状态设定为0；
[0023](6)步骤(3)之后的2X～3X秒内，因三通电磁阀接通超细颗粒物过滤器，此时微电流测量模块测得的电流为零点；记录有效的“电流值
‑
时间”，形成集合，记为O2；
[0024](7)根据O1和O2内的点做二次函数拟合，得到微电流测量模块零点曲线L0；根据Q
‑
L0可得去除零点后的电流测量值；
[0025](8)重复步骤(2)～(7)，以设定的时间频率测量采样气体中的超细颗粒物带电量
[0026]由上述技术方案可知，本专利技术的基于热沉积原理的气溶胶带电量测量装置具有以下有益效果：
[0027]和现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0028](1)本专利技术所述的基于热沉积原理的气溶胶带电量测量装置，在结构上将颗粒物
收集区域和微电流测量区域分开，使收集区域的高温不再影响颗微电流测量电路板，实现高温采样气体中超细颗粒物带电量的测量。
[0029](2)本专利技术所述的基于热沉积原理的气溶胶带电量测量装置，能够在测量超细颗粒物带电量的同时将颗粒物收集在冷金属片上，收集所得的颗粒物可以用于进一步的理化性质分析。
[0030](3)本专利技术所述的基于热沉积原理的气溶胶带电量测量方法，通过对所述采样模块的操作，能够在实际测量中推算静电计零点曲线，减小零点波动所带来的测量误差。
附图说明
[0031]图1是本专利技术中基于热沉积原理的气溶胶带电量测量装置的结构示意图；
[0032]其中：1、热金属片，2、冷金属片，3、热沉积外壳，4、电磁屏蔽外壳，5、微电流测量电路板，6、弹簧探针，7、陶瓷本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于热沉积原理的气溶胶带电量测量装置，包括热沉积模块、微电流测量模块和采样模块，其特征在于：采样模块与热沉积模块连通，采样气体依次通过采样模块和热沉积模块后离开装置，采样气体中的超细颗粒物在热沉积模块中沉积，不随采样气体离开装置；热沉积模块与微电流测量模块之间气路不通，而是通过铜探针相连。2.根据权利要求1所述的基于热沉积原理的气溶胶带电量测量装置，其特征在于：所述热沉积模块包括热金属片、冷金属片、热沉积外壳、陶瓷加热片、热电偶和水冷装置构成；热金属片与冷金属片通过PEEK螺丝相连固定，并且通过云母垫片限定热金属片与冷金属片之间的距离；热金属片与陶瓷加热片通过PEEK螺丝相连固定，并且通过云母垫片限定热金属片与热沉积外壳之间的距离；陶瓷加热片与热金属片紧贴，热电偶插入热金属片中，通过继电器调制陶瓷加热片的功率并且结合热电偶测温反馈进行PID控制；水冷装置与热沉积外壳紧贴。3.根据权利要求1所述的基于热沉积原理的气溶胶带电量测量装置，其特征在于：所述微电流测量模块包括电磁屏蔽外壳、微电流测量电路板和弹簧探针；微电流测量电路板通过螺丝固定在电磁屏蔽外壳中；弹簧探针焊于电路板正中心。4.根据权利要求1所述的基于热沉积原理的气溶胶带电量测量装置，其特征在于：所述采样模块由三通电磁阀和超细颗粒物过滤器构成；三通电磁阀一端悬空，为带电颗粒物入口；一端与超细颗粒物过滤器相连，为洁净空气入口；另一端与热金属片相连。5.根据权利要求1所述的基于热沉积原理的气溶胶带电量测量装置，其特征在于：所述热金属片和所述冷金属片之间的云母垫片厚度小于等于1.5mm；所述冷金属片与所述热沉积外壳之间通过导热硅胶片填充、连接，且导热硅胶片的厚度小于等于1mm；所述热金属片与所述热沉积外壳之间的云母垫片厚度大于等于0.5mm。6.根据权利要求1所述的基于热沉积原理的气溶胶带电量测量装置，其特征在于：所述热金属片的温度通过陶瓷加热片和热电偶控制在100℃～200℃中的某一值；所述水冷装置中以固定流量通入0℃冰水。7.根据权利要求1所述的基于热沉积原理的气溶胶带电量测量装置，其特征在于：所述热沉积模块与所述微电流测量模块同轴，并且通过热沉积模块下方的内螺纹和微电流测量模块上方的外螺纹连接、固定。8....
【专利技术属性】
技术研发人员：桂华侨，康士鹏，余同柱，杨义新，程寅，魏秀丽，陈大仁，刘建国，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。