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顆粒物傳感器在在線監(jiān)測(cè)儀的測(cè)量原理

時(shí)間:2020-09-30 16:15:02來(lái)源: 作者:勒夫邁 點(diǎn)擊:
近年來(lái), PM2.5/PM10/TSP等細(xì)顆粒物成為空氣污染的主要因素,多數(shù)城市已在開(kāi)展細(xì)顆粒物在線監(jiān)測(cè)工作。由于其價(jià)格低廉、攜帶方便等優(yōu)點(diǎn),目前顆粒物傳感器受到大眾的青睞。現(xiàn)有的顆粒物傳感器的測(cè)量原理有電學(xué)原理、光學(xué)原理,其中光學(xué)原理主要包括紅外和激光。

近年來(lái), PM2.5/PM10/TSP等細(xì)顆粒物成為空氣污染的主要因素,多數(shù)城市已在開(kāi)展細(xì)顆粒物在線監(jiān)測(cè)工作。由于其價(jià)格低廉、攜帶方便等優(yōu)點(diǎn),目前顆粒物傳感器受到大眾的青睞。現(xiàn)有的顆粒物傳感器的測(cè)量原理有電學(xué)原理、光學(xué)原理,其中光學(xué)原理主要包括紅外和激光。

顆粒物傳感器在在線監(jiān)測(cè)儀的測(cè)量原理

一、電學(xué)原理

電學(xué)顆粒物傳感器主要是利用顆粒氣溶膠單極擴(kuò)散充電技術(shù),通過(guò)測(cè)量帶電顆粒電流實(shí)現(xiàn)對(duì)顆粒的監(jiān)控。感應(yīng)器有兩個(gè)入口氣流:純化的壓縮空氣(1.5 bar)和氣溶膠取樣氣體。通過(guò)電暈針將壓縮空氣流導(dǎo)入一個(gè)封閉的空間,使其釋放出恒定的電流,然后,帶正離子的氣流通過(guò)電暈放電進(jìn)入一個(gè)排氣裝置。

空氣懸浮傳感裝置則主要是通過(guò)帶有抽氣泵的空氣流來(lái)吸入的。空氣懸浮試樣與氣泵內(nèi)的空氣氣流充分混合,使充電器釋放出的離子可以附著在空氣懸浮顆粒上,包括試樣氣體。混合物中剩余的自由離子被一個(gè)離子阱吸收,帶電粒子隨氣流從傳感器中流出。由于顆粒或部分顆粒是單極帶電的,所以它們?cè)谳敵鰝鞲衅鲿r(shí)帶有電荷。

二、紅外原理

紅外線光強(qiáng)度非常微弱,在測(cè)量顆粒時(shí)強(qiáng)度不足,可用濁度法代替。所謂濁度法,就是一邊是發(fā)射光線,另一邊接收,空氣越渾濁光線損失掉的能量就越大,由此來(lái)判定目前的空氣濁度。實(shí)際上這種方法是不能夠準(zhǔn)確測(cè)量PM2.5的,甚至光線的發(fā)射、接收部分一旦被靜電吸附的粉塵覆蓋,就會(huì)直接導(dǎo)致測(cè)量不精準(zhǔn)。這種方法做出來(lái)的傳感器只能定性測(cè)量,因?yàn)閿?shù)值會(huì)飄,不能定量測(cè)量。

三、激光原理

以激光散射原理為基礎(chǔ)的測(cè)量技術(shù)是應(yīng)用最為廣泛的顆粒測(cè)量技術(shù)。這是一種光學(xué)方法,但與顯微鏡法的光學(xué)成像原理不同。光散的理論基礎(chǔ)是米散理論,它的反推法可以得到顆粒的質(zhì)量濃度,反推法需要借助顆粒的有關(guān)參數(shù)才能實(shí)現(xiàn)。顆粒在陽(yáng)光照射下會(huì)產(chǎn)生散射光,在其不變的條件下,顆粒散射光的強(qiáng)度可以表示其質(zhì)量濃度。近幾年來(lái),以光散射原理為基礎(chǔ)的便攜式顆粒傳感器已成為環(huán)境空氣監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的新型監(jiān)測(cè)設(shè)備,它的出現(xiàn)引領(lǐng)并占據(jù)了新一代監(jiān)測(cè)儀器的發(fā)展方向。

激光散射原理是利用激光照射空氣中懸浮顆粒產(chǎn)生散射,同時(shí)將散射光收集到特定的角度,得到散射光強(qiáng)隨時(shí)間變化的曲線。然后,采用基于米氏(MIE)理論的算法,微處理器得到顆粒等效粒徑和單位體積內(nèi)不同顆粒大小的顆粒數(shù)。

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