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PM2.5傳感器工作原理

來(lái)源:青島嶗山電子儀器總廠   2020年07月08日 09:31  
  四大類傳感器原理介紹:
 
  1,光散射法
 
  光散射原理有LED光(普通光學(xué)),激光等原理,傳感器可以有效的探測(cè)出粒徑約0.5um以上顆粒,至此光散射法聽(tīng)著可靠性相對(duì)較低,然而又由于光散射原理探頭相對(duì)便宜,探頭易安裝,使用,做為監(jiān)測(cè)應(yīng)用相對(duì)合適,相對(duì)其它原理有較多的優(yōu)勢(shì),且應(yīng)用商選擇質(zhì)量較好,并相對(duì)穩(wěn)定,靈敏的探頭,數(shù)據(jù)可靠性大大增加!目前市面上光散射法應(yīng)用成熟普遍,是pm2.5監(jiān)測(cè)的較好選擇!
 
  2、重量法
 
  我國(guó)目前對(duì)大氣顆粒物的測(cè)定主要采用重量法。其原理是分別通過(guò)一定切割特征的采樣器,以恒速抽取定量體積空氣,使環(huán)境空氣中的PM2.5和PM10被截留在已知質(zhì)量的濾膜上,根據(jù)采樣前后濾膜的質(zhì)量差和采樣體積,計(jì)算出PM2.5和PM10的濃度。必須注意的是,計(jì)量顆粒物的單位ug/m3中分母的體積應(yīng)該是標(biāo)準(zhǔn)狀況下(0℃、101.3kPa)的體積,對(duì)實(shí)測(cè)溫度、壓力下的體積均應(yīng)換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積。
 
  環(huán)境空氣監(jiān)測(cè)中采樣環(huán)境及采樣頻率要按照HJ.T194的要求執(zhí)行。PM10連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀的采樣切割裝置一般設(shè)計(jì)成旋風(fēng)式,它在規(guī)定的流量下,對(duì)空氣中10um粒徑的顆粒物具有50%的采集效率、以下為其技術(shù)性能指標(biāo)表。
 
  3、微量振蕩天平法
 
  TEOM微量振蕩天平法是在質(zhì)量傳感器內(nèi)使用一個(gè)振蕩空心錐形管,在其振蕩端安裝可更換的濾膜,振蕩頻率取決于錐形管特征和其質(zhì)量。當(dāng)采樣氣流通過(guò)濾膜,其中的顆粒物沉積在濾膜上,濾膜的質(zhì)量變化導(dǎo)致振蕩頻率的變化,通過(guò)振蕩頻率變化計(jì)算出沉積在濾膜上顆粒物的質(zhì)量,再根據(jù)流量、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度和氣壓計(jì)算出該時(shí)段顆粒物標(biāo)志的質(zhì)量濃度。
 
  微量振蕩天平法顆粒物監(jiān)測(cè)儀由PM10采樣頭、PM2.5切割器、濾膜動(dòng)態(tài)測(cè)量系統(tǒng)、采樣泵和儀器主機(jī)組成。流量為1m3/h環(huán)境空氣樣品經(jīng)過(guò)PM10采樣頭和PM2.5切割器后,成為符合技術(shù)要求的顆粒物樣品氣體。樣品隨后進(jìn)入配置有濾膜動(dòng)態(tài)測(cè)量系統(tǒng)(FDMS)的微量振蕩天平法監(jiān)測(cè)儀主機(jī),在主機(jī)中測(cè)量樣品質(zhì)量的微量振蕩天平傳感器主要部件是一支一端固定,另一端裝有濾膜的空心錐形管,樣品氣流通過(guò)濾膜,顆粒物被收集在濾膜上。在工作時(shí)空心錐形管是處于往復(fù)振蕩的狀態(tài),它的振蕩頻率會(huì)隨著濾膜上收集的顆粒物的質(zhì)量變化發(fā)生變化,儀器通過(guò)準(zhǔn)確測(cè)量頻率的變化得到采集到的顆粒物質(zhì)量,然后根據(jù)收集這些顆粒物時(shí)采集的樣品體積計(jì)算得出樣品的濃度。
 
  4、Beta射線法/β射線法
 
  Beta射線儀則是利用Beta射線衰減的原理,環(huán)境空氣由采樣泵吸入采樣管,經(jīng)過(guò)濾膜后排出,顆粒物沉淀在濾膜上,當(dāng)β射線通過(guò)沉積著顆粒物的濾膜時(shí),Beta射線的能量衰減,通過(guò)對(duì)衰減量的測(cè)定便可計(jì)算出顆粒物的濃度。
 
  Beta射線法顆粒物監(jiān)測(cè)儀由PM10采樣頭、PM2.5切割器、樣品動(dòng)態(tài)加熱系統(tǒng)、采樣泵和儀器主機(jī)組成。流量為1m3/h的環(huán)境空氣樣品經(jīng)過(guò)PM10采樣頭和PM2.5切割器后成為符合技術(shù)要求的顆粒物樣品氣體。在樣品動(dòng)態(tài)加熱系統(tǒng)中,樣品氣體的相對(duì)濕度被調(diào)整到35%以下,樣品進(jìn)入儀器主機(jī)后顆粒物被收集在可以自動(dòng)更換的濾膜上。在儀器中濾膜的兩側(cè)分別設(shè)置了Beta射線源和Beta射線檢測(cè)器。隨著樣品采集的進(jìn)行,在濾膜上收集的顆粒物越來(lái)越多,顆粒物質(zhì)量也隨之增加,此時(shí)Beta射線檢測(cè)器檢測(cè)到的Beta射線強(qiáng)度會(huì)相應(yīng)地減弱。由于Beta射線檢測(cè)器的輸出信號(hào)能直接反應(yīng)顆粒物的質(zhì)量變化,儀器通過(guò)分析Beta射線檢測(cè)器的顆粒物質(zhì)量數(shù)值,結(jié)合相同時(shí)段內(nèi)采集的樣品體積,終得出采樣時(shí)段的顆粒物濃度。配置有膜動(dòng)態(tài)測(cè)量系統(tǒng)后,儀器能準(zhǔn)確測(cè)量在這個(gè)過(guò)程中揮發(fā)掉的顆粒物,使終報(bào)告數(shù)據(jù)得到有效補(bǔ)償,理接近于直實(shí)值。
 
  由于2,3,4等原理應(yīng)用比較困難并且價(jià)格較高!我們重點(diǎn)看下第1個(gè)的原理:
 
  光散射原理的PM2.5傳感有兩種
 
  紅外光
 
  激光器
 
  普通的、低價(jià)的光散射原理的PM2.5傳感器的原理是采用紅外光,對(duì)1微米以下的顆粒物尤其是濃度較低的時(shí)候很難產(chǎn)生準(zhǔn)確的散射判斷。而可以獲取單位體積內(nèi)空氣中0.3-2.5微米直徑顆粒物準(zhǔn)確濃度。
 

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