專利名稱：差分振蕩天平法大氣顆粒物在線監(jiān)測(cè)方法及監(jiān)測(cè)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一個(gè)環(huán)境監(jiān)測(cè)方法與設(shè)備，具體是一種應(yīng)用于環(huán)境污染自動(dòng)監(jiān)測(cè)的大氣顆粒物在線監(jiān)測(cè)方法與儀器。
背景技術(shù)：
目前振蕩天平法大氣顆粒物在線監(jiān)測(cè)儀因?yàn)槠淠軌驅(qū)Υ髿忸w粒物進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、且測(cè)量精度高、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)等特點(diǎn)在環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域被廣泛使用。
大氣顆粒物中含有大量的有機(jī)物、無(wú)機(jī)物、礦物質(zhì)(碳、硅、硝酸銨、草酸等)，其中有一些物質(zhì)是揮發(fā)性或半揮發(fā)性的(比如硝酸銨)，而溫度越高它們的揮發(fā)性就越強(qiáng)。
振蕩天平法大氣顆粒物在線監(jiān)測(cè)儀的采樣氣體、濾膜、振蕩管都工作在50°的固定溫度下，在這個(gè)溫度下，許多沉積在濾膜上的半揮發(fā)性顆粒物漸漸開(kāi)始揮發(fā)，這樣就嚴(yán)重影響了濾膜對(duì)采樣顆粒物的保持效率，所以測(cè)量所得到的數(shù)據(jù)無(wú)法真實(shí)反映大氣中存在的揮發(fā)性和半揮發(fā)性顆粒物的濃度。
不僅是振蕩天平法大氣顆粒物在線監(jiān)測(cè)儀存在以上問(wèn)題，事實(shí)上所有通過(guò)濾膜采樣大氣顆粒物的方法和監(jiān)測(cè)儀都存在以上問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種差分振蕩天平法大氣顆粒物在線監(jiān)測(cè)方法與監(jiān)測(cè)儀，通過(guò)對(duì)雙質(zhì)量傳感器對(duì)濾膜上揮發(fā)和半揮發(fā)性物質(zhì)的揮發(fā)過(guò)程所帶來(lái)的測(cè)量誤差進(jìn)行校準(zhǔn)，完全解決了已有技術(shù)中的問(wèn)題。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下差分振蕩天平法大氣顆粒物在線監(jiān)測(cè)方法氣泵抽吸空氣為整個(gè)氣路提供動(dòng)力，空氣首先經(jīng)過(guò)空氣顆粒物切割頭過(guò)濾后，分成三路，其中第一路由流量控制器6控制，用以平衡總進(jìn)氣流量。第二路、第三路氣流為采樣流量，它的流量由流量控制器7、8控制，氣流分別經(jīng)過(guò)靜電除塵器、質(zhì)量傳感器。正常測(cè)量時(shí)， 二個(gè)質(zhì)量傳感器同時(shí)測(cè)量，而二個(gè)靜電除塵器以一個(gè)固定時(shí)間t為周期交替工作，計(jì)算時(shí)間周期t內(nèi)每個(gè)質(zhì)量傳感器測(cè)量到的顆粒物的質(zhì)量數(shù)據(jù)，最后計(jì)算得到在時(shí)間周期t內(nèi)空氣中的非揮發(fā)性顆粒物和揮發(fā)性顆粒物質(zhì)量的總和。
差分振蕩天平法大氣顆粒物在線監(jiān)測(cè)儀，包括PM10切割頭，靜電除塵器，流量控制器，振蕩天平質(zhì)量傳感器、氣泵等。其特征在于所述的PM10切割頭分別和一個(gè)流量控制器和二個(gè)靜電除塵器相互并聯(lián)構(gòu)成的支路聯(lián)通，二個(gè)靜電除塵器中分別安裝有質(zhì)量傳感器，質(zhì)量傳感器分別和另外二個(gè)流量控制器聯(lián)通，前述三個(gè)流量控制器均和氣泵聯(lián)通。
本發(fā)明正常測(cè)量時(shí)，兩個(gè)質(zhì)量傳感器同時(shí)測(cè)量，而兩個(gè)靜電除塵器在一個(gè)固定時(shí)間t為周期交替工作，比如，開(kāi)始時(shí)靜電除塵器(2)工作，靜電除塵器(3)停止工作；一個(gè)時(shí)間周期t后，靜電除塵器(2)停止工作，靜電除塵器(3)開(kāi)始工作。在時(shí)間周期t內(nèi)每個(gè)振蕩天平質(zhì)量傳感器測(cè)量到的顆粒物的質(zhì)量數(shù)據(jù)可以由以下公式表達(dá)。假設(shè)在當(dāng)前時(shí)間周期t內(nèi)，靜電除塵器(2)開(kāi)始工作，靜電除塵器(3)停止工作，則質(zhì)量傳感器(4)測(cè)量到的數(shù)據(jù)可以由下式表示M4eff＝Mpnv+Mpv-βMpv±Mf±MT式中M4eff——在時(shí)間間隔t內(nèi)傳感器4測(cè)量的有效質(zhì)量數(shù)據(jù)；Mpnv——在時(shí)間間隔t內(nèi)沉積到濾膜上非揮發(fā)性顆粒物質(zhì)量βMpv——在時(shí)間間隔t內(nèi)沉積到濾膜上揮發(fā)性和半揮發(fā)性顆粒物質(zhì)量Mf——在時(shí)間間隔t內(nèi)濾膜對(duì)濾膜上顆粒物質(zhì)量的影響MT——在時(shí)間間隔t內(nèi)溫度等其它因素對(duì)濾膜上顆粒物質(zhì)量的影響質(zhì)量傳感器(5)測(cè)量到的數(shù)據(jù)可以由下式表示M5eff＝-βMpv±Mf±MT式中M5eff——在時(shí)間間隔t內(nèi)傳感器(5)測(cè)量的有效質(zhì)量數(shù)據(jù)；因此Meff＝M2eff—M3eff＝Mpnv+Mpv式中Meff——在時(shí)間間隔t內(nèi)測(cè)量得到的空氣中的非揮發(fā)性顆粒物和揮發(fā)性顆粒物質(zhì)量的總和；在正常工作時(shí)，氣流經(jīng)過(guò)PM10切割頭，粒徑小于10um的顆粒物隨氣流通過(guò)，而粒徑大于10um的顆粒物被切割出氣流。流量控制器6、7、8控制整個(gè)系統(tǒng)的三路流量，使之準(zhǔn)確、恒定。氣泵為系統(tǒng)提供氣流動(dòng)力。
本發(fā)明所測(cè)量得到的數(shù)據(jù)能夠真實(shí)反映大氣中存在的揮發(fā)性和半揮發(fā)性顆粒物的濃度，準(zhǔn)確性高。


圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)原理示意圖。
具體實(shí)施例方式
差分振蕩天平法大氣顆粒物在線監(jiān)測(cè)方法氣泵抽為整個(gè)氣路提供動(dòng)力；空氣流首先經(jīng)過(guò)PM10切割頭1切割后，分成三路，其中第一路經(jīng)過(guò)流量控制器6進(jìn)入氣泵9，第二路(第三路)分別經(jīng)過(guò)依次靜電除塵器2(靜電除塵器3)、質(zhì)量傳感器4(質(zhì)量傳感器5)、流量控制器7(流量控制器8)串聯(lián)支路進(jìn)入前述的同一氣泵9。
正常測(cè)量時(shí)，兩個(gè)振蕩天平質(zhì)量傳感器同時(shí)測(cè)量，而兩個(gè)靜電除塵器在一個(gè)固定時(shí)間t為周期交替工作，比如，開(kāi)始時(shí)靜電除塵器2工作，靜電除塵器3停止工作；一個(gè)時(shí)間周期t后，靜電除塵器2停止工作，靜電除塵器3開(kāi)始工作。在時(shí)間周期t內(nèi)每個(gè)振蕩天平質(zhì)量傳感器測(cè)量到的顆粒物的質(zhì)量數(shù)據(jù)可以由以下公式表達(dá)。假設(shè)在當(dāng)前時(shí)間周期t內(nèi)，靜電除塵器2開(kāi)始工作，靜電除塵器3停止工作，則質(zhì)量傳感器4測(cè)量到的數(shù)據(jù)可以由下式表示式中M4eff——在時(shí)間間隔t內(nèi)傳感器4測(cè)量的有效質(zhì)量數(shù)據(jù)；Mpnv——在時(shí)間間隔t內(nèi)沉積到濾膜上非揮發(fā)性顆粒物質(zhì)量βMpv——在時(shí)間間隔t內(nèi)沉積到濾膜上揮發(fā)性和半揮發(fā)性顆粒物質(zhì)量Mf——在時(shí)間間隔t內(nèi)濾膜對(duì)濾膜上顆粒物質(zhì)量的影響MT——在時(shí)間間隔t內(nèi)溫度等其它因素對(duì)濾膜上顆粒物質(zhì)量的影響質(zhì)量傳感器5測(cè)量到的數(shù)據(jù)可以由下式表示M5eff＝-βMpv±Mf±MT式中M5eff——在時(shí)間間隔t內(nèi)傳感器5測(cè)量的有效質(zhì)量數(shù)據(jù)；因此Meff＝M2eff—M3eff＝Mpnv+Mpv式中Meff——在時(shí)間間隔t內(nèi)測(cè)量得到的空氣中的非揮發(fā)性顆粒物和揮發(fā)性顆粒物質(zhì)量的總和。
差分振蕩天平法大氣顆粒物在線監(jiān)測(cè)儀，包括有PM10切割頭1，靜電除塵器2、3，流量控制器6、7、8，氣泵。PM10切割頭1分別和一個(gè)流量控制器6和靜電除塵器2、3相互并聯(lián)構(gòu)成的支路聯(lián)通，靜電除塵器2、3中分別安裝有振蕩天平質(zhì)量傳感器4、5，質(zhì)量傳感器4、5分別和流量控制器7、8聯(lián)通，流量控制器6、7、8均和氣泵9聯(lián)通。
權(quán)利要求
1.差分振蕩天平法大氣顆粒物在線監(jiān)測(cè)方法氣泵抽吸空氣為整個(gè)氣路提供動(dòng)力，空氣首先經(jīng)過(guò)空氣顆粒物切割頭過(guò)濾后，分成三路，其中第一路由流量控制器6控制，用以平衡總進(jìn)氣流量。第二路、第三路氣流為采樣流量，它的流量由流量控制器7、8控制，氣流分別經(jīng)過(guò)靜電除塵器、質(zhì)量傳感器。正常測(cè)量時(shí)，二個(gè)質(zhì)量傳感器同時(shí)測(cè)量，而二個(gè)靜電除塵器以一個(gè)固定時(shí)間t為周期交替工作，計(jì)算時(shí)間周期t內(nèi)每個(gè)質(zhì)量傳感器測(cè)量到的顆粒物的質(zhì)量數(shù)據(jù)，最后計(jì)算得到在時(shí)間周期t內(nèi)空氣中的非揮發(fā)性顆粒物和揮發(fā)性顆粒物質(zhì)量的總和。
2.差分振蕩天平法大氣顆粒物在線監(jiān)測(cè)儀，包括PM10切割頭，靜電除塵器，流量控制器，振蕩天平質(zhì)量傳感器、氣泵等。其特征在于所述的PM10切割頭分別和一個(gè)流量控制器和二個(gè)靜電除塵器相互并聯(lián)構(gòu)成的支路聯(lián)通，二個(gè)靜電除塵器中分別安裝有質(zhì)量傳感器，質(zhì)量傳感器分別和另外二個(gè)流量控制器聯(lián)通，前述三個(gè)流量控制器均和氣泵聯(lián)通。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種差分振蕩天平法大氣顆粒物在線檢測(cè)方法及監(jiān)測(cè)儀，包括有PM10切割頭，靜電除塵器，流量控制器，振蕩天平質(zhì)量傳感器、氣泵等部件。其結(jié)構(gòu)如圖所示。其主要原理是采用兩個(gè)振蕩天平質(zhì)量傳感器分別測(cè)量一定時(shí)間t內(nèi)采樣氣流內(nèi)的顆粒物的質(zhì)量和揮發(fā)性顆粒物的質(zhì)量，通過(guò)計(jì)算就可得到空氣中非揮發(fā)性顆粒物和揮發(fā)性顆粒物的總質(zhì)量濃度。本發(fā)明所測(cè)量得到的數(shù)據(jù)能夠真實(shí)反映大氣中存在的揮發(fā)性和半揮發(fā)性顆粒物的濃度，準(zhǔn)確性高。
文檔編號(hào)G01N5/02GK101017125SQ20071002040
公開(kāi)日2007年8月15日 申請(qǐng)日期2007年2月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月14日
發(fā)明者陸釩, 劉建國(guó), 陸亦懷, 王亞萍, 陳軍, 黃書(shū)華, 丁晴 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院安徽光學(xué)精密機(jī)械研究所