專利名稱：一種恒流采樣器及其流量校準(zhǔn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種采樣設(shè)備及其流量校準(zhǔn)方法，尤其涉及一種恒流采樣器及流量校準(zhǔn)方法，屬于環(huán)保監(jiān)測(cè)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的氣溶膠采樣設(shè)備，主要包括顆粒物切割器、過(guò)濾器(一般為石英濾膜)、吸附劑、抽氣動(dòng)力、流量計(jì)和流量調(diào)節(jié)裝置。過(guò)濾器內(nèi)安裝一張采樣濾膜(如石英濾膜、玻璃纖維濾膜、四氟乙烯膜、乙酸、硝基纖維濾膜等材質(zhì))用于采集空氣中的顆粒物樣品?，F(xiàn)有采樣器的氣路是通過(guò)在顆粒物切割器(以下簡(jiǎn)稱切割器)后的氣路中串接一個(gè)過(guò)濾器，在過(guò)濾器后串接一個(gè)流量傳感器，在流量傳感器后串接一個(gè)抽氣動(dòng)力組成。采集樣品時(shí)，在抽氣動(dòng)力的吸引下，氣體通過(guò)切割器、過(guò)濾器、流量傳感器、抽氣動(dòng)力被排至大 氣。顆粒物樣品通過(guò)切割器分級(jí)后，被過(guò)濾器中的濾膜采集，剩余氣體經(jīng)流量傳感器被排至大氣。采樣體積由流過(guò)流量傳感器的氣體流量計(jì)算得出；流量傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器將采集到的各種信息轉(zhuǎn)化為電信號(hào)后送至計(jì)算機(jī)或單片機(jī)(以下簡(jiǎn)稱計(jì)算機(jī))，由計(jì)算機(jī)計(jì)算并顯示通過(guò)流量傳感器的氣體流量值，當(dāng)流量大于設(shè)定的采樣流量時(shí)，單片機(jī)控制抽氣動(dòng)力轉(zhuǎn)速降低至采樣流量設(shè)定值，反之亦然?，F(xiàn)有采樣器的采樣流量控制點(diǎn)(恒流采樣流量值)，是流經(jīng)流量傳感器的工況流量值，而在切割器的設(shè)計(jì)時(shí)，通過(guò)切割器噴嘴體的流量是按工況流量計(jì)設(shè)的，此處的工況流量值與流量傳感器處的工況流量值是不同的。其主要原因是，氣體經(jīng)過(guò)切割器和過(guò)濾器后，由于濾膜的阻力增加，導(dǎo)致氣體的絕對(duì)壓力減小，從而使通過(guò)切割器的工況流量減小，偏離了設(shè)計(jì)值，導(dǎo)致采集的樣品失去真實(shí)性。以采集PM2. 5樣品為例當(dāng)流過(guò)流量傳感器流量為Q2 = 100L/min,體積V2 = Q21 = IOOt,采樣器在環(huán)境絕對(duì)溫度為T(mén)1 = 273. 15K，環(huán)境絕對(duì)壓力P1 = 101. 325KPa，工況狀態(tài)下采樣時(shí)，此時(shí)流過(guò)切割器的流量為Q1，體積V1 = Q1L根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程
F1V1 P2V2 PVn
_7] .···.·^
PaQj P1Qyt得
1I』2
P'Qi 一 ^iQirp rp
1I1I
^ P2Q2 T1Q1
Y 2 M因?yàn)榄h(huán)境溫度與計(jì)前溫度值相等(嚴(yán)格說(shuō)應(yīng)該是相差很小)，當(dāng)用O. 3 μ m的聚氟乙烯濾膜采集樣品時(shí)，其濾膜阻力可達(dá)22KPa，P2 = 101. 325-22 = 79. 325KPa。此時(shí)，流過(guò)切割器的流量:a =zii^4=78'29L/min°實(shí)驗(yàn)得出當(dāng)通過(guò)切割器的流量由100L/min減小為78. 29L/min時(shí)，切割器切割效率由Da5tl = 2. 5 μ m變?yōu)镈a5tl = 2.83μ m。超過(guò)了國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)PM2. 5切割器切割效率的要求值=Da50 = (2. 5±0· 2) μπι。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題就是提供一種恒流采樣器用于采集氣溶膠顆粒物樣品，其中采樣流量值是流過(guò)切割器的工況流量，還能采集碘樣品、半揮發(fā)性有機(jī)物、氟化物、金屬塵、微生物等樣品。本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種恒流采樣器，由切割器、過(guò)濾器、流量傳感器、抽氣動(dòng)力組成，還包括環(huán)境溫 度傳感器、環(huán)境壓力傳感器、計(jì)前溫度傳感器、計(jì)前壓力傳感器、單片機(jī)、顯示器和鍵盤(pán)、打印機(jī)；其中采樣流量值是流過(guò)切割器的工況流量值；環(huán)境溫度傳感器、環(huán)境壓力傳感器與單片機(jī)電連接，用于測(cè)量環(huán)境溫度、壓力值；切割器位于過(guò)濾器的前端，過(guò)濾器的出氣口與流量傳感器的進(jìn)氣口相接，在流量傳感器進(jìn)氣口前與過(guò)濾器的出氣口之間的氣路中安裝有與單片機(jī)電連接，用于測(cè)量流經(jīng)流量傳感器的氣體絕對(duì)壓力和溫度的計(jì)前壓力傳感器和計(jì)前溫度傳感器；抽氣動(dòng)力的進(jìn)氣口與流量傳感器的出氣口連接，并且所述的流量傳感器和抽氣動(dòng)力與單片機(jī)電連接；所述顯示器，鍵盤(pán)和打印機(jī)分別與單片機(jī)電連接。進(jìn)一步的，所述的過(guò)濾器包括固定架、濾膜、濾膜托，濾膜放在濾膜托上，固定架、濾膜與濾膜托固定在一起。進(jìn)一步的，一種恒流采樣器流量校準(zhǔn)方法，其特征在于，包括如下步驟(I)將流量校準(zhǔn)器密封安裝在切割器入口處；(2)使恒流采樣器的工況流量、標(biāo)況流量值與流量校準(zhǔn)器顯示的流量值相等。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明所公開(kāi)的恒流采樣器，其采樣流量值(恒流值)是流經(jīng)切割器的工況流量值，這與切割器的設(shè)計(jì)時(shí)的流量是一致的，糾正了以往以流過(guò)流量傳感器的工況流量值為采樣流量值的錯(cuò)誤，使所采集的樣品更具有代表性和真實(shí)性。


圖I是本發(fā)明所公開(kāi)的恒流采樣器的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明所公開(kāi)的濾膜夾的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。實(shí)施例1，請(qǐng)參見(jiàn)圖1-2，本實(shí)施例公開(kāi)了一種恒流采樣器，由切割器I、濾膜夾2、流量傳感器12、抽氣動(dòng)力11組成，還包括環(huán)境溫度傳感器6、環(huán)境壓力傳感器5、計(jì)前溫度傳感器4、計(jì)前壓力傳感器3、單片機(jī)7、顯示器10和鍵盤(pán)9、打印機(jī)8 ；其中環(huán)境溫度傳感器、環(huán)境壓力傳感器與單片機(jī)電連接，用于測(cè)量環(huán)境溫度、壓力值；切割器位于過(guò)濾器的前端，過(guò)濾器的出氣口與流量傳感器的進(jìn)氣口相接，在流量傳感器進(jìn)氣口前與過(guò)濾器的出氣口之間的氣路中安裝有與單片機(jī)電連接，用于測(cè)量流經(jīng)流量傳感器的氣體絕對(duì)壓力和溫度的計(jì)前壓力傳感器和計(jì)前溫度傳感器；抽氣動(dòng)力的進(jìn)氣口與流量傳感器的出氣口連接，并且所述的流量傳感器和抽氣動(dòng)力與單片機(jī)電連接；所述顯示器，鍵盤(pán)和打印機(jī)分別與單片機(jī)電連接。
進(jìn)一步的，所述的過(guò)濾器包括固定架13、濾膜14、濾膜托15，濾膜放在濾膜托上，固定架、濾膜與濾膜托固定在一起。本實(shí)施例工作時(shí)在顯示器上顯示的采樣流量控制點(diǎn)(恒流值)，為流經(jīng)切割器的工況流量值，其值由下列公式計(jì)算得出
^ P2Q2 T,Qi = -^7- —式中Q1-采樣器的工況采樣流量 L/min或m3/minQ2-流過(guò)流量傳感器的工況流量 L/min或m3/minP1——環(huán)境氣體絕對(duì)壓力KPaP2——計(jì)前氣體絕對(duì)壓力KPaT1—環(huán)境氣體熱力學(xué)溫度KT2——計(jì)前氣體熱力學(xué)溫度K本實(shí)施例還在顯示器上增加了標(biāo)況流量顯示，以方便標(biāo)定人員對(duì)本采樣器進(jìn)行流量校準(zhǔn)，減少人為誤差，該標(biāo)況流量由下列公式計(jì)算得到隊(duì)=手導(dǎo)式中Qn-標(biāo)準(zhǔn)采樣流量L/min或m3/minPn——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氣體絕對(duì)壓力，其值為101. 325KPaTn——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氣體熱力學(xué)溫度，其值為273. 15KQ2-流經(jīng)流量傳感器的工況流量 L/min或m3/minP2——計(jì)前氣體絕對(duì)壓力KPaT2——計(jì)前氣體熱力學(xué)溫度K采樣器的流量校準(zhǔn)和檢定，用經(jīng)過(guò)國(guó)家計(jì)量部門(mén)檢定有效期內(nèi)的流量校準(zhǔn)器進(jìn)行。校準(zhǔn)時(shí)將流量校準(zhǔn)器密封安裝在切割器入口處，使采樣器顯示的工況流量、(標(biāo)況流量)值與流量校準(zhǔn)器顯示的流量值相等。
權(quán)利要求
1.一種恒流采樣器，由切割器、過(guò)濾器、流量傳感器、抽氣動(dòng)力組成，其特征在于還包括環(huán)境溫度傳感器、環(huán)境壓力傳感器、計(jì)前溫度傳感器、計(jì)前壓力傳感器、單片機(jī)、顯示器和鍵盤(pán)、打印機(jī)； 其中采樣流量為流過(guò)切割器的工況流量值； 環(huán)境溫度傳感器、環(huán)境壓力傳感器與單片機(jī)電連接，用于測(cè)量環(huán)境溫度、壓力值； 切割器位于過(guò)濾器的前端，過(guò)濾器的出氣口與流量傳感器的進(jìn)氣口相接，在流量傳感器進(jìn)氣口前與過(guò)濾器的出氣口之間的氣路中安裝有與單片機(jī)電連接，用于測(cè)量流經(jīng)流量傳感器的氣體絕對(duì)壓力和溫度的計(jì)前壓力傳感器和計(jì)前溫度傳感器； 抽氣動(dòng)力的進(jìn)氣口與流量傳感器的出氣口連接，并且所述的流量傳感器和抽氣動(dòng)力與單片機(jī)電連接； 所述顯示器，鍵盤(pán)和打印機(jī)分別與單片機(jī)電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的恒流采樣器，其特征在于所述的過(guò)濾器包括固定架、濾膜、濾膜托，濾膜放在濾膜托上，固定架、濾膜與濾膜托固定在一起。
3.一種恒流采樣器流量校準(zhǔn)方法，其特征在于，包括如下步驟 (1)將流量校準(zhǔn)器密封安裝在切割器入口處； (2)使恒流采樣器的工況流量、標(biāo)況流量值與流量校準(zhǔn)器顯示的流量值相等。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種恒流采樣器，由切割器、過(guò)濾器、流量傳感器、抽氣動(dòng)力組成，還包括環(huán)境溫度傳感器、環(huán)境壓力傳感器、計(jì)前溫度傳感器、計(jì)前壓力傳感器、單片機(jī)、顯示器和鍵盤(pán)、打印機(jī)；本發(fā)明還公開(kāi)了一種恒流采樣器流量校準(zhǔn)方法，包括如下步驟(1)將流量校準(zhǔn)器密封安裝在切割器入口處；(2)使恒流采樣器的工況流量、標(biāo)況流量值與流量校準(zhǔn)器顯示的流量值相等。本發(fā)明所公開(kāi)的恒流采樣器，其采樣流量值(恒流值)是流經(jīng)切割器的工況流量值，這與切割器的設(shè)計(jì)時(shí)的流量是一致的，糾正了以往以流過(guò)流量傳感器的工況流量值為采樣流量值的錯(cuò)誤，使所采集的樣品更具有代表性和真實(shí)性。
文檔編號(hào)G01F25/00GK102879237SQ201210326198
公開(kāi)日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2012年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月6日
發(fā)明者王鵬, 林永茂, 喬佩穎, 張明池, 陳金紅 申請(qǐng)人:青島共好檢測(cè)技術(shù)有限公司