一種氣溶膠監(jiān)測報警儀及其檢測方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種氣溶膠監(jiān)測報警儀及其檢測方法。本發(fā)明公開了一種氣溶膠監(jiān)測報警儀，其特征在于其包括光學池、光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)和電路系統(tǒng)；所述光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)包括光電倍增管和連接座；所述光學池為一氣密暗室，內(nèi)部裝有光源燈、氣體粒子切割器、標準散射板、校正測量旋鈕和抽氣泵，所述光源燈與氣體粒子切割器位于光學池兩側(cè)且處于同一高度，所述校正測量旋鈕位于光學池外壁，通過旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)與所述標準散射板連接；所述光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)位于光學池外壁，其中所述光電倍增管的光窗通過光學池外壁上狹縫與所述光源燈的光路垂直，所述電路系統(tǒng)包括供電電路系統(tǒng)、光電轉(zhuǎn)換及量程轉(zhuǎn)換電路系統(tǒng)、單片機控制電路系統(tǒng)。
【專利說明】一種氣溶膠監(jiān)測報警儀及其檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種氣溶膠監(jiān)測報警儀及其檢測方法。
【背景技術(shù)】
[0002]氣溶膠是液態(tài)或固態(tài)微粒在空氣中的懸浮體系。大氣氣溶膠是指懸浮在大氣中粒徑大小在0.01?100微米之間的固態(tài)和液態(tài)微粒共同組成的多相體系，主要是包括六大類7種粒子:沙塵氣溶膠、碳氣溶膠(黑碳和有機碳氣溶膠)、鹽氣溶膠等。
[0003]氣溶膠對人體健康具有一定的威脅，粒徑大于5微米的氣溶膠粒子易被呼吸道阻留，部分由咳嗽、吐痰等排出體外，但對局部黏膜產(chǎn)生刺激作用，可引起慢性鼻炎、咽喉炎。而小于5微米的氣溶膠粒子可直接進入肺部使人致病，特別是0.01-0.1微米粒徑的粒子有50 %會沉積在肺中造成肺部硬化，對人體健康造成極大的威脅。因此，人們越來越重視氣溶膠的監(jiān)測。
[0004]濾膜稱重法檢測空氣中氣溶膠濃度值，是經(jīng)典的方法，但由于存在操作繁瑣、費時、采樣儀器笨重、噪音大以及不能及時得到現(xiàn)場測量結(jié)果等缺點，而不適用氣溶膠濃度的現(xiàn)場監(jiān)測。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種氣溶膠監(jiān)測報警儀，以解決氣溶膠檢測設(shè)備不便攜帶，無法進行現(xiàn)場監(jiān)測的問題。
[0006]為此，本發(fā)明公開了一種氣溶膠監(jiān)測報警儀，其特征在于其包括光學池、光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)和電路系統(tǒng)；所述光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)包括光電倍增管和連接座；所述光學池為一氣密暗室，內(nèi)部裝有光源燈、氣體粒子切割器、標準散射板、校正測量旋鈕和抽氣泵，所述光源燈與氣體粒子切割器位于光學池兩側(cè)且處于同一高度，所述校正測量旋鈕位于光學池外壁，通過旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)與所述標準散射板連接；所述光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)位于光學池外壁，其中所述光電倍增管的光窗通過光學池外壁上狹縫與所述光源燈的光路垂直，所述電路系統(tǒng)包括供電電路系統(tǒng)、光電轉(zhuǎn)換及量程轉(zhuǎn)換電路系統(tǒng)、單片機控制電路系統(tǒng)。
[0007]在一實施例中，所述光學池內(nèi)壁具有無光黑涂層。
[0008]在一實施例中，所述光源主要由帶有聚光鏡的白熾燈及020凸透鏡構(gòu)成，要求光源能發(fā)出直徑為020的平行光束，無雜散光。
[0009]在一實施例中，所述氣體粒子切割器，其特征在于其包括引氣口、沖擊咀、第一沖擊室、第二沖擊室；所述沖擊咀固定與第一沖擊室的沖擊壁中央且所述沖擊咀與引氣口為同一軸線；所述第一沖擊室的沖擊壁與第二沖擊室的沖擊壁相互垂直，第一沖擊室與第二沖擊室通過氣道相通。所述引氣口內(nèi)徑為7.8_，所述沖擊咀為半球體形，其直徑為8_ ;所述氣道寬度為2mm。
[0010]在一實施例中，所述標準散射板由乳白板、乳白柱、多種濾光片(1/2、1/4、1/8)組成。對照檢驗表記載的調(diào)整靈敏度值(S)，可對儀器進行自校，免去了儀器帶標準氣的復(fù)雜過程。
[0011 ] 在一實施例中，所述光電倍增管其外壁上除感光面外具有石墨涂層。優(yōu)選一實施例中，所述石墨涂層厚度為0.1-0.5_。再優(yōu)選一實施例中，所述光電倍增管還具有導(dǎo)磁材料制成的管套，增加光電倍增管抗噪聲干擾能力。
[0012]另一方面，本發(fā)明還公開了氣溶膠的檢測方法，包括下列步驟:
[0013]開機預(yù)熱5min ；
[0014]旋轉(zhuǎn)校正測量旋鈕至自校標志，對照檢驗表記載的調(diào)整靈敏度值進行自校；
[0015]抽氣栗啟動，抽氣檢測l_2h;
[0016]顯示氣溶膠濃度數(shù)據(jù)。
[0017]本發(fā)明的技術(shù)原理先進，設(shè)計合理，使用維護方便，標準化、通用化程度高，同時體積小，便于攜帶，適用氣溶膠濃度的現(xiàn)場監(jiān)測。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1光學池及光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2氣體粒子切割器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖3氣溶膠監(jiān)測報警儀的電路框圖；
[0021]圖4供電電路框圖；
[0022]圖5電流脈沖轉(zhuǎn)換器原理圖；
[0023]圖6單片機控制系統(tǒng)的功能簡易框圖；
【具體實施方式】
[0024]以下結(jié)合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。除非另行定義，文中所使用的所有專業(yè)與科學用語與本領(lǐng)域熟練人員所熟悉的意義相同。此外，任何與所記載內(nèi)容相似或均等的方法及材料皆可應(yīng)用于本發(fā)明方法中。文中所述的較佳實施方法與材料僅作示范之用。
[0025]一種氣溶膠監(jiān)測報警儀，其包括光學池、光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)和電路系統(tǒng)；所述光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)包括光電倍增管7和連接座8 ;所述光學池為一氣密暗室1，內(nèi)部裝有光源燈2、氣體粒子切割器3、標準散射板4、校正測量旋鈕5和抽氣泵6，所述光源燈與氣體粒子切割器位于光學池兩側(cè)且處于同一高度，所述校正測量旋鈕位于光學池外壁，通過旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)與所述標準散射板連接；所述光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)位于光學池外壁，其中所述光電倍增管的光窗通過光學池外壁上狹縫與所述光源燈的光路垂直，所述電路系統(tǒng)包括供電電路系統(tǒng)、光電轉(zhuǎn)換及量程轉(zhuǎn)換電路系統(tǒng)、單片機控制電路系統(tǒng)。
[0026]本儀器尺寸為229X84X198mm，重量 3.3Kg。
[0027]空氣中的鹽霧通過氣泵進入光學池，會不同程度的粘附于氣室內(nèi)壁，造成氣室污染，使得儀器的基底值增加，氣室反射光減弱，影響測量的準確度和氣室壽命。因此，必須對氣室內(nèi)部進行相應(yīng)的處理，保證氣室有較高的防腐性能和應(yīng)有的光反射性能。我們選擇了防腐性能好、不吸光的高性能涂料在氣室內(nèi)部涂覆，進行防鹽霧性能試驗。將氣室放在飽和鹽水中浸泡兩個月，以觀察鹽霧對氣室的腐蝕及涂料的防腐性能，結(jié)果證明所選用的涂料能夠達到性能要求。[0028]光學池及光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)見圖1。
[0029]氣體粒子切割器見圖2，其包括引氣口 31、沖擊咀32、第一沖擊室33、第二沖擊室34 ;所述沖擊咀32固定與第一沖擊室33的沖擊壁331中央且所述沖擊咀32與引氣口 31為同一軸線；所述第一沖擊室33的沖擊壁331與第二沖擊室34的沖擊壁341相互垂直，第一沖擊室33與第二沖擊室34通過氣道35相通。所述引氣口內(nèi)徑為7.8mm，所述沖擊咀為半球體形，其直徑為8mm ;所述氣道寬度為2mm。
[0030]當含塵氣流通過吸引口時，大于切割粒徑的粒子由于慣性大不隨氣流向兩側(cè)偏轉(zhuǎn)而撞擊到擋板上，(氣流中塵粒的速度與氣流速度相等，當含塵氣流沖擊到擋板上，氣流方向發(fā)生急劇改變，大顆粒借助本身的慣性力作用與擋板撞擊，方向發(fā)生改變，由于重力的作用從氣流中分離出來)，小于切割粒徑的粒子(小直徑的粉塵顆粒)則隨氣流經(jīng)兩次90度偏轉(zhuǎn)進入檢測腔內(nèi)(粉塵儀本體內(nèi)，接受光照產(chǎn)生散射光，測得PMlO粉塵濃度)。
[0031]電路系統(tǒng)的設(shè)計
[0032]電路的設(shè)計工作是根據(jù)任務(wù)書提出的戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標和各項功能進行的，主要有供電系統(tǒng)、光學系統(tǒng)、光電轉(zhuǎn)換及量程轉(zhuǎn)換、單片機控制四大部分。氣溶膠監(jiān)測報警儀的電路框圖見圖3。
[0033]I)供電電路
[0034]該系統(tǒng)包括整機工作需要的全部電源，供電系統(tǒng)見圖4。
[0035]供直流電機+6V穩(wěn)壓電源。
[0036]供光源燈泡用4.2V。
[0037]供系統(tǒng)用6V直流穩(wěn)壓電源。
[0038]2 )光電流脈沖轉(zhuǎn)換及量程轉(zhuǎn)換電路
[0039]電源接通后，氖管兩端電壓VAB=150V，氖管擊穿，電容充電。A點電位由0逐漸上升，當VA=80V，VAB=70V時，氖管截止(R=⑴)，電容器C對光電倍增管放電。照射到光電陰極上的散射光越強，光電倍增管的光電流越大，則C放電速度越快，脈沖的頻率越高，從而實現(xiàn)了將光電流轉(zhuǎn)換成與散射光成正比的計數(shù)脈沖。圖5是以光電流積分電路為主體的電流脈沖轉(zhuǎn)換器原理圖。
[0040]3 )單片機控制電路
[0041]該儀器的單片機控制系統(tǒng)設(shè)計選擇了單片機PIC16F887微處理器，外圍電路包括信號輸入電路、LED顯示電路、數(shù)據(jù)存貯器、鍵盤、電池讀出、K值調(diào)整、報警、串行通訊電路和測量狀態(tài)指示電路。
[0042]信號輸入電路是將氣溶膠輸出的相對質(zhì)量濃度CPM值作為數(shù)據(jù)輸入信號，傳到微處理器。
[0043]LED顯示電路由PIC16F887的兩個I/O 口控制串行LED驅(qū)動芯片MM5453 (MM5453可控制33段LED顯示)，再控制LED。
[0044]串行通訊電路(RS232)采用MAX202E芯片完成TTL到RS232的電平轉(zhuǎn)換，MAX202E芯片的輸入輸出口可抵抗小于15kV的靜電。
[0045]鍵盤含9個觸摸鍵:K值、溫度、存儲、電池、報警、調(diào)整、讀出及數(shù)字加減鍵。
[0046]測量狀態(tài)指示電路由PIC16F887的兩個I/O 口分別控制兩個發(fā)光二極管。
[0047]單片機控制系統(tǒng)可執(zhí)行的任務(wù)和實現(xiàn)的功能簡易框圖見圖6。[0048] 本發(fā)明的范圍不受所述具體實施方案的限制，所述實施方案只作為闡明本發(fā)明各個方面的單個例子，本發(fā)明范圍內(nèi)還包括功能等同的方法和組分。實際上，除了本文所述的內(nèi)容外，本領(lǐng)域技術(shù)人員參照上文的描述和附圖可以容易地掌握對本發(fā)明的多種改進。所述改進也落入所附權(quán)利要求書的范圍之內(nèi)。上文提及的每篇參考文獻皆全文列入本文作為參考。
【權(quán)利要求】
1.一種氣溶膠監(jiān)測報警儀，其特征在于其包括光學池、光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)和電路系統(tǒng)；所述光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)包括光電倍增管和連接座；所述光學池為一氣密暗室，內(nèi)部裝有光源燈、氣體粒子切割器、標準散射板、校正測量旋鈕和抽氣泵，所述光源燈與氣體粒子切割器位于光學池兩側(cè)且處于同一高度，所述校正測量旋鈕位于光學池外壁，通過旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)與所述標準散射板連接；所述光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)位于光學池外壁，其中所述光電倍增管的光窗通過光學池外壁上狹縫與所述光源燈的光路垂直，所述電路系統(tǒng)包括供電電路系統(tǒng)、光電轉(zhuǎn)換及量程轉(zhuǎn)換電路系統(tǒng)、單片機控制電路系統(tǒng)。
2.如權(quán)利要求1所述的氣溶膠監(jiān)測報警儀，其特征在于所述光學池內(nèi)壁具有無光黑涂層。
3.如權(quán)利要求1所述的氣溶膠監(jiān)測報警儀，其特征在于所述光源燈主要由帶有聚光鏡的白熾燈及Φ20凸透鏡構(gòu)成。
4.如權(quán)利要求1所述的氣溶膠監(jiān)測報警儀，其特征在于所述氣體粒子切割器，其包括引氣口、沖擊咀、第一沖擊室、第二沖擊室；所述沖擊咀固定與第一沖擊室的沖擊壁中央且所述沖擊咀與引氣口為同一軸線；所述第一沖擊室的沖擊壁與第二沖擊室的沖擊壁相互垂直，第一沖擊室與第二沖擊室通過氣道相通。
5.如權(quán)利要求4所述的氣溶膠監(jiān)測報警儀，其特征在于所述引氣口內(nèi)徑為7.8mm,所述沖擊咀為半球體形，其直徑為8_ ;所述氣道寬度為2_。
6.如權(quán)利要求1所述的氣溶膠監(jiān)測報警儀，其特征在于所述標準散射板由乳白板、乳白柱、1/2、1/4、1/8濾光片組組成。
7.如權(quán)利要求1所述的氣溶膠監(jiān)測報警儀，其特征在于所述光電倍增管其外壁上除感光面外具有石墨涂層。
8.如權(quán)利要求1所述的氣溶膠監(jiān)測報警儀，其特征在于所述石墨涂層厚度為0.1-0.5mm。
9.如權(quán)利要求1所述的氣溶膠監(jiān)測報警儀，其特征在于所述光電倍增管還具有導(dǎo)磁材料制成的管套。
10.一種氣溶膠的檢測方法，包括下列步驟: a.開啟權(quán)利要求1所述氣溶膠監(jiān)測報警儀，預(yù)熱5min； b.旋轉(zhuǎn)校正測量旋鈕至自校標志，對照檢驗表記載的調(diào)整靈敏度值進行自校； c.抽氣泵啟動，抽氣檢測l_2h; d.顯示氣溶膠濃度數(shù)據(jù)。
【文檔編號】G01N15/06GK103760076SQ201410010208
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月9日
【發(fā)明者】肖存杰, 魯毅鈞, 張建, 潘滬湘, 陳茜, 許林軍, 徐新宏, 燕銳, 方晶晶, 袁海霞 申請人:中國人民解放軍海軍醫(yī)學研究所