一種小型化的空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型設(shè)及一種小型化的空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前普遍使用的空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)子站可同時(shí)自動(dòng)或手動(dòng)監(jiān)測(cè)PM2. 5, PM10, S化，N02， 〇3, CO六項(xiàng)污染物，其中PM2. 5與PM10采用微量石英震蕩天平法或者貝塔射線法，S〇2采用 脈沖巧光法，n〇2采用化學(xué)發(fā)光法，0 3采用紫外吸收法，C0采用非色散紅外法，但自動(dòng)空氣監(jiān) 測(cè)子站體積很大，占地10平方米W上，價(jià)格很高，200萬(wàn)人民幣左右，如進(jìn)行密集網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè) 成本太高，且選址困難，很難開(kāi)展，而純手動(dòng)監(jiān)測(cè)因?yàn)槌绦驈?fù)雜，工作量太大，更無(wú)法多點(diǎn)進(jìn) 行監(jiān)測(cè)。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003] 本實(shí)用新型主要解決現(xiàn)有空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置成本高和笨重等問(wèn)題。本實(shí)用新型是 小型化的空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置。
[0004] 本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案： 陽(yáng)〇化]一種小型化的空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置，包括采樣管、箱體、氣體抽吸流量控制單元、監(jiān) 測(cè)單元一、監(jiān)測(cè)單元二、監(jiān)測(cè)單元Ξ和無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸單元，所述采樣管和無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸單元 位于箱體的上側(cè)，所述箱體的內(nèi)部設(shè)有監(jiān)測(cè)單元一、監(jiān)測(cè)單元二和監(jiān)測(cè)單元Ξ，所述監(jiān)測(cè)單 元一為PM10、PM2. 5、C〇2監(jiān)測(cè)單元，監(jiān)測(cè)單元二為SO 2、N02、化、畑3監(jiān)測(cè)單元，監(jiān)測(cè)單元Ξ為 V0C監(jiān)測(cè)單元，所述箱體的右側(cè)面設(shè)有氣體抽吸流量控制單元，可將箱體外的氣體和顆粒物 在設(shè)定的流速下抽吸進(jìn)箱體，經(jīng)檢測(cè)后排出箱體。
[0006] 所述箱體的外部設(shè)有采樣管，采樣管通過(guò)流體力學(xué)設(shè)計(jì)能進(jìn)行顆粒物粒徑切割功 能，使只有小于等于10微米的顆粒物和氣體通過(guò)，其他大顆粒與雜物無(wú)法通過(guò)。
[0007] 所述監(jiān)測(cè)單元一為激光光散射法測(cè)量顆粒物濃度。 陽(yáng)00引所述監(jiān)測(cè)單元二內(nèi)安裝有分別涂抹了化2〇)3,胞2〇)3+，甘油，NaN〇2,冊(cè)P〇4
[0009] 的4種膜片，能分別進(jìn)行反應(yīng)采樣后分析得到相應(yīng)污染物濃度。
[0010] 所述監(jiān)測(cè)單元Ξ設(shè)置感應(yīng)涂抹了化2〇)3,化2〇)3+，甘油，NaN〇2, H3P04的4種膜片的 傳感器。
[0011] 工作原理：首先要說(shuō)明，環(huán)境氣體通過(guò)空氣動(dòng)力學(xué)直徑小于10微米切割頭，W- 定流速進(jìn)入裝置。裝置為一個(gè)密閉的箱體。其中配備的3個(gè)監(jiān)測(cè)模塊互相獨(dú)立，并且監(jiān)測(cè) 模塊沒(méi)有樣氣損失。 陽(yáng)〇1引 （1)監(jiān)測(cè)單元一：PM10、PM2. 5、C〇2監(jiān)測(cè)單元 陽(yáng)01引 PM10和PM2. 5的分析：原理為激光光散射法。它采用由激光二極管發(fā)出的激光光 源的聚焦光束照射樣氣，樣氣中的顆粒物使部分光產(chǎn)生散射，其中一部分散射光射到光度 計(jì)，計(jì)算其光通量。顆粒物濃度與光通量之間有線性關(guān)系，因此通過(guò)光通量可W定量顆粒物 的濃度。流動(dòng)的樣氣進(jìn)入箱體模塊1中光散射檢測(cè)器的測(cè)定腔，由傳感器直接讀出PM10和 PM2. 5的濃度，讀數(shù)頻率為1秒鐘一次，可測(cè)定的濃度范圍為0-1000微克每立方米。
[0014] C〇2的分析：原理為公知的非色散紅外法。檢測(cè)單元內(nèi)安裝有紅外線發(fā)射源，C02氣 態(tài)分子受到紅外福射照射時(shí)，由于吸收了特征波長(zhǎng)的紅外光，引起分子能級(jí)躍遷，產(chǎn)生紅外 吸收光譜。在一定濃度范圍內(nèi)，吸光度與氣體濃度符合朗伯比爾定律，故可根據(jù)吸光度傳感 器測(cè)定C0濃度。流動(dòng)的樣氣進(jìn)入箱體模塊1中非色散紅外檢測(cè)器的測(cè)定腔中，由傳感器直 接讀取C02的濃度，讀數(shù)頻率為1秒鐘一次，可測(cè)定的濃度范圍為0-2000ppm。 陽(yáng)〇1引 似監(jiān)測(cè)單元二：S〇2、N02、〇3、畑3監(jiān)測(cè)單元
[0016] S02、N02、〇3、NH3的分析：采用恒定流速結(jié)合無(wú)動(dòng)力反應(yīng)膜片法。監(jiān)測(cè)單元為一個(gè) 一端開(kāi)口的采樣器。氣體分子按固定流速流過(guò)采樣器，采樣器內(nèi)有對(duì)應(yīng)分析氣體的吸收膜。 樣氣中的S〇2、N02、〇3、畑3分別W S04 2、N妒、N妒和畑4+的離子形式保存在反應(yīng)吸收膜上。 在固定時(shí)間采樣后的吸收膜在密封條件下送回實(shí)驗(yàn)室用溶液萃取吸收膜后，用離子色譜對(duì) 溶液中特定的離子濃度進(jìn)行檢測(cè)。在已知暴露時(shí)間和離子濃度的情況下，可W推算采樣時(shí) 間段內(nèi)對(duì)應(yīng)氣體的平均濃度。其計(jì)算公式為
[0017]
[0018] 式中C為污染氣體濃度；W為吸收膜所采集到的污染物的含量；K為采樣速率常 數(shù)；t為采樣時(shí)間。
[0019] (3)監(jiān)測(cè)單元Ξ :V0C監(jiān)測(cè)單元
[0020] V0C的分析：采用光離子化檢測(cè)器（PID，Photo Ionization Detectors)。樣氣流 經(jīng)檢測(cè)器的紫外燈光路時(shí)，有機(jī)物被紫外光打成正負(fù)離子，檢測(cè)器測(cè)量離子化的氣體電荷， 并轉(zhuǎn)化成電流信號(hào)，W此獲得V0C濃度值。
[0021] (4)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸單元
[0022] 模塊1和模塊3的濃度信號(hào)，通過(guò)集成了 TCP協(xié)議的透明DTU數(shù)據(jù)采集與傳輸模 塊進(jìn)行傳輸，到指定IP地址的服務(wù)器上，該服務(wù)器安裝了相因的數(shù)據(jù)庫(kù)，將數(shù)據(jù)按既定格 式儲(chǔ)存并顯示。
[0023] 本實(shí)用新型的有益技術(shù)效果：
[0024] 測(cè)定氣體的種類較多，特別是可W在線測(cè)定目前被重視的，但又很難進(jìn)行在線監(jiān) 測(cè)的V0C，在保證較高分析精度的基礎(chǔ)上，成本較低、體積小、質(zhì)量輕，易于維護(hù)，適用于大氣 環(huán)境監(jiān)測(cè)的推廣使用。
【附圖說(shuō)明】
[00巧]圖1為所小型化的空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置的原理圖； 陽(yáng)0%] 附圖標(biāo)記說(shuō)明 陽(yáng)027] 1采樣管；2箱體；3氣體抽吸流量控制單元；4監(jiān)測(cè)單元一；5監(jiān)測(cè)單元二；6監(jiān)測(cè) 單元Ξ; 7無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸單元。
【具體實(shí)施方式】
[0028] 下面結(jié)合附圖和本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型。
[0029] 如圖1所示，一種小型化的空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置，包括采樣管1、箱體2、氣體抽吸流 量控制單元3、監(jiān)測(cè)單元一 4、監(jiān)測(cè)單元二5、監(jiān)測(cè)單元Ξ 6和無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸單元7,所述采樣 管1和無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸單元7位于箱體的上側(cè)，所述箱體的內(nèi)部設(shè)有監(jiān)測(cè)單元一 4、監(jiān)測(cè)單元 二5和監(jiān)測(cè)單元Ξ 6,所述監(jiān)測(cè)單元一 4為ΡΜ10、ΡΜ2. 5、C02監(jiān)測(cè)單元，監(jiān)測(cè)單元二5為SO 2、 N02、〇3、畑3監(jiān)測(cè)單元，監(jiān)測(cè)單元立6為V0C監(jiān)測(cè)單元，所述箱體2的右側(cè)面設(shè)有氣體抽吸流 量控制單元3,可將箱體2外的氣體和顆粒物在設(shè)定的流速下抽吸進(jìn)箱體2,經(jīng)檢測(cè)后排出 箱體2。
[0030] 所述箱體2的外部設(shè)有采樣管1，采樣管1通過(guò)流體力學(xué)設(shè)計(jì)能進(jìn)行顆粒物粒徑切 割功能，使只有限定粒徑的顆粒物和氣體通過(guò)，其他大顆粒與雜物無(wú)法通過(guò)。采樣管1只能 使粒徑為小于等于10微米的顆粒物和氣體通過(guò)。
[0031] 所述監(jiān)測(cè)單元一 4為光散射法測(cè)量顆粒物濃度。 陽(yáng)03引所述監(jiān)測(cè)單元二5內(nèi)安裝有分別涂抹了 NazCOs，Na2C〇3+，甘油，NaN〇2, H3P04的4種 膜片能分別進(jìn)行反應(yīng)采樣后分析得到相應(yīng)污染物濃度。
[0033] 所述監(jiān)測(cè)單元Ξ設(shè)置感應(yīng)涂抹了化2〇)3,化2〇)3+，甘油，NaN〇2, H3P04的4種膜片的 傳感器進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
[0034] 工作原理；
[0035] 首先要說(shuō)明，環(huán)境氣體通過(guò)空氣動(dòng)力學(xué)直徑小于ΙΟμπι切割頭，W-定流速進(jìn)入 裝置。裝置為一個(gè)密閉的箱體。其中配備的3個(gè)監(jiān)測(cè)模塊互相獨(dú)立，并且監(jiān)測(cè)模塊沒(méi)有樣 氣損失。
[0036] (1)監(jiān)測(cè)單元一 4 :ΡΜ10、ΡΜ2. 5、C〇2監(jiān)測(cè)單元
[0037] PM10和PM2. 5的分析：原理為公知的光散射法。它采用由激光二極管發(fā)出的激光 光源的聚焦光束照射樣氣，樣氣中的顆粒物使部分光產(chǎn)生散射，其中一部分散射光射到光 度計(jì)，計(jì)算其光通量。顆粒物濃度與光通量之間有線性關(guān)系，因此通過(guò)光通量可W定量顆粒 物的濃度。流動(dòng)的樣氣進(jìn)入箱體模塊1中光散射檢測(cè)器的測(cè)定腔，由傳感器直接讀出PM10 和PM2. 5的濃度，讀數(shù)頻率為1秒鐘一次，可測(cè)定的濃度范圍為0-1000微克每立方米。
[00測(cè) C02的分析：原理為公知的非色散紅外法。雌氣態(tài)分子受到紅外福射照射時(shí)，由 于吸收了特征波長(zhǎng)的紅外光，引起分子能級(jí)躍遷，產(chǎn)生紅外吸收光譜。在一定濃度范圍內(nèi)， 吸光度與氣體濃度符合朗伯比爾定律，故可根據(jù)吸光度傳感器測(cè)定C0濃度。流動(dòng)的樣氣進(jìn) 入箱體模塊1中非色散紅外檢測(cè)器的測(cè)定腔中，由傳感器直接讀取C02的濃度，讀數(shù)頻率為 1秒鐘一次，可測(cè)定的濃度范圍為0-2000ppm。
[0039] 似監(jiān)測(cè)單元二5 :S〇2、N02、〇3、畑3監(jiān)測(cè)單元
[0040] S〇2、N02、〇3、NH3的分析：采用恒定流速結(jié)合無(wú)動(dòng)力反應(yīng)膜片法。監(jiān)測(cè)單元為一個(gè) 一端開(kāi)口的采樣器。氣體分子按固定流速流過(guò)采樣器，采樣器內(nèi)有對(duì)應(yīng)分析氣體的吸收膜。 樣氣中的S〇2、N02、〇3、畑3分別W S04 2、N妒、N妒和畑4+的離子形式保存在反應(yīng)吸收膜上。 在固定時(shí)間采樣后的吸收膜在密封條件下送回實(shí)驗(yàn)室用溶液萃取吸收膜后，用離子色譜對(duì) 溶液中特定的離子濃度進(jìn)行檢測(cè)。在已知暴露時(shí)間和離子濃度的情況下，可W推算采樣時(shí) 間段內(nèi)對(duì)應(yīng)氣體的平均濃度。其計(jì)算公式為
[0041 ]
[0042] 式中C為污染氣體濃度；W為吸收膜所采集到的污染物的含量；K為采樣速率常 數(shù)；t為采樣時(shí)間。
[0043] (3)監(jiān)測(cè)單元Ξ 6 :V0C監(jiān)測(cè)單元
[0044] V0C的分析：采用光離子化檢測(cè)器（PID，Photo Ionization Detectors)。樣氣流 經(jīng)檢測(cè)器的紫外燈光路時(shí)，有機(jī)物被紫外光打成正負(fù)離子，檢測(cè)器測(cè)量離子化的氣體電荷， 并轉(zhuǎn)化成電流信號(hào)，W此獲得V0C濃度值。 W45] (4)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸單元
[0046] 模塊1和模塊3的濃度信號(hào)，通過(guò)集成了 TCP協(xié)議的透明DTU數(shù)據(jù)采集與傳輸模 塊進(jìn)行傳輸，到指定IP地址的服務(wù)器上，該服務(wù)器安裝了相因的數(shù)據(jù)庫(kù)，將數(shù)據(jù)按既定格 式儲(chǔ)存并顯示。
[0047] 本實(shí)用新型是一種小型化的空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置，測(cè)定氣體的種類較多，特別是可 W在線測(cè)定目前被重視的，但又很難進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)的V0C，在保證較高分析精度的基礎(chǔ)上， 成本較低、體積小、質(zhì)量輕，易于維護(hù)，適用于大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)的推廣使用。
[0048] W上所述，僅為本實(shí)用新型較佳實(shí)施例而已，故不能依此限定本實(shí)用新型實(shí)施的 范圍，即依本實(shí)用新型專利范圍及說(shuō)明書(shū)內(nèi)容所作的等效變化與修飾，皆應(yīng)仍屬本實(shí)用新 型涵蓋的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種小型化的空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于：包括采樣管、箱體、氣體抽吸流量 控制單元、監(jiān)測(cè)單元一、監(jiān)測(cè)單元二、監(jiān)測(cè)單元三和無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸單元，所述采樣管和無(wú)線 數(shù)據(jù)傳輸單元位于箱體的上側(cè)，所述箱體的內(nèi)部設(shè)有監(jiān)測(cè)單元一、監(jiān)測(cè)單元二和監(jiān)測(cè)單元 三，所述箱體的右側(cè)面設(shè)有氣體抽吸流量控制單元；所述箱體的外部設(shè)有采樣管，采樣管 只能使粒徑為小于等于10微米的顆粒物和氣體通過(guò)；所述監(jiān)測(cè)單元二內(nèi)安裝有分別涂抹 了 Na2C03, Na2C03+，甘油，NaN02, H3P〇j^ 4種膜片；所述監(jiān)測(cè)單元三設(shè)置感應(yīng)涂抹了 Na 2C03， Na2C03+，甘油，NaN0 2, !13?04的4種膜片的傳感器。
【專利摘要】一種小型化的空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置，包括采樣管、箱體、氣體抽吸流量控制單元、監(jiān)測(cè)單元一、監(jiān)測(cè)單元二、監(jiān)測(cè)單元三和無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸單元，所述采樣管和無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸單元位于箱體的上側(cè)，所述箱體的內(nèi)部設(shè)有監(jiān)測(cè)單元一、監(jiān)測(cè)單元二和監(jiān)測(cè)單元三，所述箱體的右側(cè)面設(shè)有氣體抽吸流量控制單元。本實(shí)用新型可監(jiān)測(cè)環(huán)境大氣中的PM10，PM2.5，CO2，CO，SO2，NO，NO2，NH3，O3，VOC濃度，并且成本低，體積小，功耗低，適合進(jìn)行密集布設(shè)網(wǎng)格監(jiān)測(cè)。
【IPC分類】G01N33/00
【公開(kāi)號(hào)】CN205333597
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520605541
【發(fā)明人】孫揚(yáng)
【申請(qǐng)人】孫揚(yáng)
【公開(kāi)日】2016年6月22日
【申請(qǐng)日】2015年8月13日