本發(fā)明屬于大氣自動監(jiān)測設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種自動測定雙通道顆粒物質(zhì)量濃度的裝置。

背景技術(shù)：

大氣環(huán)境對人們的生活及健康有著至關(guān)重要的影響，因此對于大氣環(huán)境中的顆粒物的監(jiān)控也尤為重要。大氣顆粒物是分散在大氣中固態(tài)或液態(tài)顆粒狀物質(zhì)的總稱。粒徑為0.01μm～100μm的大氣顆粒物，統(tǒng)稱為總懸浮顆粒物tsp。而pm10和pm2.5分別指空氣動力學(xué)直徑小于或等于10μm和2.5μm的大氣顆粒物。pm10也稱為可吸入顆粒物，世界衛(wèi)生組織(who)則稱為之可進(jìn)入胸部的顆粒物；pm2.5能夠進(jìn)入人體肺泡，被稱為可入肺顆粒物。

pm10在環(huán)境空氣中持續(xù)的時間很長，對人體健康和大氣能見度影響都很大，被人吸入后，會累積在呼吸系統(tǒng)中，引發(fā)許多疾病。pm2.5相對于pm10來說，更容易長時間懸浮在空中，pm10可進(jìn)入人的鼻腔及氣管，而pm2.5除了能進(jìn)入肺部，還能進(jìn)入肺泡甚至血液。引起肺部和全身炎癥，增加動脈硬化、血脂升高的風(fēng)險，導(dǎo)致心律不齊、血壓升高等。而且pm2.5的危害是多重的，它會形成灰霾，降低能見度，還會影響生態(tài)環(huán)境，并通過遠(yuǎn)距離輸送，造成區(qū)域性或全球性環(huán)境問題，甚至影響氣候變化，pm10和pm2.5已經(jīng)成為環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測的必測參數(shù)。

目前空氣顆粒物的自動監(jiān)測方法有：β射線吸收法，微量振蕩天平法，光散射法。β射線吸收法主要是通過測量射線經(jīng)過附有顆粒物的濾紙的損耗來計算顆粒物的質(zhì)量濃度；微量振蕩天平法是通過測量振蕩頻率的變化計算出沉積在濾膜上顆粒物質(zhì)量的一種方法；光散射法主要是利用顆粒物對光的散射直接實(shí)現(xiàn)氣溶膠光學(xué)粒徑的測量，是一種非接觸、在線式測量方法。目前市場上大多數(shù)自動監(jiān)測儀器均為單通道顆粒物監(jiān)測儀，只能實(shí)現(xiàn)pm10或pm2.5一個參數(shù)的測量，測兩個參數(shù)需要兩臺儀器，占用面積大，成本高，維護(hù)量大，使用不方便。雖然現(xiàn)有技術(shù)中也有相關(guān)雙通道顆粒物自動檢測裝置，然而這類產(chǎn)品在現(xiàn)實(shí)使用中還存在著較大的缺陷，存在如下技術(shù)問題：(1)由于β射線檢測器和β放射源的成本相對較高，在同一臺機(jī)器上同時使用，必然增加設(shè)備的投入成本:；(2)由于β放射源具有放射性，其測量射線對環(huán)境污染長遠(yuǎn)，大約5730年才能真正分解；(3)由于β射線檢測器和β放射源定期需要校準(zhǔn)和清洗，其相對帶來的設(shè)備維護(hù)成本較高。針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，如何研發(fā)一種只需要一個β射線檢測器和一個β放射源，既可完成雙通道連續(xù)在線采樣過程的裝置具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種自動測定雙通道顆粒物質(zhì)量濃度的裝置，真正解決了只需要一個β射線檢測器和一個β放射源，既可完成雙通道連續(xù)在線采樣過程，結(jié)構(gòu)簡單可靠，降低了儀器成本和后期維護(hù)成本。

本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：

一種自動測定雙通道顆粒物質(zhì)量濃度的裝置，包括顆粒物分離取樣模塊、樣氣濕度控制模塊、雙通道的采樣檢測模組、兩路恒流調(diào)節(jié)模組，顆粒物分離取樣模塊與樣氣濕度控制模塊相連接，樣氣濕度控制模塊的出氣口連接雙通道的采樣檢測模組；雙通道的采樣檢測模組的兩路出氣口分別與兩路恒流調(diào)節(jié)模組連接，兩路恒流調(diào)節(jié)模組的出氣口通過三通閥與采樣泵相連接。本發(fā)明裝置可同時測定大氣環(huán)境中pm10和pm2.5顆粒物的質(zhì)量濃度，具有結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)成本低、運(yùn)行周期長、數(shù)據(jù)快速準(zhǔn)確，真正實(shí)現(xiàn)在線自動連續(xù)監(jiān)測。

雙通道的采樣檢測模組包括第一路顆粒物采集檢測部、第二路顆粒物采集部和濾紙帶左右移動控制部，其中，第一路顆粒物采集檢測部包括第一塵樣采樣檢測通道、一個β射線探測器和一個β射線源；第二路顆粒物采集部只包括第二塵樣采集通道；濾紙帶左右移動控制部包括左側(cè)前進(jìn)收紙電機(jī)驅(qū)動輪、右側(cè)后退收紙電機(jī)驅(qū)動輪、定位光電對射傳感器、濾紙帶和撞針定位打孔機(jī)構(gòu)，濾紙帶套設(shè)在由左右兩個電機(jī)分別驅(qū)動的左側(cè)前進(jìn)收紙電機(jī)驅(qū)動輪、右側(cè)后退收紙電機(jī)驅(qū)動輪上，定位光電對射傳感器相對設(shè)置在濾紙帶的上下兩側(cè)，撞針定位打孔機(jī)構(gòu)設(shè)置在濾紙帶上方的兩路噴嘴升降控制機(jī)構(gòu)上。

進(jìn)一步的，所述第一路顆粒物采集檢測部的第一塵樣采樣檢測通道的下端安裝β射線源，β射線源和β射線探測器相對設(shè)置安裝在濾紙帶的上、下兩側(cè)。

進(jìn)一步的，所述第一塵樣采樣檢測通道和第二塵樣采集通道呈平行排布且固定安裝在兩路噴嘴升降控制機(jī)構(gòu)上。

進(jìn)一步的，所述濾紙帶上設(shè)置有張緊機(jī)構(gòu)，張緊機(jī)構(gòu)設(shè)置為沿著濾紙帶上下兩側(cè)設(shè)置的漲緊輪。

進(jìn)一步的，所述撞針定位打孔機(jī)構(gòu)包括打孔針，打孔針通過螺紋固定在兩路噴嘴升降控制機(jī)構(gòu)上。

進(jìn)一步的，所述兩路噴嘴升降控制機(jī)構(gòu)采用偏心凸輪和定位傳感器控制第一塵樣采樣檢測通道、第二塵樣采集通道的噴嘴的上下位移位置。

進(jìn)一步的，所述定位光電對射傳感器和撞針定位打孔機(jī)構(gòu)沿著右側(cè)后退收紙電機(jī)驅(qū)動輪的驅(qū)動方向依次設(shè)置在第一塵樣采樣檢測通道的兩側(cè)。

進(jìn)一步的，所述顆粒物分離取樣模塊由pm10切割器、除水瓶、虛擬撞擊式切割器、采樣管組成，pm10切割器與除水瓶相連接，pm10切割器的下端與虛擬撞擊式切割器連接，并用o型圈密封，虛擬撞擊式切割器分別與兩個采樣管相連，采樣管下端連接管道適配器，管道適配器與雙通道的采樣檢測模組的第一塵樣采樣檢測通道、第二塵樣采集通道相連接。

進(jìn)一步的，所述樣氣濕度控制模塊由采樣管加熱塊、保溫套、樣氣濕度調(diào)控器組成，采樣管加熱塊及其保溫套覆蓋安裝在顆粒物分離取樣模塊下部的采樣管外圍，樣氣濕度調(diào)控器的線路與儀器主機(jī)相連接。

進(jìn)一步的，所述兩路恒流調(diào)節(jié)模組由兩個流量控制單元和1個采樣泵組成，每個流量控制單元包括一個流量傳感器、一個高效過濾器、一個比例調(diào)節(jié)閥、一個溫度傳感器、一個壓力傳感器和一個濕度傳感器，雙通道的采樣檢測模組的第一塵樣采樣檢測通道、第二塵樣采集通道的兩個樣氣通道出口通過管路與高效過濾器連接，該管路上安裝有壓力傳感器、溫度傳感器和濕度傳感器，高效過濾器出口與質(zhì)量流量傳感器連接后，氣體進(jìn)入比例調(diào)節(jié)閥，兩路比例調(diào)節(jié)閥經(jīng)過三通閥與采樣泵相連接。

本發(fā)明的有益效果為：

本發(fā)明中的顆粒物分離取樣模塊：空氣中的顆粒物經(jīng)過tsp切割器之后，分別經(jīng)過內(nèi)置的pm10和pm2.5兩路切割器后，分別進(jìn)入右側(cè)第一路顆粒物采集檢測部的第一塵樣采樣檢測通道、左側(cè)第二路顆粒物采集部的第二塵樣采集通道；完成顆粒物的準(zhǔn)確分離工作。

樣氣濕度控制模塊：由于空氣中環(huán)境濕度過大會導(dǎo)致顆粒物的濃度值的計算產(chǎn)生誤差；所以在右側(cè)第一塵樣采樣檢測通道和左側(cè)第二塵樣采集通道的外側(cè)，分別安裝加熱模塊，通過分別控制這兩個加熱模塊，動態(tài)調(diào)節(jié)這兩個氣路的濕度控制在正常的范圍內(nèi)。

雙通道的采樣檢測模組真正實(shí)現(xiàn)了只需要一個β射線檢測器和一個β放射源，通過循環(huán)驅(qū)動左側(cè)前進(jìn)收紙電機(jī)驅(qū)動輪、右側(cè)后退收紙電機(jī)驅(qū)動輪運(yùn)行一個周期，實(shí)現(xiàn)分別檢測pm2.5和pm10濃度，既可完成雙通道連續(xù)在線采樣過程，結(jié)構(gòu)簡單可靠，降低了儀器成本和后期維護(hù)成本。

兩路恒流調(diào)節(jié)模組的兩個流量控制單元可以保證顆粒物分離取樣模塊兩路的流量都穩(wěn)定在1.67l/min。

本發(fā)明的這種雙通道顆粒物自動監(jiān)測裝置可以完成野外無人值守的大氣顆粒物自動監(jiān)測任務(wù)，可實(shí)現(xiàn)pm10和pm2.5顆粒物濃度的同時測量，實(shí)現(xiàn)連續(xù)、在線、實(shí)時、自動監(jiān)測，具有結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行周期長、維護(hù)方便、監(jiān)測數(shù)據(jù)快速準(zhǔn)確、可以與中心控制站進(jìn)行實(shí)時傳輸和控制的顯著優(yōu)點(diǎn)，有較高的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明中雙通道的采樣檢測模組結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明中雙通道的采樣檢測模組結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)示意圖；

其中，1、顆粒物分離取樣模塊；2、樣氣濕度控制模塊；3、雙通道的采樣檢測模組；4、兩路恒流調(diào)節(jié)模組；5、第一塵樣采樣檢測通道；6、第二塵樣采集通道；7、左側(cè)前進(jìn)收紙電機(jī)驅(qū)動輪；8、定位光電對射傳感器；9、β射線探測器；10、兩路噴嘴升降控制機(jī)構(gòu)；11、β射線源；12、撞針定位打孔機(jī)構(gòu)；13、濾紙帶；14、右側(cè)后退收紙電機(jī)驅(qū)動輪；15、張緊機(jī)構(gòu)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明。

實(shí)施例1

如圖1所示，一種自動測定雙通道顆粒物質(zhì)量濃度的裝置，包括顆粒物分離取樣模塊1、樣氣濕度控制模塊2、雙通道的采樣檢測模組3、兩路恒流調(diào)節(jié)模組4，顆粒物分離取樣模塊1與樣氣濕度控制模塊2相連接，樣氣濕度控制模塊2的出氣口連接雙通道的采樣檢測模組3；雙通道的采樣檢測模組3的兩路出氣口分別與兩路恒流調(diào)節(jié)模組4連接，兩路恒流調(diào)節(jié)模組4的出氣口通過三通閥與采樣泵相連接。本發(fā)明裝置可同時測定大氣環(huán)境中pm10和pm2.5顆粒物的質(zhì)量濃度，具有結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)成本低、運(yùn)行周期長、數(shù)據(jù)快速準(zhǔn)確，真正實(shí)現(xiàn)在線自動連續(xù)監(jiān)測。

雙通道的采樣檢測模組3包括第一路顆粒物采集檢測部、第二路顆粒物采集部和濾紙帶13左右移動控制部，其中，第一路顆粒物采集檢測部包括第一塵樣采樣檢測通道5、一個β射線探測器9和一個β射線源11；第二路顆粒物采集部只包括第二塵樣采集通道6；濾紙帶13左右移動控制部包括左側(cè)前進(jìn)收紙電機(jī)驅(qū)動輪7、右側(cè)后退收紙電機(jī)驅(qū)動輪14、定位光電對射傳感器8、濾紙帶13和撞針定位打孔機(jī)構(gòu)12，濾紙帶13套設(shè)在由左右兩個電機(jī)分別驅(qū)動的左側(cè)前進(jìn)收紙電機(jī)驅(qū)動輪7、右側(cè)后退收紙電機(jī)驅(qū)動輪14上，定位光電對射傳感器8相對設(shè)置在濾紙帶13的上下兩側(cè)，撞針定位打孔機(jī)構(gòu)12設(shè)置在濾紙帶13上方的兩路噴嘴升降控制機(jī)構(gòu)10上。

進(jìn)一步的，所述第一路顆粒物采集檢測部的第一塵樣采樣檢測通道5的下端安裝β射線源11，β射線源11和β射線探測器9相對設(shè)置安裝在濾紙帶13的上、下兩側(cè)。

進(jìn)一步的，所述第一塵樣采樣檢測通道5和第二塵樣采集通道6呈平行排布且固定安裝在兩路噴嘴升降控制機(jī)構(gòu)10上。

進(jìn)一步的，所述濾紙帶13上設(shè)置有張緊機(jī)構(gòu)15，張緊機(jī)構(gòu)15設(shè)置為沿著濾紙帶13上下兩側(cè)設(shè)置的漲緊輪。

進(jìn)一步的，所述撞針定位打孔機(jī)構(gòu)12包括打孔針，打孔針通過螺紋固定在兩路噴嘴升降控制機(jī)構(gòu)10上。

進(jìn)一步的，所述兩路噴嘴升降控制機(jī)構(gòu)10采用偏心凸輪和定位傳感器控制第一塵樣采樣檢測通道5、第二塵樣采集通道6的噴嘴的上下位移位置。

進(jìn)一步的，所述定位光電對射傳感器8和撞針定位打孔機(jī)構(gòu)12沿著右側(cè)后退收紙電機(jī)驅(qū)動輪14的驅(qū)動方向依次設(shè)置在第一塵樣采樣檢測通道5的兩側(cè)。

進(jìn)一步的，所述顆粒物分離取樣模塊1由pm10切割器、除水瓶、虛擬撞擊式切割器、采樣管組成，pm10切割器與除水瓶相連接，pm10切割器的下端與虛擬撞擊式切割器連接，并用o型圈密封，虛擬撞擊式切割器分別與兩個采樣管相連，采樣管下端連接管道適配器，管道適配器與雙通道的采樣檢測模組3的第一塵樣采樣檢測通道5、第二塵樣采集通道6相連接。

進(jìn)一步的，所述樣氣濕度控制模塊2由采樣管加熱塊、保溫套、樣氣濕度調(diào)控器組成，采樣管加熱塊及其保溫套覆蓋安裝在顆粒物分離取樣模塊1下部的采樣管外圍，樣氣濕度調(diào)控器的線路與儀器主機(jī)相連接。

進(jìn)一步的，所述兩路恒流調(diào)節(jié)模組4由兩個流量控制單元和1個采樣泵組成，每個流量控制單元包括一個流量傳感器、一個高效過濾器、一個比例調(diào)節(jié)閥、一個溫度傳感器、一個壓力傳感器和一個濕度傳感器，雙通道的采樣檢測模組3的第一塵樣采樣檢測通道5、第二塵樣采集通道6的兩個樣氣通道出口通過管路與高效過濾器連接，該管路上安裝有壓力傳感器、溫度傳感器和濕度傳感器，高效過濾器出口與質(zhì)量流量傳感器連接后，氣體進(jìn)入比例調(diào)節(jié)閥，兩路比例調(diào)節(jié)閥經(jīng)過三通閥與采樣泵相連接。

雙通道的采樣檢測模組3的具體運(yùn)行過程是：

a:右側(cè)第一路顆粒物采集檢測部的第一塵樣采樣檢測通道5、左側(cè)第二路顆粒物采集部的第二塵樣采集通道6的兩個噴嘴通過兩路噴嘴升降控制機(jī)構(gòu)10驅(qū)動同時上升到最頂部，然后左側(cè)前進(jìn)收紙電機(jī)驅(qū)動輪7在電機(jī)的驅(qū)動作用下，驅(qū)動濾紙帶13往左移動一個工位，保證此時第一塵樣采樣檢測通道5噴嘴處是空白未采樣的濾紙帶13。

b:第一塵樣采樣檢測通道5、左側(cè)第二路顆粒物采集部的第二塵樣采集通道6的兩個噴嘴通過兩路噴嘴升降控制機(jī)構(gòu)10驅(qū)動同時下降到最底部，保證右側(cè)第一路顆粒物采集檢測部和左側(cè)第二路顆粒物采集部的采樣氣路密封，于此同時兩路噴嘴升降控制機(jī)構(gòu)10驅(qū)動撞針定位打孔機(jī)構(gòu)12會在濾紙帶13打一個定位孔，此時第一路顆粒物采集檢測部會對第一濾紙采集區(qū)進(jìn)行4分鐘的本底空白樣的β計數(shù)，得出計數(shù)值i0。

c:第一塵樣采樣檢測通道5、左側(cè)第二路顆粒物采集部的第二塵樣采集通道6的兩個噴嘴通過兩路噴嘴升降控制機(jī)構(gòu)10驅(qū)動同時上升到最頂部，然后濾紙帶13往左再次移動一個工位，保證此時兩個采集部位都是空白未采樣的濾紙帶13。

d:第一塵樣采樣檢測通道5、左側(cè)第二路顆粒物采集部的第二塵樣采集通道6的兩個噴嘴通過兩路噴嘴升降控制機(jī)構(gòu)10驅(qū)動同時下降到最底部，啟動采樣，在采樣過程中對第一路顆粒物采集檢測部處的塵斑進(jìn)行β射線計數(shù)，等待采樣結(jié)束后，根據(jù)計數(shù)值此時可以計算出此處塵斑的質(zhì)量，根據(jù)此塵斑的采樣體積既可計算出此塵斑的顆粒物的質(zhì)量濃度；

e:第一塵樣采樣檢測通道5、左側(cè)第二路顆粒物采集部的第二塵樣采集通道6的兩個噴嘴通過兩路噴嘴升降控制機(jī)構(gòu)10驅(qū)動同時上升到最頂部，然后濾紙帶13往右移動一個工位，此時在第一路顆粒物采集檢測部處的待檢測的塵斑是采樣過程中在第二路顆粒物采集部處的塵斑，此時對其進(jìn)行進(jìn)行4分鐘的最終β計數(shù)，得出計數(shù)值ix。根據(jù)此處塵斑的初重值i0和終重值ix計算此處塵斑的質(zhì)量，根據(jù)此塵斑的采樣體積既可計算出此塵斑的顆粒物的質(zhì)量濃度；

f:到此一個周期的采樣過程結(jié)束，在完整的周期采樣過程中，同時測定了大氣環(huán)境中pm10和pm2.5顆粒物的質(zhì)量濃度，然后在下一個周期繼續(xù)重復(fù)上述采樣過程，真正實(shí)現(xiàn)在線自動連續(xù)檢測。

以上所述并非是對本發(fā)明的限制，應(yīng)當(dāng)指出：對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明實(shí)質(zhì)范圍的前提下，還可以做出若干變化、改型、添加或替換，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。