专利名称：一种β射线大气颗粒物监测仪的制作方法
技术领域：
一种β射线大气颗粒物监测仪技术领域[0001]本实用新型涉及一种监测仪，尤其是一种β射线大气颗粒物监测仪。
背景技术：
[0002]大气污染是由存在于大气中的一种或多种气态、气溶胶或颗粒状态的污染物引起的，可对人和其他生物造成伤害或反常的作用。大气污染来源广泛、影响范围大，目前已成为世界性问题。[0003]大气污染物主要通过呼吸道进入人体。粒径的大小不同，被吸入并沉积在呼吸系统的部位不同，对机体的危害也有差异。大于5 μ m的多滞留在上部气道，小于5 μ m的多滞留在细支气管和肺泡。颗粒物越小，进入的部位越深。近年研究发现，微粒子(PM2.5)对人体健康的影响严重。这里所说的微粒子是直径< 2. 5 μ m的颗粒物，由直接排入空气中的一次微粒和空气中的气态污染物通过化学转化生成的二次微粒组成。微粒子与烟尘一样可以到达肺部末端，并且沉降后稳定。在我国大城市，室外大环境的PM2. 5主要来源于燃料燃烧的烟雾和机动车尾气等，近年来随着我国经济的快速发展、工业化进程的加快、机动车数量急剧的增加，使得我国大气污染特别是微粒子(PM2.5)的污染已越来越严重，对人民健康、气象产生了严重的影响。[0005]目前世界各国广泛采用的监测方法主要是重量法、β射线吸收法和微量振荡天平法。β射线吸收法大气颗粒物监测仪是目前我国测量大气中可吸入颗粒物的主要监测仪器之一，美国Met One公司生产的ΒΑΜ1020和Thermo公司生产的FH62C14系列颗粒物监测仪属于这类仪器。Thermo公司生产的FH62C14系列颗粒物监测仪存在的问题是将β射线计数器放置于粒子收集口下，在采样过程中计数器探测面暴露在16. 7L/min气流下，会加速计数器的损坏以及探测面的污染，影响计数器使用寿命和检测效率;Met One公司生产的 BAM1020系列颗粒物监测仪存在的问题是现有的走纸机构是通过爪极电机转动带动纸带移动，纸带移动的精度通过与爪极电机相连的压轴转动圈数来达到，因此受机械加工精度、纸带松紧等因素影响。同时两种仪器采用传统加热方式，会损失空气中的有机挥发物，影响测试结果。实用新型内容[0006]本实用新型提供了一种监测效率高、监测精度高的β射线大气颗粒物监测仪。[0007]实现本实用新型目的之一的β射线大气颗粒物监测仪，包括旋风式采样头，位于旋风式采样头下方的除湿装置，位于除湿装置下方的粒子收集孔，用于移动纸带的纸带传动装置，位于除湿装置和纸带下方的流量传感器，所述流量传感器连接自动节流阀，所述自动节流阀连接真空泵；所述流量传感器连接主控电路，所述除湿装置一侧设有C14放射源， 所述C14放射源和纸带下方设有β射线探测器；所述β射线探测器连接信号处理电路，所述信号处理电路连接主控电路，所述主控电路还连接显示器、除湿装置和纸带传动装置。[0008]所述除湿装置的上方和下方各设有一个湿度传感器，所述湿度传感器与主控电路相连。[0009]所述除湿装置包括一个加热筒和一个装有变色硅胶干燥剂的变色硅胶筒。[0010]所述纸带传动装置包括两个收放纸带电机、两个垂直电机、一个横向电机、滑轨， 所述垂直电机连接有压紧装置，所述滑轨上设有两个限位光电开关，所述横向电机连接两个支撑轮，所述支撑轮上设有挡板，挡板上设有判断光电开关。[0011]实现本实用新型所述的β射线大气颗粒物监测仪，流量控制系统采用累计三秒平均流量体积计算采样时间内采样体积，即流量传感器对气体流量进行监测，每IOms记录一次瞬时流量值，并对3s内记录的流量值进行算术平均值与时间3s相乘获得3s内采样体积，在Ih采样时间内记录每3s的采样体积进行累加获得采样时间内总采样体积，将总采样体积作为PM2. 5、PMlO质量浓度计算参数。[0012]采用湿度传感器监测经过除湿 装置前的空气湿度即环境湿度，和经过除湿装置后的空气湿度，当除湿后的湿度大于30% 40%时，加热装置开始加热实现动态加热控制； 或当环境湿度减去除湿后的湿度大于10%时，判定变色硅胶筒处于失效状态，加热装置开始加热，一方面实现除湿，另一方面对变色硅胶进行除湿完成变色硅胶的自修复。[0013]本实用新型的β射线大气颗粒物监测仪的有益效果如下[0014]1、本实用新型的β射线大气颗粒物监测仪，采用横向运动结构，通过与粒子收集口中心同轴的光电开关61和与β射线检测窗口中心同轴的光电开关91精确定位纸带运动位置从而减小了运动误差引起的测量误差，使测试结果精度更高。[0015]2、本实用新型的监测仪采用同时使用变色硅胶干燥剂与加热的除湿装置，并配以动态加热与失效分析的控制技术，即减小了有机挥发物的损失，又实现了除湿功能使得仪器测试根据精确。[0016]3、本实用新型的监测方法采用了采样体积累加计算方法，采样过程中ΡΜ2. 5粒子会在纸带上沉积，从而使阻力及气体流通量发生变化，需要实时调节气体流量以保证 16. 7L/min采样流量，因此以16. 7L/min流量计算采样时间的采样体积与实际采样体积偏差较大，本实用新型采用的3s采样体积累加计算方法获得地采样体积Q更准确，从而提高了质量浓度计算结果的准确性。
[0017]图1为本实用新型的β[0018]图2为本实用新型的β[0019]图3为本实用新型的β[0020]图4为本实用新型的β射线大气颗粒物监测仪的结构示意图。射线大气颗粒物监测仪的纸带传动装置结构示意图。 射线大气颗粒物监测仪的支撑轮结构示意图。射线大气颗粒物监测仪的的限位光电开关结构示意图。
具体实施方式
[0021]如图1 4所示，本实用新型的β射线大气颗粒物监测仪，包括旋风式采样头1， 位于旋风式采样头I下方的除湿装置，位于除湿装置下方的粒子收集孔6，用于移动纸带8 的纸带传动装置5，位于除湿装置和纸带8下方的流量传感器10，所述流量传感器10连接自动节流阀11，所述自动节流阀11连接真空泵12 ;所述流量传感器10连接主控电路14，所述除湿装置一侧设有C14放射源7，所述C14放射源7和纸带8下方设有β射线探测器9 ;所述β射线探测器9连接信号处理电路13，所述信号处理电路13连接主控电路14，所述主控电路14还连接显示器15、除湿装置和纸带传动装置5。所述除湿装置的上方和下方各设有ー个湿度传感器16，所述湿度传感器16与主控电路14相连。所述除湿装置包括一个加热筒4和一个装有变色硅胶干燥剂的变色硅胶筒3。所述纸带传动装置5包括两个收放纸带电机501、两个垂直电机511、ー个横向电机513、滑轨514，所述垂直电机511连接有压紧装置510，所述滑轨14上设有两个限位光电开关17，所述横向电机513连接两个支撑轮503，所述支撑轮503上设有挡板504，挡板504上设有判断光电开关505。本实用新型的β射线大气颗粒物监测仪的工作过程如下空气经旋风式采样头I分离出ΡΜ2. 5颗粒物，样流经除湿装置后在粒子收集孔6处被纸带8收集，除湿装置前后分别装有湿度传感器16，測量气流经除湿装置前后的湿度，采样动力由真空泵12提供，且由流量传感器10实时监测流量信息反馈到主控电路14，并由主控电路14控制自动节流阀对流量进行调整以提供稳定的16. 7L采样流量。纸带传动装置5实现纸带的收放以及横向移动，首先在β射线检测 窗ロ测试纸带基底，C14放射源7发出β射线穿过纸带由β射线探测器进行计数，并将数据传送到β射线控制与信号处理电路13，然后由主控电路14控制纸带传动装置5将已测纸带移动到粒子收集孔6处进行采样，采样结束后将该纸带位重新移动回β射线检测窗ロ处进行计数，同样将探測结果传回β射线控制与信号处理电路13，由该电路对前后两次数据进行处理，并将数据传到主控电路14，最后由主控电路14进行数据分析计算并在显示器15上进行显示。纸带8横向运动时,首先通过纸带收放电机501将纸带收紧，当纸带8收紧后由支撑轮503向内侧运动，其背部挡板504遮挡住判断光电开关505，由此判断纸带已收紧。此时垂直运动电机511向下运动使纸带压紧装置510将纸带压紧，然后纸带收放电机501转动放松纸带，支撑轮503向外侧移动回到原位，其背部挡板504离开判断光电开关505，由此判断纸带已放松。最后由横向运动电机513配合滑轨514带动整体横向运动装置以及纸带在粒子收集ロ与β射线检测窗ロ往返运动，β射线检测窗ロ处纸带移动粒子收集ロ处进行采样，采样完成后纸带移动回β射线检测窗ロ处进行检测，纸带精确定位通过与粒子收集口中心同轴的限位光电开关和与β射线检测窗口中心同轴的限位光电开关来实现。本实用新型的β射线大气颗粒物监测仪的监测方法如下流量控制系统由流量传感器10、自动节流阀11和真空泵12组成，并有主控电路14进行控制。其中自动节流阀11由减速电机和节流阀组成，并通过连轴器将减速电机轴与节流阀调节轴连接，由电机轴转动带动节流阀 开孔量的调节从而实现流量调节。流量控制系统采用累计三秒平均流量体积计算采样时间内采样体积，即流量传感器对气体流量进行监测，姆IOms记录一次瞬时流量值,并对3s内记录的流量值进行算术平均值与时间3s相乘获得3s内采样体积Q3s，在Ih采样时间内记录每3s的采样体积Q3s进行累加获得采样时间内总采样体积Q，总采样体积Q作为PM2. 5、PMlO质量浓度计算參数。在粒子进样管路上配有ー套粒子除湿和控制装置包括两个湿度传感器16，ー个加热筒4和一个装有变色硅胶干燥剂的变色硅胶筒3，变色硅胶和加热同时实现除湿功能。湿度传感器16监测经过除湿装置前的空气湿度即环境湿度和经过除湿装置后的空气湿度，因为空气中挥发性有机物也是我们检测的目标，而其在受热后容易挥发而损失，因此在通常状态下仪器不进行加热，只由变色硅胶干燥剂实现粒子除湿。在相対湿度为50%时，干燥剂吸湿度彡28%，在相対湿度为80%时，干燥剂吸湿度彡25%,由于湿度在40%以上时会严重影响PM2. 5检测結果，因此除湿后的湿度大于30% 40%时，加热装置开始加热实现动态加热控制；由于变色硅胶随着吸收水汽得增多会使吸湿能力下降，因此当环境湿度减去除湿后湿度大于10%时，可判定变色硅胶筒处于失效状态，此时加热装置开始加热，一方面实现除湿功能，另ー方面对变色硅胶进行除湿完成变色硅胶的自修复。上面所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用 新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神前提下，本领域普通工程技术人员对本实用新型技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本实用新型的权利要求书确定的保护范围内。
权利要求1.一种β射线大气颗粒物监测仪，其特征在于包括旋风式采样头，位于旋风式采样头下方的除湿装置，位于除湿装置下方的粒子收集孔，用于移动纸带的纸带传动装置，位于除湿装置和纸带下方的流量传感器，所述流量传感器连接自动节流阀，所述自动节流阀连接真空泵；所述流量传感器连接主控电路，所述除湿装置一侧设有C14放射源，所述C14放射源和纸带下方设有β射线探测器；所述β射线探测器连接信号处理电路，所述信号处理电路连接主控电路，所述主控电路还连接显示器、除湿装置和纸带传动装置。
2.根据权利要求1所述的β射线大气颗粒物监测仪，其特征在于所述除湿装置的上方和下方各设有一个湿度传感器，所述湿度传感器与主控电路相连。
3.根据权利要求1所述的β射线大气颗粒物监测仪，其特征在于所述除湿装置包括一个加热筒和一个装有变色娃胶干燥剂的变色娃胶筒。
4.根据权利要求1 3任一所述的β射线大气颗粒物监测仪，其特征在于所述纸带传动装置包括两个收放纸带电机、两个垂直电机、一个横向电机、滑轨，所述垂直电机连接有压紧装置，所述滑轨上设有两个限位光电开关，所述横向电机连接两个支撑轮，所述支撑轮上设有挡板，挡板上设有判断光电开关。
专利摘要本实用新型提供了一种监测效率高、监测精度高的β射线大气颗粒物监测仪。本实用新型的β射线大气颗粒物监测仪，包括旋风式采样头，位于旋风式采样头下方的除湿装置，位于除湿装置下方的粒子收集孔，用于移动纸带的纸带传动装置，位于除湿装置和纸带下方的流量传感器，所述流量传感器连接自动节流阀，所述自动节流阀连接真空泵；所述流量传感器连接主控电路，所述除湿装置一侧设有C14放射源，所述C14放射源和纸带下方设有β射线探测器；所述β射线探测器连接信号处理电路，所述信号处理电路连接主控电路，所述主控电路还连接显示器、除湿装置和纸带传动装置。
文档编号G01N15/06GK202837148SQ201220460019
公开日2013年3月27日 申请日期2012年9月11日 优先权日2012年9月11日
发明者刘毅, 刘航, 宁海波, 刘强, 张晓清, 吕云峰 申请人:北京汇丰隆生物科技发展有限公司