一种大气颗粒物浓度的监测装置的制作方法

1.本发明涉及环境检测技术领域，具体是一种大气颗粒物浓度的监测装置。


背景技术：

2.大气颗粒物污染已经成为社会共同关注的重要内容之一。衡量颗粒物浓度的指标主要包括tsp(总悬浮颗粒物)、pm10(空气动力学粒径小于10微米的粒子)和pm2.5(空气动力学粒径小于2.5微米的粒子)；
3.目前颗粒物浓度检测中可采用光散射法，光散射法分为浊度法和颗粒计数法。浊度法是根据检测腔内所有粒子散射光强度的大小与颗粒浓度之间的关系进行检测。浊度法检测精度低，而且需要加上物理切割器，预先滤除大于2.5微米或者10微米以上的粒子，才能实现pm2.5或者pm10的检测。光学颗粒计数法根据单个粒子的散射光大小测量粒子的粒径，从而求出气体采样体积内颗粒物的大小和数量，因此它可以同时测量出大气中tsp，pm10和pm2.5的浓度，测量方便。目前基于光学颗粒计数原理的颗粒物浓度检测传感器都是采用金属凹面反射镜将散射光汇聚到光电探测器上。检测过程中空气的微小颗粒容易积聚在金属凹面反射镜的表面，损伤反射镜的光学性能，限制了它在高浓度pm2.5检测场所的使用。为了克服该缺点，鞘流装置被用于检测气路，但是，这增加了传感器结构的复杂程度和制作成本。专利cn101715550a提出了一种颗粒物监测装置，直接将探测器置于检测区域很近的位置，省略了凹面镜。在高浓度的pm2.5场所，探测器表面很容易被颗粒物污染，影响传感器的性能，而且采用的表面贴装的探测器，其很容易收到空气中的湿度等因素的影响，不适合室外大气环境的颗粒物浓度检测，而且其为非全体积采样，测量精度低；
4.为此申请号为201520239536.9的专利中提出一种一种大气颗粒物浓度的监测装置，“其包括一底座1、盖合在底座1上的壳盖2，所述的壳盖2上设置有一排气口14，在所述的底座1上设置有一进气口15，被检测气体只能从底座1上进气口15和盖板上的排气口14进出。在壳盖2的外部还设置有一使被检测气体从进气口15被抽入从排气口14排出的气泵”[0005]“激光器4发出的光束依次准直透镜5后、柱面镜6和第一光阑7，光束在经过准直透镜5后形成平行光，经过柱面镜6后从点光源变为线光源，在经过第一光阑7时所述的第一光阑7消除激光器4的边缘光的干扰，之后在进气口15上方与气流通道相交叉并在交叉处形成检测区域，且光束与气流通道处交叉后形成均匀的细线光斑。当颗粒物通过检测区域的时候产生散射光，散射光通过第一凸透镜9和汇聚凸透镜到达第一光电探测器11上，第一电探测器测量出散射光的大小，从而求出检测气体中颗粒的大小和数量，从而求出气体中各种颗粒物的质量浓度，对空气中的tsp、pm10和pm2.5的浓度进行测量。由图1可以看出，第一凸透镜9面向检测区域的表面为一凸面，这样可以有效的降低被检测气体的颗粒物在其表面的积聚，第一凸透镜9的材质为玻璃或者树脂，抗污染能力远大于金属凹面反射镜”[0006]
但是其仍然存在缺陷：1、由于进气口与出气口之间为较的腔室，这就会导致气体在检测区域内部会产生外扩，导致气体进入检测镜面上，影响检测效果；2、将风机安装在进气口导致颗粒物在进入检测腔内部之前就会有部分颗粒物附着在风机上，影响检测结果；
3、发射光路与接收光路之间为直角，气体在检测腔内部通过直角极易将颗粒散播至两侧光路内部，导致光路镜面被颗粒物蒙蔽。


技术实现要素：

[0007]
本发明的目的在于提供一种大气颗粒物浓度的监测装置，以解决现有技术中在碱性检测时，气体中携带的颗粒会附着在装置内部导致检测结果不精准的问题。
[0008]
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种大气颗粒物浓度的监测装置，包括检测筒，所述检测筒的内部设为下大上小的圆台型检测腔，所述检测筒的上方连接有抽风机，所述检测筒的一侧下方安装有光线发射筒，且检测筒的一侧上方安装有光线接收筒，光线发射筒与光线接收筒呈锐角，所述光线发射筒的上端与检测筒接触的部位设为出光口，所述光线接收筒的上端与检测筒接触的部位设为进光口，所述光线发射筒的内部设有发射光组件，所述光线接收筒的内部安装有接收光组件，所述接收光组件包括：所述光线接收筒的内部远离检测筒的一侧上方安装有平面镜，所述光线接收筒的内部靠近检测筒的一侧上方安装有第二平面镜，所述第二平面镜的上端固接有遮挡板，所述光线接收筒的内部下方从上向下依次设有第一凸透镜、第二凸透镜与电探测器。
[0009]
优选的，所述光线接收筒的内表面设有内螺纹，所述光线接收筒的内部下端螺纹连接有第一座，所述第一座的上表面两侧均安装有第一螺纹弧形板，所述第一螺纹弧形板与光线接收筒螺纹连接，所述第一座的下端固接有旋钮，所述第一凸透镜、第二凸透镜与电探测器的侧面与第一螺纹弧形板对应的位置均安装有插块，所述第一螺纹弧形板内壁上与插块对应的位置开设有插槽。
[0010]
优选的，所述第一螺纹弧形板的上端设为收拢部，且第一螺纹弧形板的下端远离第一座圆心的一侧开设有凹槽，凹槽的槽底与第一座之间通过铰链转动连接。
[0011]
优选的，所述发射光组件包括从下向上依次设置在光线发射筒内部的激光器、准直透镜、柱面镜以及光阑。
[0012]
优选的，所述光线发射筒的内壁设有内螺纹，且光线发射筒的下端螺纹连接有第二座，所述第二座的上表面两侧均设有第二螺纹弧形板，所述第二螺纹弧形板与光线发射筒螺纹连接，所述第二座的下端固接有旋钮，所述激光器、准直透镜、柱面镜以及光阑的外侧与第二螺纹弧形板对应的位置均安装有插块，所述弹簧第二螺纹弧形板的内壁上与插块对应的位置开设有插槽。
[0013]
优选的，述第二螺纹弧形板的上端设为收拢部，且第二螺纹弧形板的下端远离第二座圆心的一侧开设有凹槽，凹槽的槽底通过铰链与第二座转动连接。
[0014]
优选的，还包括底座，所述检测筒的下端固接有支架，支架通过螺栓固接在底座的上表面，所述检测筒的下端安装有进气筒。
[0015]
优选的，所述抽风机的进风口设为进风管，抽风机的出风口设为出风弯管，所述进风管的上端固接有柔性管，所述柔性管的上端与检测筒的上端之间安装有c型管。
[0016]
优选的，所述检测筒与c型管的交汇处内部均安装有密集的导风管。
[0017]
优选的，所述底座的上表面安装有用于支撑抽风机的减震结构，所述减震结构包括固接在抽风机下方的减震座、安装在减震座下表面四个拐角处的弹簧、固接在底座上表面与弹簧位置对应的气体容纳筒以及套设在弹簧内部的压缩杆，所述压缩杆的下端插入气
体容纳筒内部。
[0018]
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0019]
1、本发明设置了检测筒，检测筒可减小气体竖直流动时产生的外扩的情况，并且将检测筒内部设为下大上小的圆台型，进一步的减小了颗粒物外扩的情况，进而减小气流进入检测零部件的概率；
[0020]
2、本发明中的风机为设置在检测筒出气部位的吸风机，采用抽风机相较于吸风机来说，其使得外界待检测气体是直接进入圆台型检测腔的内部的，进而避免了气流中携带的需检测颗粒物附着在风机内壁上而到导致的检测不精准的情况；
[0021]
3、本发明中光线发射筒与光线接收筒之间呈锐角，由于气流是向上流动的，进而尽可能的减小了两个向下倾斜的筒(光线发射筒与光线接收筒)进入气体颗粒的概率，减少了颗粒物附着在光线发射筒与光线接收筒内部零件上的可能；
[0022]
4、本发明设置了平面镜与第二平面镜，对颗粒的散射光线进行反射，一方面保证了由于锐角夹角过小导致的散射光难以进入凸透镜的情况，另一方面使得凸透镜更加远离颗粒物，避免凸透镜上附着颗粒，而平面镜上一旦附着颗粒物对其反射能力的削弱相较于颗粒物对凸透镜的影响来说较小，优于选用；
[0023]
5、本发明中的各个检测零部件能够通过弧形螺纹板的拆卸来进行拆卸，进而方便的将其外表面附着的颗粒清洗掉，也能够方便的将零部件进行更换、检修。
附图说明
[0024]
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
[0025]
图1为本发明的结构示意图；
[0026]
图2为本发明的内部结构示意图；
[0027]
图3为本发明光线接收筒的内部结构示意图；
[0028]
图4为本发明光线发射筒的内部结构示意图；
[0029]
图5为本发明图3的a区放大图；
[0030]
图6为本发明光线发射筒的外观图。
[0031]
图7为本发明第一螺纹弧形板的安装示意图；
[0032]
图8为本发明第一螺纹弧形板另一视角的结构示意图；
[0033]
图9为本发明第一凸透镜的结构示意图；
[0034]
图10为本发明导风管的安装示意图
[0035]
图11为本发明减震结构的结构示意图。
[0036]
图中：1、底座；2、减震结构；201、减震座；202、弹簧；203、压缩杆；204、气体容纳筒；3、抽风机；301、进风管；302、出风弯管；4、柔性管；5、检测筒；51、圆台型检测腔；6、光线接收筒；61、进光口；7、光线发射筒；71、出光口；8、c型管；9、导风管；10、安装座；11、支架；12、进气筒；13、第一螺纹弧形板；14、平面镜；15、遮挡板；16、第二平面镜；17、第一凸透镜；18、第二凸透镜；19、电探测器；20、插块；21、旋钮；22、第二螺纹弧形板；23、光阑；24、柱面镜；25、准直透镜；26、激光器；27、第二座；28、收拢部；29、第一座；30、铰链；31、插槽；32、凹槽。
具体实施方式
[0037]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0038]
请参阅图1和图2所示，本发明实施例中，一种大气颗粒物浓度的监测装置，包括底座1以及位于底座1上方的检测筒5，检测筒5的内部设为下大上小的圆台型检测腔51(之所以设置成为圆台型检测腔51，是为了减少气流的外扩)，检测筒5的上方连接有抽风机3，即从检测筒5的上方进行抽风，使得外界待检测气体是直接进入圆台型检测腔51的内部的，进而避免了气流中携带的需检测颗粒物附着在抽风机31的内壁上而到导致的检测不精准的情况；
[0039]
继续参照图1、图2和图10所示，进一步的，在检测筒5的下端固接有支架11，支架11通过螺栓固接在底座1的上表面，用以支撑起检测筒5，在检测筒5的下端安装有进气筒12，使得气体能够通过进气筒12进入检测筒5的内部进行检测，而在抽风机3的进风口设为进风管301，抽风机3的出风口设为出风弯管302(出风弯管302的设置可避免雨水天气时，液体通过出风管进入装置内部)，进风管301的上端固接有柔性管4，柔性管4的上端与检测筒5的上端之间安装有c型管8，气体检测完成后可通过c型管8、柔性管4与出风弯管302排出，这里之所以设置柔性管301，是为了减少抽风机3工作时产生的振动影响了检测筒5内部的检测情况，减少检测误差，而为了进一步的减少气体检测完成后进入到c型管8时撞击c型管8的内壁导致的振动，在检测筒5与c型管8的交汇处内部均安装有有密集的导风管9，进而将气流分散，减少了气体流动时产生的振动；
[0040]
结合图1和图11所示，为了进一步的减少抽风机3工作时产生的振动向下传导至底座1上而影响检测筒5的检测，在底座1的上表面安装有用于支撑抽风机3的减震结构2，用于给抽风机3进行减震，在减震结构2包括固接在抽风机3下方的减震座201、安装在减震座201下表面四个拐角处的弹簧202、固接在底座1上表面与弹簧202位置对应的气体容纳筒204以及套设在弹簧202内部的压缩杆203，压缩杆203的下端插入气体容纳筒204内部，进而坐在抽风机3工作产生振动时，弹簧202能够吸收这个振动，而气体容纳筒204内部的气体可给予压缩杆203一个阻力，避免抽风机3产生过度摆动；
[0041]
结合图2、图3、图4和图6所示，在本实施例中，检测筒5的一侧下方安装有光线发射筒7，且检测筒5的一侧上方安装有光线接收筒6，光线发射筒7与光线接收筒6呈锐角，光线发射筒7的上端与检测筒5接触的部位设为出光口71，光线接收筒6的上端与检测筒5接触的部位设为进光口61，光线发射筒7的内部设有发射光组件，光线接收筒6的内部安装有接收光组件，光线发射筒7内部的光线发射组件可发射光线，并且从出光口71到达检测筒5的内部，在检测筒5的内部光线与空气中的颗粒产生散射光，这个光可通过进光口61到达光线接收组内部；
[0042]
结合图2、图3和图4所示，这里的发射光组件包括从下向上依次设置在光线发射筒7内部的激光器26、准直透镜25、柱面镜24以及光阑23，激光器26发出的光线依次经过准直透镜25、柱面镜24以及光阑23后，光束在经过准直透镜25后形成平行光，经过柱面镜24后从点光源变为线光源，在经过光阑23时，光阑23消除激光器26的边缘光的干扰，之后通过出光
口71到达检测筒5的内部，光束与气流通道处交叉后形成均匀的细线光斑，当颗粒物通过检测区域的时候产生散射光；
[0043]
继续参照图2、图3和图4所示，接收光组件包括：光线接收筒6的内部远离检测筒5的一侧上方安装有平面镜14，光线接收筒6的内部靠近检测筒5的一侧上方安装有第二平面镜16，第二平面镜16的上端固接有遮挡板15，光线接收筒6的内部下方从上向下依次设有第一凸透镜17、第二凸透镜18与电探测器19，散射光通过平面镜14反射至第二平面镜16，通过第二平面镜16反射至第一凸透镜17上，第一凸透镜17和第二凸透镜18将光线汇聚到电探测器19上，电探测器19测量出散射光的大小，从而求出检测气体中颗粒的大小和数量，从而求出气体中各种颗粒物的质量浓度，对空气中的tsp、pm10和pm2.5的浓度进行测量；
[0044]
结合图2，这里将光线发射筒7与光线接收筒6呈锐角，进而尽可能的减小流经检测筒5的气体向着光线发射筒7与光线接收筒6外溢的情况，减少了颗粒物附着在光线发射筒7与光线接收筒6内部零件上的可能，并且这里使用两个平面镜进行反射，以使得凸透镜更加远离颗粒物，避免凸透镜上附着颗粒，而平面镜上附着颗粒物时对其反射能力相较于颗粒物对凸透镜的影响来说较小，优于选用；
[0045]
结合图3、图7、图8和图9所示，光线接收筒6的内表面设有内螺纹，光线接收筒6的内部下端螺纹连接有第一座29，第一座29的上表面两侧均安装有第一螺纹弧形板13，第一螺纹弧形板13与光线接收筒6螺纹连接，第一座29的下端固接有旋钮21，通过旋转旋钮21可使得第一座29与第一螺纹弧形板13从光线接收筒6的内部拆卸下来，而第一凸透镜17、第二凸透镜18与电探测器19的侧面与第一螺纹弧形板13对应的位置均安装有插块20，第一螺纹弧形板13内壁上与插块20对应的位置开设有插槽31，进而使得在拆卸下第一螺纹弧形板13与第一座29时，整个第一凸透镜17、第二凸透镜18与电探测器19均被拆卸下来，便于其检修或者更换；
[0046]
结合3、图5、图6和图7，图优选的，在第一螺纹弧形板13的上端设为收拢部28，进而在将第一螺纹弧形板13插入光线接收筒6内部时，能够更加方便，并且在第一螺纹弧形板13的下端远离第一座29圆心的一侧开设有凹槽32，凹槽32的槽底与第一座29之间通过铰链30转动连接，即在将第一螺纹弧形板13插入光线接收筒6内部时，第一螺纹弧形板13不会发生变化，在将第一螺纹弧形板13拆卸后，可通过铰链30将两个第一螺纹弧形板13从第一座29上张开，进而便于第一凸透镜17、第二凸透镜18与电探测器19从第一螺纹弧形板13上拆卸下来；
[0047]
结合图4、图5、图6和图7，在光线发射筒7的内壁设有内螺纹，且光线发射筒7的下端螺纹连接有第二座27，第二座27的上表面两侧均设有第二螺纹弧形板22，第二螺纹弧形板22与光线发射筒7螺纹连接，第二座27的下端固接有旋钮21，激光器26、准直透镜25、柱面镜24以及光阑23的外侧与第二螺纹弧形板22对应的位置均安装有插块20，弹簧第二螺纹弧形板22的内壁上与插块20对应的位置开设有插槽31，(第二螺纹弧形板22的使用方式与第一螺纹弧形板13的使用方式相同，在这里不再做赘述)；
[0048]
第二螺纹弧形板22的上端设为收拢部28，进而在将第二螺纹弧形板22插入光线发射筒7内部时，能够更加方便，并且第二螺纹弧形板22的下端远离第二座27圆心的一侧开设有凹槽32，凹槽32的槽底通过铰链30与第二座27转动连接，即在将第二螺纹弧形板22插入光线发射筒7内部时，第二螺纹弧形板22不会发生变化，在将第二螺纹弧形板22拆卸后，可
通过铰链30将两个第二螺纹弧形板22从第二座27上张开，进而便于激光器26、准直透镜25、柱面镜24以及光阑23从第二螺纹弧形板22上拆卸下来。
[0049]
本发明的工作原理及使用流程：将本装置安装在高处，例如楼顶，在使用时，抽风机3工作，可将携带颗粒的气流通过进气筒12吸入检测筒5的内部，气流从下向上流动，圆台型检测腔51可减少气流的外扩，同时左侧的激光器26发出的光线依次经过准直透镜25、柱面镜24以及光阑23，光束在经过准直透镜25后形成平行光，经过柱面镜24后从点光源变为线光源，在经过光阑23时，光阑23消除激光器26的边缘光的干扰，之后通过出光口71到达检测筒5的内部，光束与气流通道处交叉后形成均匀的细线光斑，当颗粒物通过检测区域时产生散射光，(这里将光线发射筒7与光线接收筒6呈锐角，进而尽可能的减小流经检测筒5的气体向着光线发射筒7与光线接收筒6外溢的情况，减少了颗粒物附着在光线发射筒7与光线接收筒6内部零件上的可能，并且这里使用两个平面镜进行反射，以使得凸透镜更加远离颗粒物，避免凸透镜上附着颗粒，而平面镜上附着颗粒物时对其反射能力相较于颗粒物对凸透镜的影响来说较小，优于选用)，散射光通过平面镜14反射至第二平面镜16，通过第二平面镜16反射至第一凸透镜17上，第一凸透镜17和第二凸透镜18将光线汇聚到电探测器19上，电探测器19测量出散射光的大小，从而求出检测气体中颗粒的大小和数量，从而求出气体中各种颗粒物的质量浓度，对空气中的tsp、pm10和pm2.5的浓度进行测量，而检测后的气流通过导风管9减震后到达c型管8的内部，最终从柔性管4与出风弯管302排出，这屋里的柔性管4可减少抽风机3工作产生的振动对检测筒5的影响，并且在抽风机3工作产生的振动时，弹簧202能够吸收这个振动，而气体容纳筒204内部的气体可给予压缩杆203一个阻力，避免抽风机3产生过度摆动；
[0050]
在本装置需要进行检修或者清洗镜面时，通过旋转旋钮21，使得第一螺纹弧形板13与第一座29均能够和光线接收筒6内部的内螺纹之间产生螺纹力气，进而将整个第一螺纹弧形板13与第一座29从光线接收筒6的内部旋出，而后通过铰链30可将两个第一螺纹弧形板13张开，进而可将第一凸透镜17、第二凸透镜18以及、电探测器10从第一螺纹弧形板13内部拆卸下来，反之右侧的光线发射筒7内部的零件也应当通过此种方法拆除。
[0051]
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。