一种颗粒物浓度检测装置及检测方法

专利主权项内容

1.一种颗粒物浓度检测装置，其特征在于：包括依次连接的空气颗粒物切割器(1)、传感器组件(2)和吸气泵(3)，所述空气颗粒物切割器(1)设置在待检测的空气环境中且其进口与空气连通，所述传感器组件(2)包括用于检测颗粒物浓度的腔室(21)、β射线放射源(22)、β射线探测器(23)和滤纸带(24)，所述腔室(21)的上部和下部依次形成进气口(71)和出气口(81)，所述进气口(71)通过进气管(4)与空气颗粒物切割器(1)相连，所述出气口(81)通过出气管(5)与吸气泵(3)相连，所述滤纸带(24)平铺在所述腔室(21)内并能将空气流经的通道封住，所述β射线放射源(22)和β射线探测器(23)分设在滤纸带(24)的两侧，当吸气泵(3)工作时，待检测的空气经所述进口进入空气颗粒物切割器(1)中，空气颗粒物切割器(1)将空气中的部分颗粒物分离出去，剩余的颗粒物随空气流动进入传感器组件(2)的腔室(21)中，空气在腔室(21)中流通并穿过滤纸带(24)后被吸气泵(3)吸出，空气中剩余的颗粒物被滤纸带(24)捕获并在滤纸带(24)上形成积尘粉斑(100)，所述β射线放射源(22)能够发射出β射线，所述β射线探测器(23)能够实时测量穿过滤纸带(24)的β射线强度进而获得待检测空气的颗粒物质量浓度；所述传感器组件(2)包括滤纸带夹紧密封机构，所述滤纸带夹紧密封机构包括上夹具(7)和下夹具(8)，所述腔室(21)包括开设在上夹具(7)内的上腔室(211)和开设在下夹具(8)内的下腔室(212)，所述上夹具(7)位于滤纸带(24)的上方，所述进气口(71)开设在上夹具(7)上且与上腔室(211)连通，所述上腔室(211)在上夹具(7)的下部形成下开口(72)，所述下夹具(8)位于滤纸带(24)的下方，所述出气口(81)开设在下夹具(8)上且与下腔室(212)连通，所述下腔室(212)在下夹具(8)的上部形成上开口(82)，所述下夹具(8)的上部具有能够托住滤纸带(24)的上端平面(83)，所述滤纸带(24)平置在所述上端平面(83)并将所述上开口(82)封盖，所述下夹具(8)能够上下移动，所述滤纸带夹紧密封机构具有夹紧和松开状态，当所述滤纸带夹紧密封机构处于夹紧状态时，所述下夹具(8)向上移动并托住滤纸带(24)向上移动使滤纸带(24)抵在上夹具(7)的下部，所述上夹具(7)和下夹具(8)将滤纸带(24)夹紧，所述滤纸带(24)将所述下开口(72)和上开口(82)同时封住，此时进入上腔室(211)的空气穿过滤纸带(24)才能进入下腔室(212)并排出；当所述滤纸带夹紧密封机构处于松开状态时，所述下夹具(8)向下移动并托住滤纸带(24)向下移动使滤纸带(24)被松开；所述β射线放射源(22)通过夹具安装在所述下腔室(212)内且所述β射线放射源(22)发生的β射线自所述上开口(82)射出，所述β射线探测器(23)安装在所述上夹具(7)上部并穿入所述上腔室(211)中对准所述下开口(72)的方向，且所述β射线探测器(23)位于所述上腔室(211)的上方且远离所述下开口(72)；所述颗粒物浓度检测装置进行空气中颗粒物浓度的检测的方法包括如下步骤：1)驱动送纸卷轮(101)转动向传感器组件(2)中送入洁净的滤纸带(24)；2)驱动收纸卷轮(102)转动从传感器组件(2)中将使用过的滤纸带(24)部分拉出并将送纸卷轮(101)送入传感器组件(2)的洁净的滤纸带(24)在传感器组件(2)内拉平；3)驱动下夹具(8)向上移动使托在下夹具(8)上的洁净的滤纸带(24)抵在上夹具(7)的下部，所述滤纸带(24)被夹紧；4)记录大气压力P和空气温度T，打开β射线放射源(22)和β射线探测器(23)，在t时间内持续记录β射线探测器(23)检测的β射线放射源(22)穿过洁净的滤纸带(24)的β射线强度n1；s5)打开吸气泵(3)，吸气泵(3)抽气，开始采样，空气自空气颗粒物切割器(1)的进口进入空气颗粒物切割器(1)，然后进入传感器组件(2)中，依次穿过上腔室(211)、滤纸带(24)和下腔室(212)并被吸气泵(3)吸出，所述空气中的颗粒物被滤纸带(24)捕获，经过t时间采样结束，记录t时间内穿过滤纸带(24)的空气体积V；6)采样结束后，在t时间内持续记录β射线探测器(23)检测的β射线放射源(22)穿过滤纸带(24)的β射线强度n2；s7)根据滤纸带(24)上积尘粉斑(100)的面积s计算并记录滤纸带(24)在采样前后的质量变化Δm；8)根据空气体积V和采样前后滤纸带(24)的质量变化Δm计算获得空气的颗粒物浓度值C；△m和颗粒物浓度值C根据下述公式进行计算：△m＝1/k×ln(n1/n2)×s 公式1；C＝(△m/V)＝1/k×ln(n1/n2)×(s/(q×t))×(273+T)/273×101.325/P 公式2；其中，k：质量系数；s：积尘粉斑(100)的面积；q：采样空气的流量；n1：穿过洁净的滤纸带的β射线强度；n2：穿过具有积尘粉斑(100)的滤纸带的β射线强度；t：采样时间；T：空气温度：p：大气压强。