[發(fā)明專利]大氣顆粒物采樣器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210159425.8
• 申請日: 2012-05-22
• 公開（公告）號: CN103424284A
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張陽;張元勛;王羽琴;劉紅杰;鄧建國
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院研究生院
• 主分類號: G01N1/22
• 分類號: G01N1/22
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

所屬技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明自行設(shè)計和研制了一種大氣顆粒物采樣器，可以對大氣中的總懸浮顆粒物(TSP)、可吸入顆粒物(PM₁₀)、可入肺顆粒物(或細(xì)顆粒物，PM_2.5)進行準(zhǔn)確采樣的儀器。?

背景技術(shù)

大氣顆粒物是指分散在空氣中空氣動力學(xué)當(dāng)量直徑為0.001-100μm的固體或液體微粒。空氣動力學(xué)當(dāng)量直徑≤100μm、≤10μm、≤2.5μm的顆粒物分別稱為總懸浮顆粒物(TSP)、可吸入顆粒物(PM₁₀)和可入肺顆粒物(PM_2.5)。顆粒物由于粒徑不同可沉積在呼吸道的不同位置，對人體健康產(chǎn)生的影響也不同。所以，對不同粒徑的顆粒物進行監(jiān)測，已成為環(huán)境監(jiān)測的重點指標(biāo)之一。?

目前氣溶膠測量的方法有很多，最普遍的氣溶膠采樣技術(shù)是用濾膜收集空氣中的粒子進行過濾收集，過濾技術(shù)由于其靈活、簡易和經(jīng)濟，成為最廣泛的氣溶膠測量技術(shù)。國內(nèi)外已有許多商品化的大氣顆粒物采樣器，主要有Thermo四通道采樣器、Anderson雙通道采樣器、武漢天虹大氣顆粒物采樣器、嶗應(yīng)大氣顆粒物采樣器等。這類商業(yè)化顆粒物采樣器主要缺點：1)一般體積龐大，重量大，不利于搬運；2)最重要的是在采樣時，進樣體積流量會因溫度、壓力日變化影響而改變，采樣流量無法進行溫度和壓力補償；3)一般流量設(shè)定單一，無法滿足顆粒物多組分分析需求；4)商品化采樣器一般很少同時能采集氣象參數(shù)。?

發(fā)明內(nèi)容

為了改進現(xiàn)有商品化的大氣顆粒物采樣器的不足，本發(fā)明在商品化儀器的基礎(chǔ)之上，自行研制了大氣顆粒物雙通道采樣器，可實現(xiàn)對大氣TSP、PM₁₀和PM_2.5樣品的采集。每個通道都利用由流量傳感器——比例閥——流量控制板組成的閉合回路，可準(zhǔn)確控制流量；不僅如此，本儀器還外置了溫度、濕度、壓力、風(fēng)速和風(fēng)向傳感器，可實現(xiàn)對這五個氣象參數(shù)實時測量；而且單片機可實時對采樣的體積流量進行壓力、溫度補償計算，以確保進樣口體積流量維持為額定值。人性化的控制面板和操作界面，可進行流量設(shè)定和控制、數(shù)據(jù)采集、泵定時開關(guān)等功能。本儀器整機設(shè)計結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕、自動計時、流量顯示直觀、安全可靠等特點，便于現(xiàn)場使用。?

本發(fā)明專利采用的技術(shù)方案是：1.氣溶膠粒徑的分選，氣溶膠顆粒在大氣環(huán)境下由粒徑選擇器分選出待測粒徑范圍內(nèi)的氣溶膠樣品；2.分選后的氣溶膠顆粒物經(jīng)過三通被分成兩個?通道，每個通道可獨立進行采樣，以便于用于不同分析目的；3.每個通道都由流量傳感器和比例閥控制流量；4.單片機——流量傳感器——流量控制板組成閉合回路，即單片機采集流量傳感器信號，根據(jù)信號值對比例閥進行實時調(diào)控，比例閥的開啟程度影響流量大小，從而改變傳感器信號值，經(jīng)過多次閉路反饋，最終使流量傳感器信號大小與單片機設(shè)定流量大小信號一致，從而使每個通路達(dá)到預(yù)設(shè)流量值；5.單片機實時采集采樣環(huán)境的溫度和壓力，并根據(jù)理想氣體狀態(tài)方式，實時自動校正采樣的體積流量(體積流量會因壓力、溫度改變而改變)；6.單片機可實現(xiàn)自動記時，流量設(shè)定、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)采集參數(shù)設(shè)定、數(shù)據(jù)存儲和輸出、泵定時控制等功能；7.液晶顯示屏實時顯示氣象參數(shù)和儀器運行參數(shù)。?

本發(fā)明的有益效果是，該儀器可對大氣TSP、PM₁₀和PM_2.5樣品的進行采集，精確控制采樣流量，實時記錄采樣流量和氣象參數(shù)。?

附圖說明

圖1為本發(fā)明的儀器原理圖，主要部件有：1.粒徑選擇器，2.繼電器，3.流量控制板，4.濾膜，5.流量傳感器，6.比例閥，7.真空泵，8.加熱板或制冷風(fēng)扇，9.風(fēng)速風(fēng)向傳感器，10.濕度傳感器，11.溫度傳感器，12.壓力傳感器，13.液晶顯示屏，14.鍵盤，15.單片機?

圖2為大氣采樣器的外觀圖?

具體實施方式

大氣顆粒物采樣器主要由進樣系統(tǒng)、氣溶膠捕集系統(tǒng)、流量控制系統(tǒng)、人機交互系統(tǒng)、氣動系統(tǒng)、單片機和一些傳感器構(gòu)成。具體實施方式是：一.環(huán)境中的空氣經(jīng)粒徑選擇器(1)后，進入氣溶膠采樣器；二.進入采樣器的氣路分為兩個通道，分別用濾膜(4)收集氣路中的顆粒物樣品；三.每個通道都由流量控制板(3)、流量傳感器(5)和比例閥(6)精確控制流量達(dá)到預(yù)設(shè)定值；四.單片機(15)采集溫度傳感器(11)和壓力傳感器(12)數(shù)據(jù)，并實時對采樣體積流量進行溫度和壓力補償計算；五.單片機(15)同時采集濕度傳感器(10)、風(fēng)速風(fēng)向傳感器(9)數(shù)據(jù)；六.儀器運行參數(shù)和運行狀態(tài)由液晶顯示屏(13)顯示，采樣參數(shù)、數(shù)據(jù)存儲和輸出參數(shù)可由通過鍵盤(14)進行預(yù)設(shè)和修改；七.采樣器的動力來自于真空泵(7)，該泵可由單片機(15)和繼電器(2)可進行手動或時控泵的運行；八.采樣器箱體可通過加熱板或制冷風(fēng)扇(8)來恒定采樣器箱體內(nèi)的溫度，以維持采樣器的正常運行。?