[發明專利]一種測顆粒物濃度的方法及應用該方法的裝置

有效

• 申請號: 201310141512.5
• 申請日: 2013-04-23
• 公開（公告）號: CN103245601A
• 公開（公告）日: 2013-08-14
• 發明（設計）人: 李保生;鄧遷;李正強;陳麗娟;黃小濆
• 申請（專利權）人: 合肥福瞳光電科技有限公司
• 主分類號: G01N15/06
• 分類號: G01N15/06
• 代理公司: 合肥和瑞知識產權代理事務所(普通合伙) 34118
• 代理人: 王挺

技術領域

本發明屬于大氣顆粒物濃度測量的技術領域，具體則涉及一種基于PIV測速方式來測顆粒物濃度的方法及應用該方法的裝置。

背景技術

作為測定大氣中微小顆粒狀物質（Particulate?Matter，以下簡稱PM）濃度的裝置，其中有一類裝置是將一定流量的大氣作為試樣氣體連續地吸入采樣管或大氣導入管內，在設置于該采樣管下游側的收集區域用過濾帶等的捕集裝置連續地捕集前述試樣氣體中的PM，對所捕集的PM用β射線放射源（通常為C14放射源）照射β射線，由于C14放射源放射出的β射線照射到PM上時，β射線會被PM吸收從而導致β射線強度衰減，衰減后的β射線強度與PM相對密度呈對應關系，因此當C14放射源放射出的β射線能量恒定時，利用檢測器檢測透過PM的β射線強度，最終實現用β射線吸收方式測定捕集到的PM的濃度。

上述傳統的基于β射線吸收法的可吸入顆粒物測量裝置存在以下缺陷：其一，對β射線檢測器的恢復時間要求比較高；其二，難以甚至不能控制β射線總輻射量對周圍環境的影響，從而為周圍技術人員及相關環境均產生不利隱患；其三，目前市場上的β射線法測算PM的檢測設備，多只能針對PM2.5或PM10的其中一種實現自動測量，如若實現對于兩者的同步同時測量，就必須另外安置一套專門的測算另一種PM濃度的測量機構，這往往導致其占地面積的過大化和維護操作的繁冗性，這都是在實際操作時應當盡量避免的；最重要的是，目前對于PM顆粒物濃度的測算方法過于單一，無非于上述幾種。因此，如何尋求一種突破現有枷鎖的，既能夠確保環境安全，又可保證對于PM濃度的測量的寬范圍和精確性的測量機構，乃為本領域技術人員所迫待解決的技術難題。

發明內容

本發明的首要目的在于提供一種基于PIV測速方式測顆粒物濃度的方法，該方法不但測算方便快捷，且計算精度均可得到有效保證。

為實現上述目的，本發明采用了以下技術方案：一種測顆粒物濃度的方法，其特征在于：包括以下步驟：

1）、任取顆粒采樣機構在某一時刻通過PIV測量橫截面的粒子圖像，通過數字圖像處理獲取每個粒子的大小，形狀以及體積，指定該地區氣溶膠成分變換不大，干燥大氣顆粒物物質密度不變，則通過以下公式計算出每種粒子的質量：

M_i=V_i·δ_i

其中：M_i為每種粒子的質量；

V_i為每個粒子的體積；

δ_i為干燥大氣顆粒物物質密度。

2）、顆粒采樣機構的流量是已知的，當測量時間一定時，通過以下公式計算得出總共采樣的空氣體積：

V=Q·T

其中：V為總共采樣的空氣體積；

Q為指定測量時間內的顆粒采樣機構的流量；

T為測量時間。

3）、由上述每種粒子的質量以及總共采樣的空氣體積，就可以算出每個粒子的單位濃度：

δ=ΣM_i/V

δ也就是待測的PM顆粒物濃度。

上述方案的主要優點在于：突破了現有的傳統技術枷鎖，克服了如何以PIV檢測單元測算出的粒子流速進而獲取其濃度數值這一難題，另辟蹊徑的依靠PIV類檢測儀器本身可自行測算粒子流速的特點，在獲取其流速并實際測算過程中，不僅能通過測算粒子速度而計算知道濃度，同時還能獲取粒子數量，粒子大小及形狀，從而可以根據粒子形狀判斷粒子來源，為PM的相關防治起到有利影響；該方法不但測算方便快捷，且計算精度均可得到有效保證。

本發明的另一個目的在于提供一種應用上述方法的裝置，本裝置使用安全可靠，其結構簡單而使用，占地面積及維護效率都可以相應得到顯著增強，而且測量精度較高。