[實用新型]一種CCD在線監(jiān)測氣溶膠裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320799246.0
• 申請日: 2013-12-06
• 公開（公告）號: CN203606135U
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發(fā)明（設計）人: 魏勝非
• 申請（專利權(quán)）人: 東北師范大學
• 主分類號: G01M15/00
• 分類號: G01M15/00;G01M15/02;G01M15/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于電子領(lǐng)域，尤其是指一種CCD在線監(jiān)測氣溶膠裝置。

背景技術(shù)

化石類燃料是現(xiàn)在的主要能源提供者。鋼鐵冶煉、燃煤發(fā)電、民生取暖主要依靠它。在化石燃料燃燒過程中產(chǎn)生的煙塵對環(huán)境的破壞是非常嚴重的，特別是研究表明它是氣溶膠（PM2.5）的主要來源。PM2.5是指空氣動力學直徑小于2.5μm的顆粒，它能吸附各種有毒物質(zhì)，然后直接進入人體的下呼吸道。PM2.5的危害已被醫(yī)學研究證明同多種呼吸疾病有關(guān)。對它的監(jiān)測已經(jīng)是研究熱點。目前石英微量震蕩天平法是最常用的方法。優(yōu)點是定量關(guān)系明確，缺點是無法解決樣品加熱后揮發(fā)性和半揮發(fā)性物質(zhì)的損失，導致測定結(jié)果被認為偏低；如果增加膜動態(tài)校準系統(tǒng)，則會因技術(shù)不成熟造成成本大幅度增高、操作復雜化，最關(guān)鍵的是儀器故障率大幅度升高，難以獲得高質(zhì)量數(shù)據(jù)，且石英微量震蕩天平法不適合南方潮濕地區(qū)和污染過于嚴重城市用于PM2.5在線測定。β射線法居于兩個假設:一是儀器的石英采樣濾膜條帶均一；二是采集下來的PM2.5粒子物理特性均一。上述兩個假設往往并不成立，因此測定數(shù)據(jù)一般被認為偏高，這種檢測方法在相對干凈和干燥的地區(qū)故障率低，在潮濕高溫區(qū)域故障率較高。以PM2.5粒子光散射為基本原理的儀器，準確測算質(zhì)量濃度的前提是粒子的密度不變，但這一前提并不成立，因此，所得到的PM2.5數(shù)值濃度相對可靠，但若將其轉(zhuǎn)化為質(zhì)量濃度，數(shù)據(jù)的準確度則會大幅下降。環(huán)保部門很少采用這種方法來測定質(zhì)量濃度。除了實時的監(jiān)測方法外，測量PM2.5還可用經(jīng)典的濾膜采樣——天平稱重法。這種方法只需要一個PM2.5切割頭、一臺泵、膜架及濾膜，采集24小時樣品后，取下濾膜稱重即可。這種方法也有缺點，氣流長時間不斷通過采樣濾膜，濾膜上采集到的物質(zhì)隨著氣流和溫度的變化會造成揮發(fā)性和半揮發(fā)性物質(zhì)損失。同時，一些極細小的顆粒還是能穿過濾膜造成結(jié)果偏低；相反，氣態(tài)物質(zhì)也可能被濾膜吸附，造成結(jié)果偏高。但這種方法節(jié)省經(jīng)費，容易實施。截至目前，實際上沒有一種儀器設備能夠準確無誤地測定大氣中的PM2.5質(zhì)量濃度。

為了能夠直觀的在線監(jiān)測PM2.5，特別是研究化石燃料污染物的產(chǎn)生及排放細節(jié)，對其進行實時監(jiān)測更為重要。如上分析現(xiàn)有的設備還不能對顆粒的粒徑分布情況進行觀測，本實用新型提出一種可以直接觀測PM2.5的粒徑分布情況的在線監(jiān)測PM2.5裝置，以克服現(xiàn)有的裝置不能直接觀測PM2.5粒徑分布情況的不足。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有的在線監(jiān)測PM2.5裝置不能直接觀測PM2.5粒徑分布情況的不足,本實用新型提供一種在線監(jiān)測PM2.5裝置，該裝置能夠直接觀測PM2.5粒徑情況。

本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：本實用新型裝置由取樣管、硅油玻璃紙轉(zhuǎn)軸、CCD、光學腔、顯微鏡、硅油玻璃紙帶、步進電機、風速傳感器、單片機組成，其特征是：風速傳感器位于主煙道內(nèi)，硅油玻璃紙帶同硅油玻璃紙轉(zhuǎn)軸相連，硅油玻璃紙帶經(jīng)過取樣管下方，硅油玻璃紙帶經(jīng)過顯微鏡下方，顯微鏡、CCD都位于光學腔內(nèi)，顯微鏡位于CCD下方，硅油玻璃紙帶同步進電機相連；風速傳感器同單片機相連，步進電機通過電阻、光電耦合器、三極管、反相器同單片機相連。

本實用新型的工作原理為：經(jīng)過高壓靜電處理及相連的布袋處理后，大顆粒基本被處理掉。取樣管同經(jīng)過靜電及布袋處理后的排煙道相連，一部分煙塵通向取樣管，此時煙塵中的主要顆粒物為PM2.5。硅油玻璃紙帶在步進電機牽引下從取樣管下方沿取樣管滑過，其速度受步進電機控制。硅油玻璃紙帶是在玻璃紙帶上均勻涂抹硅油制成。涂抹硅油的目的是為了增加對顆粒物的吸引。利用硅油吸附顆粒物的方法為手工觀測的常規(guī)方法。手工操作時，是在玻璃皿底部涂抹硅油，然后在顯微鏡下觀察。

步進電機的速度由單片機控制，單片機根據(jù)風速傳感器測得的煙道內(nèi)煙塵的速度調(diào)整步進電機的速度，使得硅油玻璃紙帶通過取樣管的速度同煙塵的速度相同，這樣取樣能夠反映主煙道截面顆粒物的情況。

硅油玻璃紙帶從取樣管下滑過，其上的硅油吸附了取樣管內(nèi)煙塵截面的顆粒物，硅油玻璃紙帶在步進電機的牽引下經(jīng)過顯微鏡，顯微鏡將此圖像放大，在光學腔內(nèi)CCD將此圖像攝錄。經(jīng)過圖像處理軟件分析，則此時的PM2.5顆粒分布情況被獲得。

本實用新型的有益效果是，可以在線監(jiān)測PM2.5并直接觀測PM2.5粒徑情況。它主要用于大氣環(huán)境治理領(lǐng)域。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。

圖1是一種CCD在線監(jiān)測氣溶膠裝置的縱剖面構(gòu)造圖。

圖2是本實用新型的電路原理圖。