[發明專利]一種室內微小顆粒物監測器

有效

• 申請號: 201410087963.X
• 申請日: 2014-03-11
• 公開（公告）號: CN104914022B
• 公開（公告）日: 2018-01-30
• 發明（設計）人: 郗曉言
• 申請（專利權）人: 北京中立格林傳感科技股份有限公司
• 主分類號: G01N15/06
• 分類號: G01N15/06
• 代理公司: 北京聯瑞聯豐知識產權代理事務所(普通合伙)11411
• 代理人: 鄭自群

技術領域

本發明涉及微小顆粒監測技術領域，特別是指一種室內微小顆粒物監測器。

背景技術

目前，霧霾天氣對人們的生活環境的影響越來越嚴重，微小顆粒物監測器也就越來越被廣泛地應用。目前，世界上流行的空氣中的微小顆粒物（如PM2.5及PM10）自動監測方式主要有三種方式：振蕩天平技術、Beta射線技術和光散射技術。由于細顆粒物PM2.5的組成與機理的特殊性，實現其自動監測的難度遠遠大于PM10。因此以下主要介紹PM2.5的測量方法:

由于PM2.5顆粒物由多種物質組成，并以不同的形態存在于環境空氣中，在進行自動監測過程中，需要排除由于顆粒物的吸水性帶來的測量結果偏高和揮發性物質在分析過程中丟失造成的測量結果偏低的問題。其中，特別是環境濕度對PM2.5測量值可能導致1倍甚至幾倍的測量值偏差。

首先，振蕩天平技術是在采用微量振蕩天平傳感器，PM2.5樣品氣樣進入膜動態測量系統后，首先會經過干燥器，在那里使氣體樣品的相對濕度降到一定的范圍，從而保證樣品的測量值準確。該振蕩天平傳感器的主要部件是一支一端固定，另一端裝有濾膜的空心錐形玻璃管，樣品氣流通過濾膜，顆粒物被收集在濾膜上。工作時，空心錐形玻璃管是處于往復振蕩的狀態，它的振蕩頻率會隨著濾膜上收集的顆粒物的質量變化發生改變，儀器通過準確測量頻率的變化得到采集到的顆粒物的質量，然后根據收集這些顆粒物時采集的樣品體積計算得出樣品的濃度。

其次，Beta射線法中，PM2.5顆粒物樣品氣體在樣品動態加熱系統中加熱，這樣，樣品氣體的相對濕度被調整到35%以下后，進入儀器主機，顆粒物被收集在可以自動更換的濾膜上。在儀器中濾膜的兩側分別設置了Beta射線源和 Beta射線檢測器。隨著樣品采集的進行，在濾膜上收集的顆粒物越來越多，顆粒物質量也隨之增加，此時Beta射線檢測器檢測到的Beta射線強度會相應地減弱。由于Beta射線檢測器的輸出信號能直接反應顆粒物的質量變化，儀器通過分析Beta射線檢測器的信號變化得到一定時段內采集的顆粒物質量數值，結合相同時段內采集的樣品的體積，最終報告出采樣時段的顆粒物濃度。

以上兩種技術可以較好地解決PM2.5測量值受環境濕度的影響而使測量值偏差的問題。但采用以上兩種技術的儀器組成復雜，體積大，成本很高，目前只能用于氣象級大氣環境中PM2.5的測量，不可能作為民用的室內空氣PM2.5監測。

另外的一種光散射法測量技術是利用光線遇粉塵產生反射光，根據反射光的光強大小判斷粉塵濃度。光散射法相對以上兩種方法簡單，成本也較低，可以滿足民用PM2.5監測的需要。但目前采用光散射法的PM2.5測量儀器均無法解決環境濕度對PM2.5測量值的影響，通常在濕度大于40%的環境中，PM2.5測量值偏差從40%到200%。

由此可見，現有微小顆粒物監測器組成復雜，體積大，成本很高，不能作為民用室內微小顆粒物的監測，或是民用室內微小顆粒物監測器受環境因素影響嚴重，導致測量結果偏差大。

發明內容

本發明提出一種室內微小顆粒物監測器，用于解決現有微小顆粒物監測器組成復雜，體積大，成本很高，不能作為民用室內微小顆粒物的監測，或是民用室內微小顆粒物監測器受環境因素影響嚴重，導致測量結果偏差較大的問題。

本發明的技術方案是這樣實現的：

一種室內微小顆粒物監測器，包括：

殼體；

微處理器，設置在殼體內；

用于實時探測室內濕度值的濕度傳感器，設置在殼體內，與微處理器連接；

用于探測室內PM2.5值的光散射微小顆粒物傳感器，設置在殼體內，與微處理器連接；

其中，微處理器包括：濕度補償控制單元，用于根據濕度傳感器實時探測到的濕度值和光散射微小顆粒物傳感器實時探測的微小顆粒物濃度值，通過經實驗數據進行多元線性擬合的濕度補償數學公式，在不同微小顆粒物濃度值范圍下分別進行濕度補償，從而對光散射微小顆粒物傳感器的探測到的濃度值進行補償，計算出實時準確的微小顆粒物濃度值，與濕度傳感器和光散射微小顆粒物傳感器連接。

作為一種優選方案，濕度補償數學公式具體為：

Z=(p1+p2*x+p3*x^2+p4*y+p5*y^2)/(1+p6*x+p7*y)；

其中，x為濕度傳感器實時探測到的濕度值；y為光散射微小顆粒物傳感器的實時探測到的PM2.5值的模擬量被微處理器轉換成的數字值；Z為經濕度補償后的PM2.5值；

p1=-97.3402743047253；p2=6.12542455498836；