[發明專利]一種改進的便攜式PM2.5檢測儀

有效

• 申請號: 201410572838.8
• 申請日: 2014-10-23
• 公開（公告）號: CN104390891A
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發明（設計）人: 詹姆斯·劉;克莉絲汀·劉;李革
• 申請（專利權）人: 北京至感科技有限公司
• 主分類號: G01N15/00
• 分類號: G01N15/00;G01N5/00
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 楊立

技術領域

本發明涉及一種改進的便攜式PM2.5檢測儀。

背景技術

石英晶體微天平(QCM)最基本的原理是利用了石英晶體的壓電效應：石英晶體內部每個晶格在不受外力作用時呈正六邊形，若在晶片的兩側施加機械壓力，會使晶格的電荷中心發生偏移而極化，則在晶片相應的方向上將產生電場；反之，若在石英晶體的兩個電極上加一電場，晶片就會產生機械變形，這種物理現象稱為壓電效應。如果在晶片的兩極上加交變電壓，晶片就會產生機械振動，同時晶片的機械振動又會產生交變電場。在一般情況下，晶片機械振動的振幅和交變電場的振幅非常微小，但當外加交變電壓的頻率為某一特定值時，振幅明顯加大，這種現象稱為壓電諧振。它其實與LC回路的諧振現象十分相似：當晶體不振動時，可把它看成一個平板電容器稱為靜電電容C，一般約幾個PF到幾十PF；當晶體振蕩時，機械振動的慣性可用電感L來等效，一般L的值為幾十mH到幾百mH。由此就構成了石英晶體微天平的振蕩器，電路的振蕩頻率等于石英晶體振蕩片的諧振頻率，再通過主機將測得的諧振頻率轉化為電信號輸出。由于晶片本身的諧振頻率基本上只與晶片的切割方式、幾何形狀、尺寸有關，而且可以做得精確，因此利用石英諧振器組成的振蕩電路可獲得很高的頻率穩定度。

1959年Sauerbrey在假定外加持量均勻剛性地附著于QCM的金電極表面的條件下，得出了QCM的諧振頻率變化與外加質量成正比的結論。對于剛性沉積物，晶體振蕩頻率變化△F正比于工作電極上沉積物的質量改變△M。通過這一關系式可得到QCM電極表面的質量變化。

QCM主要由石英晶體傳感器、信號檢測和數據處理等部分組成。石英晶體傳感器的基本構成大致是：從一塊石英晶體上沿著與石英晶體主光軸成35°15'切割(AT—CUT)得到石英晶體振蕩片，在它的兩個對應面上涂敷銀層作為電極，石英晶體夾在兩片電極中間形成三明治結構。在每個電極上各焊一根引線接到管腳上，再加上封裝外殼就構成了石英晶體諧振器，其產品一般用金屬外殼封裝，也有用玻璃殼、陶瓷或塑料封裝的。

石英稱重天平的靈敏度是從Sauerbrey方程得來，石英振蕩天平頻率變化值△F和質量變化值△M有如下的關系：△F＝C_f·△M，其中△F為石英天平觀察到的稱重物質前后頻率變化值，△M為石英天平觀察到的稱重物質前后質量變化值，C_f為石英天平稱量物質質量時的恒定系數。從上述公式上看，QCM的靈敏度是由C_f決定的。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種結構簡單，攜帶方便的改進的便攜式PM2.5檢測儀。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：一種改進的便攜式PM2.5檢測儀，包括箱體、PM2.5切割頭、測試腔、石英微天平、進氣道、PM10切割頂蓋、通氣道、清洗道及動力裝置，所述PM2.5切割頭、測試腔及石英微天平均設置在所述箱體內，且所述PM2.5切割頭通過所述測試腔與所述石英微天平相連接，所述進氣道設置在所述箱體的頂部，且一端穿過所述箱體與所述PM2.5切割頭相連通，用于將箱體外的空氣導入所述PM2.5切割頭內；所述PM10切割頂蓋設置在所述進氣道的頂部，所述PM2.5切割頭內設有第一碰撞面及第二碰撞面，所述第一碰撞面與所述第二碰撞面為一體成型結構，且所述第二碰撞面設置在所述第一碰撞面的下部，所述第一碰撞面位于所述進氣道的正下方；所述第一碰撞面及第二碰撞面通過固定桿與所述PM2.5切割頭的內壁固定連接；所述通氣道的一端頭與所述第二碰撞面相連接，另一端頭穿過所述PM2.5切割頭進入所述測試腔內，且位于所述石英微天平的正上方；所述清洗道與所述測試腔相連通，所述動力裝置設置在所述清洗道上；其中，

所述第一碰撞面的形狀呈凹形，所述石英微天平的上表面為敏感表面。

本發明的有益效果是：

本發明改進的便攜式PM2.5檢測儀可以很方便地被攜帶到需要測量的場地實時實地檢測PM2.5，本發明不需要過濾網，減少操作程序，減少維護時間和成本。可以使用石英微天平稱量氣體中粉塵密度或者顆粒物重量，并利用動力裝置吸入被檢測氣體。

在上述技術方案的基礎上，本發明還可以做如下改進。

進一步，所述進氣道與所述PM2.5切割頭的連接、所述PM2.5切割頭與所述測試腔的連接以及所述測試腔與所述石英微天平的連接均是通過螺紋相連接。

進一步，所述改進的便攜式PM2.5檢測儀還包括第一閥門，所述第一閥門設在位于所述測試腔內的所述通氣道內，且靠近所述通氣道的端頭。