一種便攜式空氣質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀
摘要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，環(huán)境保護(hù)的問(wèn)題日益突出，環(huán)境保護(hù)工作的第一步，就是環(huán)境監(jiān)測(cè)；而勞動(dòng)者自我保護(hù)意識(shí)的提高和國(guó)家對(duì)勞動(dòng)保護(hù)措施的加大，也需要大量的儀器對(duì)勞動(dòng)環(huán)境空氣質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，綠色食品、有機(jī)食品的種植、生產(chǎn)也需要對(duì)其種植生產(chǎn)環(huán)境空氣質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)。
關(guān)鍵字：便攜式 空氣質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀
一、概述
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，環(huán)境保護(hù)的問(wèn)題日益突出，環(huán)境保護(hù)工作的第一步，就是環(huán)境監(jiān)測(cè)；而勞動(dòng)者自我保護(hù)意識(shí)的提高和國(guó)家對(duì)勞動(dòng)保護(hù)措施的加大，也需要大量的儀器對(duì)勞動(dòng)環(huán)境空氣質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，綠色食品、有機(jī)食品的種植、生產(chǎn)也需要對(duì)其種植生產(chǎn)環(huán)境空氣質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)。因此迫切需要大量的現(xiàn)代化的環(huán)境監(jiān)測(cè)儀器，特別需要優(yōu)質(zhì)的自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和污染源在線連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
國(guó)產(chǎn)化的空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，目前廣泛使用空氣采樣器？諝獠蓸悠鳛槲覈(guó)的環(huán)境保護(hù)工作做出了重要貢獻(xiàn)，但其固有的先天不足（先在實(shí)驗(yàn)室配制吸收液，然后送到現(xiàn)場(chǎng)采樣，最后回到實(shí)驗(yàn)室分析），不僅操作繁瑣、勞動(dòng)強(qiáng)度大、工作效率低，而隨機(jī)誤差多、累積誤差大，數(shù)據(jù)的可信度低使得監(jiān)測(cè)精度低。最大的不足是不能滿(mǎn)足在線實(shí)時(shí)檢測(cè)的要求，預(yù)報(bào)則更無(wú)從談起。而實(shí)時(shí)出數(shù)據(jù)的國(guó)產(chǎn)干法空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)尚無(wú)產(chǎn)品上市，北京康而興公司研發(fā)一種新型的便攜式環(huán)境空氣質(zhì)量（干法）自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀能及時(shí)、有效、準(zhǔn)確反應(yīng)出空氣質(zhì)量狀況，有利于相關(guān)部門(mén)制訂保護(hù)措施，以及對(duì)空氣污染提出預(yù)警。
這種新型便攜式空氣質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀的出色特點(diǎn)是采用進(jìn)口高靈敏度安培型電化學(xué)傳感器，這種傳感器響應(yīng)速度快、分辨率高、線性好、檢測(cè)下限可達(dá)ppb級(jí)，通過(guò)選擇不同傳感器能對(duì)空氣中多種有害氣體如SO2、NO2、O3、CO、H2S、HF等污染氣體進(jìn)行連續(xù)檢測(cè)。而且儀器還可以同時(shí)監(jiān)測(cè)空氣中可吸入顆粒物的濃度，即兩種功能集成在一臺(tái)儀器上，不需要再為監(jiān)測(cè)空氣中可吸入顆粒物而另購(gòu)買(mǎi)單獨(dú)的一臺(tái)儀器。
該新型便攜式空氣質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀尺寸只有[300×260×490mm]體積小、重量輕、攜帶方便，可以取代空氣采樣器進(jìn)行連續(xù)自動(dòng)采樣自動(dòng)分析，比目前固定式的在線空氣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)更是物美價(jià)廉而又能很好地完成其工作。
二、儀器介紹
1、 儀器的工作原理
氣體監(jiān)測(cè)部分工作原理：儀器采用高靈敏度安培型電化學(xué)傳感器，結(jié)合單片機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)，可以連續(xù)監(jiān)測(cè)大氣中SO2、NO2、O3、CO、H2S、HF等污染氣體，全面顯示需要的測(cè)量數(shù)據(jù)。首先由抽氣泵將環(huán)境空氣通過(guò)過(guò)濾器經(jīng)流量調(diào)節(jié)后分別送到傳感器室，將通過(guò)傳感器時(shí)所產(chǎn)生的信號(hào)放大、A/D轉(zhuǎn)換后，由微處理器進(jìn)行采集、計(jì)算、數(shù)據(jù)處理，產(chǎn)生濃度結(jié)果數(shù)據(jù)，同時(shí)保存數(shù)據(jù)結(jié)果或?qū)?shù)據(jù)上傳到計(jì)算機(jī)。
可吸入顆粒物工作原理：采用激光光源，質(zhì)量濃度轉(zhuǎn)換系數(shù)不受顆粒物顏色的影響，內(nèi)裝光學(xué)標(biāo)準(zhǔn)散板，確保儀器高穩(wěn)定性。儀器設(shè)計(jì)了可更換的粒子切割器，實(shí)現(xiàn)了PM10、PM5、PM2.5、TSP多種離子分離切割器兼容。在線濾膜采樣器，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)監(jiān)測(cè)粉塵濃度與濾膜采樣兼容，可以分析所采集到顆粒物的成分以及求出該場(chǎng)所的質(zhì)量濃度轉(zhuǎn)換系數(shù)K值。設(shè)計(jì)了恒流控制器，確保采樣流量恒定，切割曲線的正確。具有特別的保護(hù)氣幕，避免了粉塵對(duì)儀器核心部件——光學(xué)系統(tǒng)的污染，確保儀器高可靠性。通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)儀器零點(diǎn)自動(dòng)調(diào)節(jié)，提高了儀器測(cè)量精度，方便了用戶(hù)使用。
2、 儀器結(jié)構(gòu)
儀器由采樣部分、過(guò)濾器、樣氣增濕/恒溫控制、樣氣濃度分析、數(shù)據(jù)采集/數(shù)字濾波、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)圖形顯示、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)/查詢(xún)/通訊、供電方式自動(dòng)選擇等部分組成。
⑴采樣部分
采樣部分是由進(jìn)氣管、過(guò)濾器、抽氣泵、流量調(diào)節(jié)器等組成，其作用是由抽氣泵將環(huán)境空氣通過(guò)過(guò)濾器，分別以300ml/min的流量送到傳感器氣室，然后經(jīng)儀器排放孔排出。其中過(guò)濾器包括在儀器標(biāo)定零點(diǎn)時(shí)對(duì)樣氣進(jìn)行過(guò)濾的零氣過(guò)濾器和去除采樣氣體中的粉塵顆粒的除塵過(guò)濾器。
⑵樣氣濃度分析
電化學(xué)傳感器對(duì)流經(jīng)氣室內(nèi)的樣氣濃度進(jìn)行檢測(cè)，并輸出與被測(cè)氣體濃度相應(yīng)的電流信號(hào)，由CPU控制的數(shù)據(jù)采集電路對(duì)傳感器輸出的多路信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，并通過(guò)數(shù)字濾波對(duì)異常數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，克服各種干擾的影響，確保采集的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠，然后計(jì)算出氣體濃度。
⑶數(shù)據(jù)的處理
儀器采用320×240dpi圖形液晶顯示屏，可直接顯示各種監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、圖形，人機(jī)交互界面友好。而且儀器采用大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，可存儲(chǔ)1個(gè)月的歷史監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，提供方便的數(shù)據(jù)查詢(xún)方式，如若需要還可以通過(guò)USB接口將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存之計(jì)算機(jī)，利用配套的上位機(jī)軟件自動(dòng)計(jì)算日平均值、月平均值、污染指數(shù)、生成各種圖形數(shù)據(jù)表，并進(jìn)行打印。
⑷供電方式自動(dòng)選擇
儀器采用機(jī)內(nèi)鋰電池供電或外接交流市電供電方式，用電池供電時(shí)儀器可連續(xù)工作8小時(shí)。當(dāng)外接市電時(shí)，儀器自動(dòng)斷開(kāi)機(jī)內(nèi)電池。機(jī)內(nèi)配有3.6V傳感器極化電池，通常由主機(jī)電源給電化學(xué)傳感器提供極化電壓，當(dāng)主機(jī)電源低于儀器正常工作要求時(shí)，則由極化專(zhuān)用電池給傳感器提供極化電壓。
三、結(jié)語(yǔ)
該環(huán)境空氣質(zhì)量（干法）自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器具有以下特點(diǎn)：
1、選用分辨率高、體積小的電化學(xué)傳感器，使整個(gè)儀器檢測(cè)下限可達(dá)ppb級(jí)，使產(chǎn)品具有體積小、方便攜帶、反應(yīng)速度快（小于30秒）、使用壽命長(zhǎng)（大于3年）、可獨(dú)立供電等特點(diǎn)，而且很容易擴(kuò)展成多品種的應(yīng)急檢測(cè)儀器。
2、可同時(shí)監(jiān)測(cè)氣體參數(shù)和可吸入顆粒物，并在屏幕上顯示出檢測(cè)值。
3、該儀器從技術(shù)、器材和工藝方面，完全滿(mǎn)足用戶(hù)的實(shí)際需要，具備了替代國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品的能力，而且價(jià)格遠(yuǎn)低于國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品。
該儀器器可用于對(duì)城市大氣環(huán)境、林區(qū)、工廠廠區(qū)、公路隧道、機(jī)場(chǎng)等區(qū)域的環(huán)境空氣質(zhì)量進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)。它既可作為便攜式儀器使用，也可自動(dòng)在線連續(xù)監(jiān)測(cè)。
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