β射线法大气细颗粒物连续自动监测仪

1.β射线法大气细颗粒物连续自动监测仪，其特征在于：其包括颗粒物搜集装置、外部动态露点控制系统、不锈钢弯管、颗粒物分析测量模块、计前温度传感器、计前压力传感器、流量调节阀、光电信号甄别器、嵌入式微控制器系统，颗粒物搜集装置与外部动态露点控制系统连通，外部动态露点控制系统通过不锈钢弯管与颗粒物分析测量模块连通；所述颗粒物分析测量模块上端垂直安装β射线组件，下端垂直安装有闪烁体计数器，所述颗粒物分析测量模块一侧设置有滤纸供纸装置，另外一侧设置有滤纸收纸装置，滤纸在滤纸供纸装置、滤纸收纸装置的驱动下从闪烁体计数器与β射线组件之间走过，颗粒物分析测量模块靠下部位的出气端口通过连接管道连接至抽气泵，所述出气端口与抽气泵之间连接有计前温度传感器、计前压力传感器、流量调节阀，所述闪烁体计数器输出信号经过光电信号甄别器后进入嵌入式微控制器系统计算输出。
2.如权利要求1所述的β射线法大气细颗粒物连续自动监测仪，其特征在于：所述不锈钢弯管弯曲135゜，内壁光滑，直径为8mm，其弯曲半径不小于直径的3倍。
3.如权利要求1所述的β射线法大气细颗粒物连续自动监测仪，其特征在于：所述颗粒物搜集装置由二级撞击式颗粒物切割器和旋风式细颗粒物分离器组成。
4.如权利要求1所述的β射线法大气细颗粒物连续自动监测仪，其特征在于：所述外部气路动态露点控制系统包括气路主管，所述气路主管中设置有硅胶加热片，硅胶加热片的外周包裹有保温层，紧靠硅胶加热片的所述保温层内安装有高精度温湿度传感器。
5.如权利要求1所述的β射线法大气细颗粒物连续自动监测仪，其特征在于：所述滤纸收纸装置包括定位轮、收带轮，所述定位轮安装于颗粒物分析测量模块的出纸端，所述收带轮位于相对走纸方向的定位轮外侧下方。
6.如权利要求1所述的β射线法大气细颗粒物连续自动监测仪，其特征在于：所述滤纸供纸装置包括摆轮、供带轮，所述摆轮安装于颗粒物分析测量模块的进纸端，所述供带轮位于相对走纸方向的摆轮内侧下方。

β射线法大气细颗粒物连续自动监测仪\n技术领域\n[0001] 本实用新型涉及一种β射线法大气细颗粒物连续自动监测仪。\n背景技术\n[0002] 气象专家和医学专家认为，由细颗粒物造成的灰霾天气对人体健康的危害甚至要比沙尘暴更大。粒径10微米以上的颗粒物，会被挡在人的鼻子外面；粒径在2.5微米至10微米之间的颗粒物，能够进入上呼吸道，但部分可通过痰液等排出体外，另外也会被鼻腔内部的绒毛阻挡，对人体健康危害相对较小；而粒径在2.5微米以下的细颗粒物，直径相当于人类头发的1/10大小，不易被阻挡，被吸入人体后会直接进入支气管，干扰肺部的气体交换，引发包括哮喘、支气管炎和心血管病等方面的疾病。目前，相关监测仪器大多数为使用滤膜采样后称重的方法——经典法，我们也看到有一些β射线法测量烟尘的监测仪，针对大气细颗粒物的β射线法监测仪需要解决以下问题：气溶胶颗粒物的传输效率；气体管路对颗粒物的吸附；使用长寿命的闪烁体计数器，代替以前的盖格计数管；能实现连续监测。\n发明内容\n[0003] 本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种β射线法大气细颗粒物连续自动监测仪，该仪器检测限低，精度高，可连续自动监测。\n[0004] 为解决以上技术问题，本实用新型的技术方案为：β射线法大气细颗粒物连续自动监测仪，其不同之处在于：其包括颗粒物搜集装置、外部动态露点控制系统、不锈钢弯管、颗粒物分析测量模块、计前温度传感器、计前压力传感器、流量调节阀、光电信号甄别器（OPTS）、嵌入式微控制器系统（MCU），颗粒物搜集装置与外部动态露点控制系统连通，外部动态露点控制系统通过不锈钢弯管与颗粒物分析测量模块连通；所述颗粒物分析测量模块上端垂直安装β射线组件，下端垂直安装有闪烁体计数器，所述颗粒物分析测量模块一侧设置有滤纸供纸装置，另外一侧设置有滤纸收纸装置，滤纸在滤纸供纸装置、滤纸收纸装置的驱动下从闪烁体计数器与β射线组件之间走过，颗粒物分析测量模块靠下部位的出气端口通过连接管道连接至抽气泵，所述出气端口与抽气泵之间连接有计前温度传感器、计前压力传感器、流量调节阀，所述闪烁体计数器输出信号经过光电信号甄别器（OPTS）后进入嵌入式微控制器系统（MCU）计算输出。\n[0005] 进一步的，所述不锈钢弯管弯曲135゜，内壁光滑，直径为8mm，其弯曲半径不小于直径的3倍。\n[0006] 进一步的，所述颗粒物搜集装置由二级撞击式颗粒物切割器和旋风式细颗粒物分离器组成。\n[0007] 进一步的，所述外部气路动态露点控制系统（ODH）包括气路主管，所述气路主管中设置有硅胶加热片，硅胶加热片的外周包裹有保温层，紧靠硅胶加热片的所述保温层内安装有高精度温湿度传感器。\n[0008] 进一步的，所述滤纸收纸装置包括定位轮、收带轮，所述定位轮安装于颗粒物分析测量模块的出纸端，所述收带轮位于相对走纸方向的定位轮外侧下方。\n[0009] 进一步的，所述滤纸供纸装置包括摆轮、供带轮，所述摆轮安装于颗粒物分析测量模块的进纸端，所述供带轮位于相对走纸方向的摆轮内侧下方。\n[0010] 对比现有技术，本实用新型的有益特点如下：\n[0011] 1）、该β射线法大气细颗粒物连续自动监测仪，颗粒物分析测量器壳体上端垂直安装β射线组件、下端垂直安装有闪烁体计数器，实现了气体测量一体化监测，结构紧凑，在同一通道测量，避免了走纸误差，缩短了测量周期，提高了测量精度，真正实现了大气颗粒物的连续自动监测；\n[0012] 2）、该β射线法大气细颗粒物连续自动监测仪，采用不锈钢弯管，最大限度地消除了管路对颗粒物的吸附影响，减小了测量误差；\n[0013] 3）、该β射线法大气细颗粒物连续自动监测仪，使用闪烁体计数器，无须预热，信号稳定，使用寿命长达10年。\n附图说明\n[0014] 图1为本实用新型实施例中β射线法大气细颗粒物连续自动监测仪的结构示意图；\n[0015] 图2为本实用新型实施例的光电信号甄别器模块框图；\n[0016] 图3为本实用新型实施例的颗粒物搜集装置结构示意图；\n[0017] 图4为本实用新型实施例的外部动态露点控制系统结构示意图；\n[0018] 图5为本实用新型实施例的嵌入式微控制器系统（MCU）电路示意图；\n[0019] 其中：1-颗粒物搜集装置、2-外部动态露点控制系统、3-不锈钢弯管、4-β射线组件、5-闪烁体计数器、6-定位轮、7-收带轮、8-供带轮、9-摆轮、10-出气端口、11-计前温度传感器、12-计前压力传感器、13-流量调节阀、14-抽气泵、15-光电信号甄别器（OPTS）、16-嵌入式微控制器系统（MCU）。\n具体实施方式\n[0020] 下面通过具体实施方式结合附图对本实用新型作进一步详细说明。\n[0021] 请参考图1，本实用新型实施例β射线法大气细颗粒物连续自动监测仪，其包括颗粒物搜集装置1、外部动态露点控制系统2、不锈钢弯管3、颗粒物分析测量模块、计前温度传感器11、计前压力传感器12、流量调节阀13、光电信号甄别器15（OPTS）、嵌入式微控制器系统16（MCU），颗粒物搜集装置1与外部动态露点控制系统2连通，外部动态露点控制系统2通过不锈钢弯管3与颗粒物分析测量模块连通；所述颗粒物分析测量模块上端垂直安装β射线组件4，下端垂直安装有闪烁体计数器5，所述颗粒物分析测量模块一侧设置有滤纸供纸装置，另外一侧设置有滤纸收纸装置，滤纸在滤纸供纸装置、滤纸收纸装置的驱动下从闪烁体计数器5与β射线组件4之间走过，颗粒物分析测量模块靠下部位的出气端口\n10通过连接管道连接至抽气泵14，所述出气端口10与抽气泵14之间连接有计前温度传感器11、计前压力传感器12、流量调节阀13，所述闪烁体计数器5输出信号经过光电信号甄别器15（OPTS）后进入嵌入式微控制器系统16（MCU）计算输出。本发明实施例闪烁体计数器信号输出至光电信号甄别器（OPTS），经过幅值的调整，消除基线噪声，提高信噪比，大大降低了测量的检出限。\n[0022] 优选的，所述不锈钢弯管弯曲135゜，内壁光滑，直径为8mm，其弯曲半径不小于直径的3倍。不锈钢弯管内壁光滑，以防止管壁对颗粒物的吸附，保证颗粒物的传输效率。\n[0023] 大气经过颗粒物搜集装置逐级分离，滤除大于测量直径的颗粒物，使小于测量直径的颗粒物进入外部动态露点控制系统（ODH）,在ODH中进行温湿度控制，保证颗粒物中的气态成分不受影响。大气颗粒物再进入颗粒物分析测量模块，颗粒物分析测量模块的外壳上部入口安装有一根3D倍率的135゜弯曲的不锈钢弯管。气体从颗粒物分析测量模块外壳靠下部位的出气端口10排出，依次经过计前温度传感器11、计前压力传感器12、流量调节阀13，再至抽气泵14排出。闪烁体计数器5的输出信号经过光电信号甄别器（OPTS）后进入嵌入式微控制器16（MCU）计算输出。\n[0024] 定位轮6安装在颗粒物分析测量模块外壳的一侧用于纸带移动点的缓冲定位，设置在定位轮6下方的收带轮7用于搜集经过采样的滤纸；摆轮9通过光电开关定位用于滤纸的向颗粒物分析测量模块内平行移动送纸，未经采样的滤纸卷在摆轮9下方的供带轮8上，大气颗粒物进入颗粒物分析测量器后，经过分析测量，从出气口出来。\n[0025] 如图3，是本实用新型实施例的颗粒物搜集装置示意图：大气颗粒物样品先进入二级撞击式颗粒物切割器的第一级1-1，大的颗粒物被挡在这里，小的颗粒物进入二级撞击式颗粒物切割器的第二级1-2，空气动力学直径大于10微米的颗粒物将会被阻挡，小于10微米的颗粒物将被通过。经过连接管1-4，进入旋风式细颗粒物分离器1-5。大气气流经过旋风式细颗粒物分离器1-5产生旋涡，将空气动力学直径大于2.5微米的颗粒物阻挡在外面，小于2.5微米的颗粒物可以通过。小于2.5微米的颗粒物经过连接管1-6出来进入外部动态露点控制系统。\n[0026] 参见图4，本实用新型实施例的外部动态露点控制系统结构示意图：高精度温湿度传感器2-1安装在气路主管2-4上，硅胶加热板2-2安装在气路主管2-4上，外部包裹高密度的保温层2-3。硅胶加热板2-2具有加热均匀，使用寿命长，功耗低等特点，其工作频率实时接收嵌入式微控制器的指令，进行动态控制颗粒物样品的温度和相对湿度，保证了颗粒物传输的效率，消除了因结露或者温度过热引起气态颗粒物的消失带来的测量误差。\n[0027] 本实用新型实施例中，闪烁体计数器信号输出至光电信号甄别器（OPTS），经过幅值的调整，消除基线噪声，提高信噪比，大大降低了测量的检出限。请参考图2，各路光电传感器信号输出后进入由OPA128KM及精密电阻电容外围器件组成的信号调理器，再进入由LT1062CN及外围器件组成的带通滤波器，再进入由OPA2277U及外围器件组成的电压放大器，再同时分多路进入多路复用器，由嵌入式系统进行信号选通，依次进入由TLC2252组成的射极跟随器，然后进入模数转换器24Bit的ADS1255转化为数字信号输出。\n[0028] 如图5，是本实用新型的嵌入式微控制器系统（MCU）的具体实现框图：经过光电信号甄别器（OPTS）的信号接口16-1输入至嵌入式微控制器16-3，温湿度等模拟信号接口\n16-2也输入至嵌入式微控制器16-3，经过数据运算后输出至液晶显示屏16-4，用户的输入指令通过简易按键接口16-5输入至嵌入式微控制器16-3。外围数字接口16-6将数字信号输出至上位机或外部设备，外围模拟接口16-7将模拟信号输出至外部设备或记录仪，用于测量数据的存储或控制。\n[0029] 本实用新型噪声低，抗干扰能力强，测量精度高，数据稳定，生产成本低，国产化程度高。\n[0030] 本实用新型可应用于大气细颗粒物（PM10、PM5、PM2.5、PM1）的连续监测、大气灰霾自动监测、流动监测、厂区和机场以及科研等多种场合颗粒物浓度的监测。\n[0031] 本实用新型采用外部动态露点控制系统（ODH），保证了气态颗粒物的传输，大大提高了气溶胶的传输效率。\n[0032] 以上内容是结合具体的实施方式对本实用新型所做的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属的技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。