[发明专利]β粒子三极电离粉尘传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于测量粉尘浓度的传感器，尤其是β粒子三极电离粉尘传感器。

背景技术

目前对于粉尘浓度的测量主要采用静电粉尘传感器和直读式测尘仪，前者是利用粉尘颗粒在运动过程中碰撞摩擦产生带电粉尘粒子，在电极上产生微弱的电流信号测出粉尘浓度，实际应用中，带电粒子在通过传感器电极时正负电荷容易产生中和反应而失去电荷，另外不带电粉尘粒子碰到电极时不会产生电流，因此该方法测粉尘具有很大的局限性；后者是利用间接方法进行测量，常用的有β射线吸收法和光学散射法，其中β射线吸收法具有不受粉尘颗粒种类、颜色、形状和空气、水分等因素影响而被广泛采用，但这种方法需要使用滤膜做载体将空气中的颗粒截取在滤膜表面才能实现仪器的测量工作，故其缺陷是不仅单个测量时间长、不能连续测量，而且存在必须定期更换滤膜等较为繁琐的工作，从而不利于长期在线监测；光学散射法的原理是利用一定能量的光透过含尘空气时，产生反射或散射信号，信号变化量和所测环境粉尘浓度有一定关系，据此测得粉尘浓度，这种方法对各种浓度条件下的粉尘颗粒均有良好的反应，且可以连续测量，但其测量不同的粉尘需要不同的修正系数，并且其长期在线连续监测时，光学镜头易受粉尘污染，维护和校验工作量大，应用范围也受到很大限制。

发明内容

本发明的目的是克服现有粉尘传感器测量不准确、不能长期在线监测和使用维护工作量大的缺陷，提供一种利用β粒子三极电离进行测量的粉尘传感器。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种β粒子三极电离粉尘传感器，该传感器包括壳体及其中并列设置的参考腔和测量腔，所述参考腔由周壁及上下端盖密闭形成，所述测量腔由周壁围合而成，参考腔与测量腔相对处的周壁固连形成公共负极，所述参考腔周壁上设有与公共负极绝缘的参比正极，所述测量腔周壁上设有与公共负极绝缘的测量正极，测量腔两端设有进气口和出气口，所述公共负极上设有β源托，β源托分别对准参考腔和测量腔的两端面上涂设有β源。

所述参考腔和测量腔周壁截面均为圆环形，壳体截面为“8”字形结构。

所述参比正极、测量正极与公共负极之间的壳体上分别设有用于隔离的绝缘垫。

采用本发明的结构，既保留了便携式β粒子吸收法测量粉尘时的优点,测量出的粉尘浓度值不受粉尘颗粒的物理化学性质影响，同时克服了该方法测粉尘需要使用滤膜的问题,可以长期不间断进行监测，维护工作量大大降低；密封的参考腔体克服了β粒子电离法的信号漂移问题和零点自动校正难题，测量准确性高，长期稳定性好，适合在线监测。

另外，结构上采用“8”字形和绝缘垫，使得测量更为方便、准确。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的A-A向示意图。

具体实施方式

如图1～图2所示，本发明的β粒子三极电离粉尘传感器结构图，包括壳体及其中并列设置的参考腔3和测量腔8，参考腔由周壁及上下端盖2密闭形成，测量腔由周壁围合而成，两者共用一个公共负极4，参考腔周壁上设有与公共负极绝缘的参比正极1，测量腔周壁上设有与公共负极绝缘的测量正极7，测量腔8上下贯通，两端分别设有进气口6和出气口9。公共负极4上设有β源托5，β源涂在β源托分别对准参考腔3和测量腔8的两端面上，公共负极4与参比正极1和测量正极7之间的壳体上分别设有隔离绝缘垫10，参考腔与测量腔的周壁截面均为圆环形，并互相连接形成“8”字形结构。

本发明的工作原理和工作过程如下：

固定在公共负极4的β源均匀的向左右两侧的腔体发射β粒子，由于β粒子具有很强的气体电离性，能够与空气中的粉尘微粒发生电离现象，所以在参比正极1和测量正极7上会产生微弱电流信号。参考腔3中密封的是洁净的空气，对β射线无阻挡，所以参比正极1上的信号是零点信号。测量腔8是个上下开口的空腔，被测气体从进气口6进入，从出气口9流出，被测气体中的粉尘颗粒被β粒子电离，测量正极7上的信号会随被测气体中的粉尘浓度变化而变化，由此可测得被测粉尘的浓度。绝缘垫10和端盖2采用高性能绝缘材料，保证公共负极4与参比正极1和测量正极7间无漏电流。

本发明的β粒子三极电离粉尘传感器的测量结果仅与被测粉尘颗粒的电子层密度（质量）有关，与粉尘颗粒的材质、形状、化学性质、表面光洁度和颜色等无关。由于设计了第三极密封电离室（密封了洁净空气），该电离室作为基准参考端，使用时和测量腔处于同一环境，克服了信号的漂移问题，提高了信号的检测灵敏度，即使在含尘量极低的洁净环境或静止的空间工作，粉尘传感器也能够准确的测量出结果。

本发明克服了β粒子吸收法测粉尘需要使用滤膜的问题,可以长期不间断进行粉尘监测，维护工作量大大降低；密封的参考腔体克服了β粒子电离法的信号漂移问题和零点自动校正难题，测量准确性高，长期稳定性好，适合在线监测。