[发明专利]一种β射线大气颗粒物监测仪及其监测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种监测仪，尤其是一种β射线大气颗粒物监测仪及其监测方法。

背景技术

大气污染是由存在于大气中的一种或多种气态、气溶胶或颗粒状态的污染物引起的，可对人和其他生物造成伤害或反常的作用。大气污染来源广泛、影响范围大，目前已成为世界性问题。

大气污染物主要通过呼吸道进入人体。粒径的大小不同，被吸入并沉积在呼吸系统的部位不同，对机体的危害也有差异。大于5μm的多滞留在上部气道，小于5μm的多滞留在细支气管和肺泡。颗粒物越小，进入的部位越深。近年研究发现，微粒子(PM2.5)对人体健康的影响严重。这里所说的微粒子是直径≤2.5μm的颗粒物，由直接排入空气中的一次微粒和空气中的气态污染物通过化学转化生成的二次微粒组成。微粒子与烟尘一样可以到达肺部末端，并且沉降后稳定。

在我国大城市，室外大环境的PM2.5主要来源于燃料燃烧的烟雾和机动车尾气等，近年来随着我国经济的快速发展、工业化进程的加快、机动车数量急剧的增加，使得我国大气污染特别是微粒子(PM2.5)的污染已越来越严重，对人民健康、气象产生了严重的影响。

目前世界各国广泛采用的监测方法主要是重量法、β射线吸收法和微量振荡天平法。β射线吸收法大气颗粒物监测仪是目前我国测量大气中可吸入颗粒物的主要监测仪器之一，美国Met One公司生产的BAM 1020和Thermo公司生产的FH62C14系列颗粒物监测仪属于这类仪器。Thermo公司生产的FH62C14系列颗粒物监测仪存在的问题是将β射线计数器放置于粒子收集口下，在采样过程中计数器探测面暴露在16.7L/min气流下，会加速计数器的损坏以及探测面的污染，影响计数器使用寿命和检测效率；Met One公司生产的BAM 1020系列颗粒物监测仪存在的问题是现有的走纸机构是通过爪极电机转动带动纸带移动，纸带移动的精度通过与爪极电机相连的压轴转动圈数来达到，因此受机械加工精度、纸带松紧等因素影响。同时两种仪器采用传统加热方式，会损失空气中的有机挥发物，影响测试结果。

发明内容

本发明提供了一种监测效率高、监测精度高的β射线大气颗粒物监测仪及其监测方法。

实现本发明目的之一的β射线大气颗粒物监测仪，包括旋风式采样头，位于旋风式采样头下方的除湿装置，位于除湿装置下方的粒子收集孔，用于移动纸带的纸带传动装置，位于除湿装置和纸带下方的流量传感器，所述流量传感器连接自动节流阀，所述自动节流阀连接真空泵；所述流量传感器连接主控电路，所述除湿装置一侧设有C₁₄放射源，所述C₁₄放射源和纸带下方设有β射线探测器；所述β射线探测器连接信号处理电路，所述信号处理电路连接主控电路，所述主控电路还连接显示器、除湿装置和纸带传动装置。

所述除湿装置的上方和下方各设有一个湿度传感器，所述湿度传感器与主控电路相连。

所述除湿装置包括一个加热筒和一个装有变色硅胶干燥剂的变色硅胶筒。

所述纸带传动装置包括两个收放纸带电机、两个垂直电机、一个横向电机、滑轨，所述垂直电机连接有压紧装置，所述滑轨上设有两个限位光电开关，所述横向电机连接两个支撑轮，所述支撑轮上设有挡板，挡板上设有判断光电开关。

实现本发明目的之二的β射线大气颗粒物监测仪的监测方法，流量控制系统采用累计三秒平均流量体积计算采样时间内采样体积，即流量传感器对气体流量进行监测，每10ms记录一次瞬时流量值，并对3s内记录的流量值进行算术平均值与时间3s相乘获得3s内采样体积，在1h采样时间内记录每3s的采样体积进行累加获得采样时间内总采样体积，将总采样体积作为PM2.5、PM10质量浓度计算参数。

采用湿度传感器监测经过除湿装置前的空气湿度即环境湿度，和经过除湿装置后的空气湿度，当除湿后的湿度大于30％～40％时，加热装置开始加热实现动态加热控制；或当环境湿度减去除湿后的湿度大于10％时，判定变色硅胶筒处于失效状态，加热装置开始加热，一方面实现除湿，另一方面对变色硅胶进行除湿完成变色硅胶的自修复。

本发明的β射线大气颗粒物监测仪及其监测方法的有益效果如下：

1、本发明的β射线大气颗粒物监测仪，采用横向运动结构，通过与粒子收集口中心同轴的光电开关61和与β射线检测窗口中心同轴的光电开关91精确定位纸带运动位置从而减小了运动误差引起的测量误差，使测试结果精度更高。