[发明专利]基于微量天平的微尘测量装置

说明书

本发明涉及一种自动更换滤纸，可连续检测微尘浓度或利用校准砝码自动进行校准的基于微量天平的微尘测量装置。本发明基于微量天平的微尘测量装置的滤纸夹安装板上设有多个带有滤纸的浓度测量用滤纸夹及用于获得微尘质量和振动频率间的关系系数——质量变换系数的砝码用滤纸夹，并通过滤纸夹安装板的转动来更换滤纸夹，并安装于振动管的自由端。

技术领域

本发明涉及一种自动更换滤纸，可连续检测微尘浓度或利用校准砝码自动进行校准的基于微量天平的微尘测量装置。

背景技术

空气中的悬浮灰尘呈粒径一般为0.1μm至100μm的多分散分布，而且含有多种化学组分。特别是微尘，可直接或间接地影响人体健康，危害动植物，降低能见度，从而成为大气化学领域的热点研究对象。有关微尘项目被纳入大气环境基准项目，为了改善大气环境而在进行相关检测和管理。

研究初期，研究人员主要致力于TSP（total suspended particulate）管理项目，但随着保健意识的增强，开始研发有关微尘、即PM10（粒径10um以下）的管理项目，而近年，由于PM2.5（粒径2.5um以下）对人体所造成的危害更加严重，因此，同时将PM2.5纳入了管理项目。目前，PM1管理问题正逐步受到关注。

为了管理好微尘PM10、PM2.5、PM10、PM1，需要使用微尘测量装置。

目前，具有代表性的微尘测量方法有滤纸法、β射线吸收法（Beta-rayAttenuation Methed:BAM）及微量天平法（Tapered Element Oscillation MicrobalanceMass Measurement Method:TEOM）。其中，微量天平法是唯一可连续自动测量微尘浓度、可直接测量重量的方法。

图1是现有基于微量天平的微尘测量装置结构示意图。

通常的微量天平法（TEOM），如美国授权专利4391338及日本授权专利第3354217号中所述，通常是采用轴向直径由下至上逐渐增大的锥形状振动管10，这种振动管10的下端为用于固定的固定端12，上端为自由端11。振动管10的自由端11安装有带有滤纸70的滤纸夹60，通过样品管30进入的样品空气通过滤纸70得到过滤后，经过振动管10的自由端11排放至振动管10内部的空心。一般情况下，振动管10的内部空心与连接于抽气泵的曲管40相连通，从而可使样品空气流动。

随着样品空气经过滤纸70，滤纸70收集的微尘会增加，随着微尘收集量的增加质量会增加，导致由振动管10的共振所形成的固有振动频率会逐渐下降。利用固有振动频率和质量之间的关系，监测微尘质量变化量，从而可测量微尘收集趋势、收集累积量及大气中微尘浓度。

此外，根据振动管10、滤纸夹60、滤纸70等的结构及材质特性，固有振动频率与质量间关系的系数值发生变化，因此，将作为砝码使用的滤纸夹安装在振动管的自由端后，通过测量固有振动频率来获得系数，并进行校准。

但是，用于进行校准或测量微尘收集量的滤纸夹需安装在振动管10的自由端11，而且现有的微尘测量装置只能进行人工安装。于是，校准误差较大，目前，在韩国形式认定中排除了PM2.5自动测量仪。此外，当沉积在滤纸上的微尘达到一定数量时，测量微尘的程序会自动停止，因此，在实际使用过程中，使用者每隔一段时间就要人工更换滤纸，从而不便于连续自动地进行测量，并且可能因一个滤纸上沉积过量微尘而难以保证检测数据的可靠性。

（现有技术文献）

（专利文献）

（专利文献1）US4391338A 1983.07.05

（专利文献2）JP3354217 B2 2002.09.27。

发明内容