[发明专利]基于3D打印技术的虚拟冲撞器与微粒分离与浓度检测器及方法

权利要求书

1.一种基于3D打印技术的虚拟冲撞器与微粒分离与浓度检测器，其特征在于：包括传感器支架（1）、石英晶体微天平传感器（2）和虚拟冲撞器（6）；所述的虚拟冲撞器（6）中开设有一条小流量通道（3）、两条大流量通道（4）和一个微粒入口（5），小流量通道（3）由连通的小流量通道水平部（301）和小流量通道上升部（302）组成，大流量通道（4）由连通的大流量通道水平部（401）和大流量通道上升部（402）组成，微粒入口（5）正对小流量通道水平部（301）的入口，两条大流量通道水平部（401）对称布置于小流量通道水平部（301）两侧；微粒入口（5）、小流量通道水平部（301）和大流量通道水平部（401）处于同一平面上形成一个三向气体孔，使空气流入微粒入口（5）后被分成三路；所述的石英晶体微天平传感器（2）嵌入式固定于传感器支架（1）底部，传感器支架（1）固定于虚拟冲撞器（6）顶部且两者之间存在一个空腔，小流量通道上升部（302）和两条大流量通道上升部（402）的出口均位于该空腔中，且石英晶体微天平传感器（2）位于其中一条大流量通道上升部（402）出口的上方；传感器支架（1）上开设有与空腔相通的排气口。

2.如权利要求1所述的基于3D打印技术的虚拟冲撞器与石英晶体微天平的微粒分离与浓度检测器，其特征在于：所述的小流量通道上升部（302）呈折叠式。

3.如权利要求1所述的基于3D打印技术的虚拟冲撞器与石英晶体微天平的微粒分离与浓度检测器，其特征在于：所述的大流量通道上升部（402）在虚拟冲撞器（6）中垂直设置，而且两条大流量通道（4）以小流量通道（3）为中心左右对称分布。

4.如权利要求1所述的基于3D打印技术的虚拟冲撞器与石英晶体微天平的微粒分离与浓度检测器，其特征在于：所述的石英晶体微天平谐振传感器中心为石英晶体，石英晶体两面分别设置电极层，并在整体外部涂布一层光刻胶。

5.如权利要求1所述的基于3D打印技术的虚拟冲撞器与石英晶体微天平的微粒分离与浓度检测器，其特征在于：所述的虚拟冲撞器（6）中：小流量通道水平部（301）截面呈1mm×1mm的正方形，大流量通道水平部（401）入口呈2mm×1mm的长方形，微粒入口（5）截面呈1mm×1mm的正方形，大流量通道（4）和小流量通道（3）出口压差设置为79Pa。

6.如权利要求1所述的基于3D打印技术的虚拟冲撞器与石英晶体微天平的微粒分离与浓度检测器，其特征在于：所述的小流量通道（3）、大流量通道（4）和微粒入口（5）均通过3D打印技术在虚拟冲撞器（6）形成。

7.一种使用如权利要求1所述检测器进行微粒分离与浓度检测方法，其特征在于包括如下步骤：

1）将传感器支架（1）上的排气口依次与流量计、节流阀、真空泵相连，石英晶体微天平传感器（2）与阻抗分析仪相连；

2）利用真空泵产生负压，通过流量计与节流阀调节流量，将空气中的颗粒进行分离；并利用阻抗分析仪测得石英晶体微天平传感器（2）的谐振频率变化速率，再换算得到空气中PM微粒的质量，进而计算PM微粒浓度值。