[发明专利]具有参比振子振荡天平和智能补偿方法

权利要求书

1.一种具有参比振子振荡天平，其特征在于：包括气体采样部分、预处理部分、振荡天平传感器部分、电路控制部分以及气路部分；所述气体采样部分为气体进气部分，与所述预处理部分连通，所述预处理部分包括动态加热模块和主采样管，所述主采样管设置在所述动态加热模块内，由动态加热部分进行动态加热，电路控制部分采集气路温度和湿度，并驱动动态加热模块；所述主路采样管的出口正对振荡天平传感器部分中的测量膜，气流从振动天平传感器部分内部通过，颗粒物在气流作用下被测量膜捕获，所述气路部分使振荡天平传感器部分产生负压。

2.根据权利要求1所述的具有参比振子振荡天平，其特征在于，所述振荡天平传感器部分包括外壳、参比振子、校准膜、主测量振子、测量膜、第一磁检测元件、第一驱动线圈、第一磁钢、第二磁检测元件、第二磁钢、第二驱动线圈、第一金属柱、第二金属柱、第三金属柱以及第四金属柱；所述主测量振子和参比振子处于同一腔室且底部分别固定在外壳的底部，主测量振子和参比振子的顶部分别安装所述测量膜和校准膜，所述第一磁钢固定在所述主测量振子的两侧，所述第二磁钢固定在所述参比振子的两侧，两个振子水平上处于同一高度，两个振子驱动和检测的方向分别互相垂直，所述第一金属柱和第二金属柱分别位于所述主测量振子的两侧，其上分别固定第一驱动线圈和第一检测元件，所述第三金属柱和第四金属柱分别位于所述主测量振子的两侧，其上分别固定第二驱动线圈和第二检测元件，电路控制部分会驱动第一驱动线圈和第二驱动线圈，同时检测第一磁检测元件和第二磁检测原件的信号反馈，主测量振子和参比振子会处于谐振状态，所述主测量振子和参比振子为管状中空结构，在气路负压作用下，主路采样管的气流依次通过测量膜和主测量振子内部。

3.根据权利要求2所述的具有参比振子振荡天平，其特征在于，所述测量膜上带有石英纤维膜片。

4.根据权利要求1所述的具有参比振子振荡天平，其特征在于，所述第一磁检测元件为霍尔元件或线圈。

5.根据权利要求3所述的具有参比振子振荡天平，其特征在于，所述气体采样部分包括依次连接的采样头、切割器和雨水分离器。

6.根据权利要求5所述的具有参比振子振荡天平，其特征在于，所述动态加热模块的上部通过分流管与所述切割器连通。

7.根据权利要求6所述的具有参比振子振荡天平，其特征在于，所述气路部分包括第一过滤器、第二过滤器、第一流量控制器、第二流量控制器和真空泵，所述真空泵其中一个进气口第一流量控制器的一端连通，所述第一流量控制器另一端与所述第一过滤器的一端连通，所述第一过滤器的另一端与所述主测量振子的下部连通；所述真空泵另一个进气口第二流量控制器的一端连通，所述第二流量控制器另一端与所述第二过滤器的一端连通，所述第二过滤器的另一端与分流管侧部连通。

8.根据权利要求7所述的具有参比振子振荡天平，其特征在于，所述电路控制部分通过通讯分别控制第一流量控制器和第二流量控制器，第一流量控制器控制主测量气路流量，设定为1～3L/min，第二流量控制器控制旁路气路流量，两路的流量之和为16.67L/min。

9.一种振荡天平智能补偿方法，其特征在于包括以下方法：计算得出测量膜的质量，△m＝m₁-m₀＝k₀(1/f₁²-1/f₀²)………………………………公式1

其中：f₀为初始频率值，m₀为初始质量，k₀为弹性系数；

参比振子的弹性系数为K_0REF，校准膜的质量为m_1REF，装上校准膜的实时振动频率为f_1REF，标况下不装校准膜的振动频率为f_0REF，

△m＝m_1REF-0＝K_0REF(1/f_1REF²-1/f_0REF²)……………………公式2

K_0REF＝m_1REF/(1/f_1REF²-1/f_0REF²)…………………………公式3

也即，在输入标准膜质量后，根据标况下不装校准膜时参比振子的频率f_0REF以及其实时频率f_1REF，可得出K_0REF，在实验条件下，标定K_0REF和K_0m，得出两者之间的曲线关系，有以下关系式，

K_0m＝a*K_0REF²+b*K_0REF+C…………………………………………公式4

此处根据实际精度要求选择K_0REF的幂次，并不限定，在求得了主测量振子的弹性系数K_0m后，根据下式可求得一定时间△t内，主测量振子测量膜上的累计颗粒物质量差，其中：f₁为主测量振子该时间段末的谐振频率，f₀为主测量振子在该时间段的起始谐振频率，

△m＝m₁-m₀＝K_0m(1/f₁²-1/f₀²)…………………………………公式5

继而求得此时间段内平均质量浓度C，

C＝△m/△V＝△m/Q/△t………………………………………………公式6

其中：Q为主路流量。