[实用新型]智能型环境空气自动连续采样器

说明书

本实用新型属于环保大气监测用采样仪器技术领域，具体涉及一种对空气中二氧化硫(SO₂)、氮氧化物(NO_X)和可吸入颗粒物PM₁₀/PM_2.5同时进行自动连续采样的智能型环境空气自动连续采样器。

二氧化硫(SO₂)、氮氧化物(NO_X)和可吸入颗粒物PM₁₀/PM_2.5是空气环境监测的重要项目。目前国内大多数环境监测部门仍沿用“五日法”，即每季度监测一次，每次监测五天，每天采样四次，每次采样时间15--30分钟，该种监测采样方法很显然不符合国家环保局新颁布的《环境空气质量标准》(GB3095-1996)和《环境监测技术规范》--大气和废气监测部分(1986)对采样时间及采样频次的要求，也与国际标准化组织(ISO)的规定不符。在国际交往中，“五日法”监测的数据是不被认可的。为配合新的《标准》和《规范》的贯彻实施，南京、上海、武汉、青岛等地的分析仪器厂家也生产了各种型号的大气自动采样器。由于受到二氧化硫、氮氧化物的采样及分析方法的限制，采样仪器的结构过于复杂，导致各类自动连续采样器均无法长时间正常运行。如中国专利90204510公开的“24小时恒温自动连续大气采样器”由两个采样瓶、电磁阀、干燥瓶、恒流孔、流量计、真空表和抽气泵组成。它是在一次空气样品采集完毕后，自动关机，待监测人员在设定的间隔时间内换取样品后，自动开机，采取下一天的样品，其切换是靠一时间控制器和一个电磁阀完成，需监测人员每天到现场取换样品，没有实现真正意义上的自动连续采样，操作人员劳动强度大，在日常监测工作中难以实际推广使用。

本实用新型的目的是针对现有技术存在的上述不足，提供一种能连续数日、一周或更长时间自动采样，并能同时对空气中二氧化硫(SO₂)、氮氧化物(NO_X)和可吸入颗粒物PM₁₀/PM_2.5同时进行采样的智能型环境空气自动连续采样器。

本实用新型的技术方案如下：

一种智能型环境空气自动连续采样器，它包括进气口、抽气泵、采样瓶、集气器、气体流量计以及相匹配的管路，它还设有气流切换器、滤膜夹具和自动控制器。进气口经三通连接采样器内部的气体流量计，再经由集气器、滤膜夹具与采样瓶相连，每组采样瓶的出口合为一路分别与气流切换器相连、气流切换器的管路连接过滤筒，过滤筒接抽气泵。

气流切换器的主要部件为开有槽的活动圆盘与周围均匀开有气孔的固定圆盘，固定圆盘中心开有通孔，活动圆盘由低速微型电机驱动，活动圆盘的槽设计为可导通固定圆盘的中心通孔与周围的一个孔的长度，气流切换器固定圆盘圆周上的孔经由三通分别与两组采样瓶中每只采样瓶的出口相连，固定圆盘的通孔则经管路连接过滤筒、抽气泵、消声筒。活动园盘转动到某一位置时，其上的槽使固定圆盘圆周上的孔与中心的通孔形成气流通路，采样空气在抽气泵的抽吸下流过进气口、滤膜夹具、气体流量计、一组采样瓶、气流切换器、过滤筒、抽气泵，从而实现采样目的。低速微型电机定时驱动活动园盘转动到不同的位置，即可使采样空气流过不同的采样瓶，实现连续自动采样的目的。活动园盘的转动信号转送给自动控制器，由自动控制器确定低速微型电机的转动角度，以达到气流切换的目的。

为本采样器设计的自动控制器可自动计量采样时间，气体流量，显示与打印每天的计量结果，并控制抽气泵和气流切换器。它由两片微处理器构成，采用并行处理方式，其中一片速度快，运算功能强，用于测量瞬时流量和累积流量，并控制打印机。另一片功耗极低，用于进行日期和时间计算，同时控制抽气泵，气流切换器，键盘和液晶显示器，当仪器正常工作时，双机并行运行。当外部交流电源停电时，自动控制器由后备充电电池供电，为降低电池消耗，使其工作较长时间，由微功耗微处理器进行电源监测和人机对话。同时切断液晶显示器电源，使整机电流消耗降低到十微安数量级。

气体流量计是在燃气流量计上增加电子传感器而构成的，在燃气流量计的转子上安装黑白相间的条纹片，再用红外线发射和接收装置对准转子，由于黑白条纹的光反射系数不同，当气流通过，转子转动时，红外线接收器的输出一系列电脉冲信号，脉冲的时间宽度与气流流速成正比关系。测量脉冲宽度即可测出气体流过的瞬时流量。计数脉冲个数，即可测量到气体的累积流量或体积。