一种小型化的空气质量监测装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及一种小型化的空气质量监测装置。
【背景技术】
[0002] 目前普遍使用的空气质量监测子站可同时自动或手动监测PM2. 5, PM10, S化，N02， 〇3, CO六项污染物，其中PM2. 5与PM10采用微量石英震荡天平法或者贝塔射线法，S〇2采用 脉冲巧光法，n〇2采用化学发光法，0 3采用紫外吸收法，C0采用非色散红外法，但自动空气监 测子站体积很大，占地10平方米W上，价格很高，200万人民币左右，如进行密集网络监测 成本太高，且选址困难，很难开展，而纯手动监测因为程序复杂，工作量太大，更无法多点进 行监测。 【实用新型内容】
[0003] 本实用新型主要解决现有空气质量监测装置成本高和笨重等问题。本实用新型是 小型化的空气质量监测装置。
[0004] 本实用新型采用如下技术方案： 阳〇化]一种小型化的空气质量监测装置，包括采样管、箱体、气体抽吸流量控制单元、监 测单元一、监测单元二、监测单元Ξ和无线数据传输单元，所述采样管和无线数据传输单元 位于箱体的上侧，所述箱体的内部设有监测单元一、监测单元二和监测单元Ξ，所述监测单 元一为PM10、PM2. 5、C〇2监测单元，监测单元二为SO 2、N02、化、畑3监测单元，监测单元Ξ为 V0C监测单元，所述箱体的右侧面设有气体抽吸流量控制单元，可将箱体外的气体和颗粒物 在设定的流速下抽吸进箱体，经检测后排出箱体。
[0006] 所述箱体的外部设有采样管，采样管通过流体力学设计能进行颗粒物粒径切割功 能，使只有小于等于10微米的颗粒物和气体通过，其他大颗粒与杂物无法通过。
[0007] 所述监测单元一为激光光散射法测量颗粒物浓度。 阳00引所述监测单元二内安装有分别涂抹了化2〇)3,胞2〇)3+，甘油，NaN〇2,册P〇4
[0009] 的4种膜片，能分别进行反应采样后分析得到相应污染物浓度。
[0010] 所述监测单元Ξ设置感应涂抹了化2〇)3,化2〇)3+，甘油，NaN〇2, H3P04的4种膜片的 传感器。
[0011] 工作原理：首先要说明，环境气体通过空气动力学直径小于10微米切割头，W- 定流速进入装置。装置为一个密闭的箱体。其中配备的3个监测模块互相独立，并且监测 模块没有样气损失。 阳〇1引 （1)监测单元一：PM10、PM2. 5、C〇2监测单元 阳01引 PM10和PM2. 5的分析：原理为激光光散射法。它采用由激光二极管发出的激光光 源的聚焦光束照射样气，样气中的颗粒物使部分光产生散射，其中一部分散射光射到光度 计，计算其光通量。颗粒物浓度与光通量之间有线性关系，因此通过光通量可W定量颗粒物 的浓度。流动的样气进入箱体模块1中光散射检测器的测定腔，由传感器直接读出PM10和 PM2. 5的浓度，读数频率为1秒钟一次，可测定的浓度范围为0-1000微克每立方米。
[0014] C〇2的分析：原理为公知的非色散红外法。检测单元内安装有红外线发射源，C02气 态分子受到红外福射照射时，由于吸收了特征波长的红外光，引起分子能级跃迁，产生红外 吸收光谱。在一定浓度范围内，吸光度与气体浓度符合朗伯比尔定律，故可根据吸光度传感 器测定C0浓度。流动的样气进入箱体模块1中非色散红外检测器的测定腔中，由传感器直 接读取C02的浓度，读数频率为1秒钟一次，可测定的浓度范围为0-2000ppm。 阳〇1引 似监测单元二：S〇2、N02、〇3、畑3监测单元
[0016] S02、N02、〇3、NH3的分析：采用恒定流速结合无动力反应膜片法。监测单元为一个 一端开口的采样器。气体分子按固定流速流过采样器，采样器内有对应分析气体的吸收膜。 样气中的S〇2、N02、〇3、畑3分别W S04 2、N妒、N妒和畑4+的离子形式保存在反应吸收膜上。 在固定时间采样后的吸收膜在密封条件下送回实验室用溶液萃取吸收膜后，用离子色谱对 溶液中特定的离子浓度进行检测。在已知暴露时间和离子浓度的情况下，可W推算采样时 间段内对应气体的平均浓度。其计算公式为
[0017]
[0018] 式中C为污染气体浓度；W为吸收膜所采集到的污染物的含量；K为采样速率常 数；t为采样时间。
[0019] (3)监测单元Ξ :V0C监测单元
[0020] V0C的分析：采用光离子化检测器（PID，Photo Ionization Detectors)。样气流 经检测器的紫外灯光路时，有机物被紫外光打成正负离子，检测器测量离子化的气体电荷， 并转化成电流信号，W此获得V0C浓度值。
[0021] (4)无线数据传输单元
[0022] 模块1和模块3的浓度信号，通过集成了 TCP协议的透明DTU数据采集与传输模 块进行传输，到指定IP地址的服务器上，该服务器安装了相因的数据库，将数据按既定格 式储存并显示。
[0023] 本实用新型的有益技术效果：
[0024] 测定气体的种类较多，特别是可W在线测定目前被重视的，但又很难进行在线监 测的V0C，在保证较高分析精度的基础上，成本较低、体积小、质量轻，易于维护，适用于大气 环境监测的推广使用。
【附图说明】
[00巧]图1为所小型化的空气质量监测装置的原理图； 阳0%] 附图标记说明 阳027] 1采样管；2箱体；3气体抽吸流量控制单元；4监测单元一；5监测单元二；6监测 单元Ξ; 7无线数据传输单元。
【具体实施方式】
[0028] 下面结合附图和本实用新型的优选实施例进一步说明本实用新型。
[0029] 如图1所示，一种小型化的空气质量监测装置，包括采样管1、箱体2、气体抽吸流 量控制单元3、监测单元一 4、监测单元二5、监测单元Ξ 6和无线数据传输单元7,所述采样 管1和无线数据传输单元7位于箱体的上侧，所述箱体的内部设有监测单元一 4、监测单元 二5和监测单元Ξ 6,所述监测单元一 4为ΡΜ10、ΡΜ2. 5、C02监测单元，监测单元二5为SO 2、 N02、〇3、畑3监测单元，监测单元立6为V0C监测单元，所述箱体2的右侧面设有气体抽吸流 量控制单元3,可将箱体2外的气体和颗粒物在设定的流速下抽吸进箱体2,经检测后排出 箱体2。
[0030] 所述箱体2的外部设有采样管1，采样管1通过流体力学设计能进行颗粒物粒径切 割功能，使只有限定粒径的颗粒物和气体通过，其他大颗粒与杂物无法通过。采样管1只能 使粒径为小于等于10微米的颗粒物和气体通过。
[0031] 所述监测单元一 4为光散射法测量颗粒物浓度。 阳03引所述监测单元二5内安装有分别涂抹了 NazCOs，Na2C〇3+，甘油，NaN〇2, H3P04的4种 膜片能分别进行反应采样后分析得到相应污染物浓度。
[0033] 所述监测单元Ξ设置感应涂抹了化2〇)3,化2〇)3+，甘油，NaN〇2, H3P04的4种膜片的 传感器进行监测。
[0034] 工作原理；
[0035] 首先要说明，环境气体通过空气动力学直径小于ΙΟμπι切割头，W-定流速进入 装置。装置为一个密闭的箱体。其中配备的3个监测模块互相独立，并且监测模块没有样 气损失。
[0036] (1)监测单元一 4 :ΡΜ10、ΡΜ2. 5、C〇2监测单元
[0037] PM10和PM2. 5的分析：原理为公知的光散射法。它采用由激光二极管发出的激光 光源的聚焦光束照射样气，样气中的颗粒物使部分光产生散射，其中一部分散射光射到光 度计，计算其光通量。颗粒物浓度与光通量之间有线性关系，因此通过光通量可W定量颗粒 物的浓度。流动的样气进入箱体模块1中光散射检测器的测定腔，由传感器直接读出PM10 和PM2. 5的浓度，读数频率为1秒钟一次，可测定的浓度范围为0-1000微克每立方米。
[00測 C02的分析：原理为公知的非色散红外法。雌气态分子受到红外福射照射时，由 于吸收了特征波长的红外光，引起分子能级跃迁，产生红外吸收光谱。在一定浓度范围内， 吸光度与气体浓度符合朗伯比尔定律，故可根据吸光度传感器测定C0浓度。流动的样气进 入箱体模块1中非色散红外检测器的测定腔中，由传感器直接读取C02的浓度，读数频率为 1秒钟一次，可测定的浓度范围为0-2000ppm。
[0039] 似监测单元二5 :S〇2、N02、〇3、畑3监测单元
[0040] S〇2、N02、〇3、NH3的分析：采用恒定流速结合无动力反应膜片法。监测单元为一个 一端开口的采样器。气体分子按固定流速流过采样器，采样器内有对应分析气体的吸收膜。 样气中的S〇2、N02、〇3、畑3分别W S04 2、N妒、N妒和畑4+的离子形式保存在反应吸收膜上。 在固定时间采样后的吸收膜在密封条件下送回实验室用溶液萃取吸收膜后，用离子色谱对 溶液中特定的离子浓度进行检测。在已知暴露时间和离子浓度的情况下，可W推算采样时 间段内对应气体的平均浓度。其计算公式为
[0041 ]
[0042] 式中C为污染气体浓度；W为吸收膜所采集到的污染物的含量；K为采样速率常 数；t为采样时间。
[0043] (3)监测单元Ξ 6 :V0C监测单元
[0044] V0C的分析：采用光离子化检测器（PID，Photo Ionization Detectors)。样气流 经检测器的紫外灯光路时，有机物被紫外光打成正负离子，检测器测量离子化的气体电荷， 并转化成电流信号，W此获得V0C浓度值。 W45] (4)无线数据传输单元
[0046] 模块1和模块3的浓度信号，通过集成了 TCP协议的透明DTU数据采集与传输模 块进行传输，到指定IP地址的服务器上，该服务器安装了相因的数据库，将数据按既定格 式储存并显示。
[0047] 本实用新型是一种小型化的空气质量监测装置，测定气体的种类较多，特别是可 W在线测定目前被重视的，但又很难进行在线监测的V0C，在保证较高分析精度的基础上， 成本较低、体积小、质量轻，易于维护，适用于大气环境监测的推广使用。
[0048] W上所述，仅为本实用新型较佳实施例而已，故不能依此限定本实用新型实施的 范围，即依本实用新型专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本实用新 型涵盖的范围内。
【主权项】
1. 一种小型化的空气质量监测装置，其特征在于：包括采样管、箱体、气体抽吸流量 控制单元、监测单元一、监测单元二、监测单元三和无线数据传输单元，所述采样管和无线 数据传输单元位于箱体的上侧，所述箱体的内部设有监测单元一、监测单元二和监测单元 三，所述箱体的右侧面设有气体抽吸流量控制单元；所述箱体的外部设有采样管，采样管 只能使粒径为小于等于10微米的颗粒物和气体通过；所述监测单元二内安装有分别涂抹 了 Na2C03, Na2C03+，甘油，NaN02, H3P〇j^ 4种膜片；所述监测单元三设置感应涂抹了 Na 2C03， Na2C03+，甘油，NaN0 2, !13?04的4种膜片的传感器。
【专利摘要】一种小型化的空气质量监测装置，包括采样管、箱体、气体抽吸流量控制单元、监测单元一、监测单元二、监测单元三和无线数据传输单元，所述采样管和无线数据传输单元位于箱体的上侧，所述箱体的内部设有监测单元一、监测单元二和监测单元三，所述箱体的右侧面设有气体抽吸流量控制单元。本实用新型可监测环境大气中的PM10，PM2.5，CO2，CO，SO2，NO，NO2，NH3，O3，VOC浓度，并且成本低，体积小，功耗低，适合进行密集布设网格监测。
【IPC分类】G01N33/00
【公开号】CN205333597
【申请号】CN201520605541
【发明人】孙扬
【申请人】孙扬
【公开日】2016年6月22日
【申请日】2015年8月13日