专利名称：差分振荡天平法大气颗粒物在线监测方法及监测仪的制作方法
技术领域：
本发明属于一个环境监测方法与设备，具体是一种应用于环境污染自动监测的大气颗粒物在线监测方法与仪器。
背景技术：
目前振荡天平法大气颗粒物在线监测仪因为其能够对大气颗粒物进行实时监测、且测量精度高、环境适应能力强等特点在环境监测领域被广泛使用。
大气颗粒物中含有大量的有机物、无机物、矿物质(碳、硅、硝酸铵、草酸等)，其中有一些物质是挥发性或半挥发性的(比如硝酸铵)，而温度越高它们的挥发性就越强。
振荡天平法大气颗粒物在线监测仪的采样气体、滤膜、振荡管都工作在50°的固定温度下，在这个温度下，许多沉积在滤膜上的半挥发性颗粒物渐渐开始挥发，这样就严重影响了滤膜对采样颗粒物的保持效率，所以测量所得到的数据无法真实反映大气中存在的挥发性和半挥发性颗粒物的浓度。
不仅是振荡天平法大气颗粒物在线监测仪存在以上问题，事实上所有通过滤膜采样大气颗粒物的方法和监测仪都存在以上问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种差分振荡天平法大气颗粒物在线监测方法与监测仪，通过对双质量传感器对滤膜上挥发和半挥发性物质的挥发过程所带来的测量误差进行校准，完全解决了已有技术中的问题。
本发明的技术方案如下差分振荡天平法大气颗粒物在线监测方法气泵抽吸空气为整个气路提供动力，空气首先经过空气颗粒物切割头过滤后，分成三路，其中第一路由流量控制器6控制，用以平衡总进气流量。第二路、第三路气流为采样流量，它的流量由流量控制器7、8控制，气流分别经过静电除尘器、质量传感器。正常测量时， 二个质量传感器同时测量，而二个静电除尘器以一个固定时间t为周期交替工作，计算时间周期t内每个质量传感器测量到的颗粒物的质量数据，最后计算得到在时间周期t内空气中的非挥发性颗粒物和挥发性颗粒物质量的总和。
差分振荡天平法大气颗粒物在线监测仪，包括PM10切割头，静电除尘器，流量控制器，振荡天平质量传感器、气泵等。其特征在于所述的PM10切割头分别和一个流量控制器和二个静电除尘器相互并联构成的支路联通，二个静电除尘器中分别安装有质量传感器，质量传感器分别和另外二个流量控制器联通，前述三个流量控制器均和气泵联通。
本发明正常测量时，两个质量传感器同时测量，而两个静电除尘器在一个固定时间t为周期交替工作，比如，开始时静电除尘器(2)工作，静电除尘器(3)停止工作；一个时间周期t后，静电除尘器(2)停止工作，静电除尘器(3)开始工作。在时间周期t内每个振荡天平质量传感器测量到的颗粒物的质量数据可以由以下公式表达。假设在当前时间周期t内，静电除尘器(2)开始工作，静电除尘器(3)停止工作，则质量传感器(4)测量到的数据可以由下式表示M4eff＝Mpnv+Mpv-βMpv±Mf±MT式中M4eff——在时间间隔t内传感器4测量的有效质量数据；Mpnv——在时间间隔t内沉积到滤膜上非挥发性颗粒物质量βMpv——在时间间隔t内沉积到滤膜上挥发性和半挥发性颗粒物质量Mf——在时间间隔t内滤膜对滤膜上颗粒物质量的影响MT——在时间间隔t内温度等其它因素对滤膜上颗粒物质量的影响质量传感器(5)测量到的数据可以由下式表示M5eff＝-βMpv±Mf±MT式中M5eff——在时间间隔t内传感器(5)测量的有效质量数据；因此Meff＝M2eff—M3eff＝Mpnv+Mpv式中Meff——在时间间隔t内测量得到的空气中的非挥发性颗粒物和挥发性颗粒物质量的总和；在正常工作时，气流经过PM10切割头，粒径小于10um的颗粒物随气流通过，而粒径大于10um的颗粒物被切割出气流。流量控制器6、7、8控制整个系统的三路流量，使之准确、恒定。气泵为系统提供气流动力。
本发明所测量得到的数据能够真实反映大气中存在的挥发性和半挥发性颗粒物的浓度，准确性高。
图1为本发明结构原理示意图。
具体实施例方式
差分振荡天平法大气颗粒物在线监测方法气泵抽为整个气路提供动力；空气流首先经过PM10切割头1切割后，分成三路，其中第一路经过流量控制器6进入气泵9，第二路(第三路)分别经过依次静电除尘器2(静电除尘器3)、质量传感器4(质量传感器5)、流量控制器7(流量控制器8)串联支路进入前述的同一气泵9。
正常测量时，两个振荡天平质量传感器同时测量，而两个静电除尘器在一个固定时间t为周期交替工作，比如，开始时静电除尘器2工作，静电除尘器3停止工作；一个时间周期t后，静电除尘器2停止工作，静电除尘器3开始工作。在时间周期t内每个振荡天平质量传感器测量到的颗粒物的质量数据可以由以下公式表达。假设在当前时间周期t内，静电除尘器2开始工作，静电除尘器3停止工作，则质量传感器4测量到的数据可以由下式表示式中M4eff——在时间间隔t内传感器4测量的有效质量数据；Mpnv——在时间间隔t内沉积到滤膜上非挥发性颗粒物质量βMpv——在时间间隔t内沉积到滤膜上挥发性和半挥发性颗粒物质量Mf——在时间间隔t内滤膜对滤膜上颗粒物质量的影响MT——在时间间隔t内温度等其它因素对滤膜上颗粒物质量的影响质量传感器5测量到的数据可以由下式表示M5eff＝-βMpv±Mf±MT式中M5eff——在时间间隔t内传感器5测量的有效质量数据；因此Meff＝M2eff—M3eff＝Mpnv+Mpv式中Meff——在时间间隔t内测量得到的空气中的非挥发性颗粒物和挥发性颗粒物质量的总和。
差分振荡天平法大气颗粒物在线监测仪，包括有PM10切割头1，静电除尘器2、3，流量控制器6、7、8，气泵。PM10切割头1分别和一个流量控制器6和静电除尘器2、3相互并联构成的支路联通，静电除尘器2、3中分别安装有振荡天平质量传感器4、5，质量传感器4、5分别和流量控制器7、8联通，流量控制器6、7、8均和气泵9联通。
权利要求
1.差分振荡天平法大气颗粒物在线监测方法气泵抽吸空气为整个气路提供动力，空气首先经过空气颗粒物切割头过滤后，分成三路，其中第一路由流量控制器6控制，用以平衡总进气流量。第二路、第三路气流为采样流量，它的流量由流量控制器7、8控制，气流分别经过静电除尘器、质量传感器。正常测量时，二个质量传感器同时测量，而二个静电除尘器以一个固定时间t为周期交替工作，计算时间周期t内每个质量传感器测量到的颗粒物的质量数据，最后计算得到在时间周期t内空气中的非挥发性颗粒物和挥发性颗粒物质量的总和。
2.差分振荡天平法大气颗粒物在线监测仪，包括PM10切割头，静电除尘器，流量控制器，振荡天平质量传感器、气泵等。其特征在于所述的PM10切割头分别和一个流量控制器和二个静电除尘器相互并联构成的支路联通，二个静电除尘器中分别安装有质量传感器，质量传感器分别和另外二个流量控制器联通，前述三个流量控制器均和气泵联通。
全文摘要
本发明公开了一种差分振荡天平法大气颗粒物在线检测方法及监测仪，包括有PM10切割头，静电除尘器，流量控制器，振荡天平质量传感器、气泵等部件。其结构如图所示。其主要原理是采用两个振荡天平质量传感器分别测量一定时间t内采样气流内的颗粒物的质量和挥发性颗粒物的质量，通过计算就可得到空气中非挥发性颗粒物和挥发性颗粒物的总质量浓度。本发明所测量得到的数据能够真实反映大气中存在的挥发性和半挥发性颗粒物的浓度，准确性高。
文档编号G01N5/02GK101017125SQ20071002040
公开日2007年8月15日 申请日期2007年2月14日 优先权日2007年2月14日
发明者陆钒, 刘建国, 陆亦怀, 王亚萍, 陈军, 黄书华, 丁晴 申请人:中国科学院安徽光学精密机械研究所