一种pm2.5监测仪的制作方法

一种pm2.5监测仪的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种PM2.5监测仪，具体包含：空气采集装置、太赫兹监测装置、数据输出装置；所述空气采集装置，用以获取空气中的PM2.5；所述太赫兹监测装置与空气采集装置相连，用于检测所述空气采集装置获取的附着有PM2.5的滤膜，获得当前空气中PM2.5数据并输出；所述数据输出装置与太赫兹监测装置，用以将接收到的PM2.5输出显示。利用本实用新型测量大气中PM2.5浓度值，结构简单，测量结果精确度高、仪器稳定性好。并且能适用于不同环境。
【专利说明】—种PM2.5监测仪

【技术领域】
[0001]本实用新型涉及环境监测领域，尤其是一种PM2.5监测仪。

【背景技术】
[0002]我国城市环境空气已从煤烟型污染转变为复合型污染，这种复合型污染为机动车排放、燃煤排放和颗粒物污染的复合。大气中微粒动力学直径小于等于2.5微米的颗粒物就是PM2.5，因其能够进入人体肺泡，故又称为可入肺颗粒物。PM2.5由直接排入空气中的一次微粒物和空气中的气态污染物通过化学转化形成的二次微粒组成。PM2.5毒性较大，对空气污染、大气能见度、人体健康以及大气能量平衡都有很大的影响。2012年2月，国务院发布新修订的《环境空气质量标准》增加了 PM2.5的监测指标，因此，PM2.5已成为国内外城市大气污染的首要污染物。
[0003]目前，检测PM2.5重量主要分为两个步骤，即把PM2.5与较大的颗粒物分离，以及测定分离出来的PM2.5重量。国内外分离PM2.5的方法基本一致，由具有特式结构的切割器以及其产生的特定空气流速达到分离效果，对于PM2.5重量的测量，主要有重量法、β射线吸收法以及微量振荡天平法。这两种方法都需要对滤膜中的ΡΜ2.5进行重复测量，在每次从收集处转移到测量处期间，该ΡΜ2.5样品也更加容易出现误差，同时，我们现阶段采用的ΡΜ2.5监测器大部分是从国外进口，不仅价格高昂而且还有一定的技术壁垒，因此，我们迫切需要研发自主知识产权的ΡΜ2.5监测仪器。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种ΡΜ2.5监测仪，该监测仪器结构紧凑合理，工艺操作简单方便，对ΡΜ2.5检测精度高、装置稳定性好，适应范围广、安全可靠。
[0005]为达上诉目的，本实用新型提供一种ΡΜ2.5监测仪，所述监测仪包含:空气采集装置、太赫兹监测装置、数据输出装置；所述空气采集装置，用以获取空气中的ΡΜ2.5 ;所述太赫兹监测装置与空气采集装置相连，用于检测所述空气采集装置获取的空气中的ΡΜ2.5，获得当前空气中ΡΜ2.5数据并输出；所述数据输出装置与太赫兹监测装置，用以将接收到的ΡΜ2.5输出显示。
[0006]在上述技术方案中，所述空气采集装置包括控制电路、抽气泵、过滤器；所述控制电路，用以控制抽气泵抽取空气；所述抽气泵与控制电路相连，用以抽取空气；所述过滤器与抽气泵相连，用以过滤抽气泵所抽取空气的ΡΜ2.5物质。
[0007]在上述技术方案中，所述过滤器还包含一滤膜，通过所述滤膜过滤空气中的ΡΜ2.5，所述滤膜为石英纤维滤膜或聚四氟乙烯薄膜滤膜。
[0008]在上述技术方案中，所述滤膜直径为47mm。
[0009]在上述技术方案中，所述太赫兹监测装置包括探测器与接收器，所述探测器与接收器设置于所述滤膜两侧，用于检测所述空气采集装置获取的空气中的PM2.5特征标识峰。
[0010]在上述技术方案中，所述探测器与接收器为全光纤式连接。
[0011 ] 在上述技术方案中，所述空气采集装置还包含一温度和湿度传感器，所述温度和湿度传感器设置于所述抽气泵上。
[0012]在上述技术方案中，所述空气采集装置还包含一雨水分离器，所述雨水分离器设置于所述抽气泵上。
[0013]本实用新型的有益技术效果在于:本实用新型利用太赫兹时域光谱技术测量大气中PM2.5浓度值，结构简单，测量结果精确度高、仪器稳定性好。并且此PM2.5检测器与国外同性能检测器相比价格低廉，能适用于不同环境，是我国具有自主知识产权的PM2.5监测器。

【专利附图】

【附图说明】
[0014]图1是本实用新型PM2.5监测装置的整体结构示意图；
[0015]【专利附图】

【附图说明】:
[0016]1-温度和湿度传感器；
[0017]2-雨水分离器；
[0018]3_ 滤膜；
[0019]4-太赫兹激光器；
[0020]5-太赫兹探测器；
[0021]6-太赫兹接收器；
[0022]7-空气采集装置；
[0023]8-数据输出装置。

【具体实施方式】
[0024]为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0025]如图1所示，本实用新型提供一种PM2.5监测仪，所述监测仪包含:空气采集装置、太赫兹监测装置、数据输出装置三部分；
[0026]其中空气采集装置7，主要是用以收集空气中PM2.5 ;具体包括利用空气采集器进行采集，制备附着不同重量PM2.5的滤膜样品。采集时，采集器进气口距离地面高度大于lm，且采集点周围30cm内没有障碍物影响空气流通。用以减少空气内影响监测的物质摄入，保障监测的质量。
[0027]其中太赫兹监测装置与空气采集装置相连，用于检测所述空气采集装置获取的空气中的PM2.5，获得当前空气中PM2.5数据并输出；本实用新型中的太赫兹检测装置7为高度集成装置，太赫兹探测器和接收器为全光纤式连接，能很好的与空气采集装置7和数据输出装置8集成到一起。检测时，为了提高精度，每个样品均重复测量三次，取其平均值作为最终的样品信号。
[0028]其中数据输出装置8与太赫兹监测装置7，用以将接收到的PM2.5输出显示。
[0029]在上述技术方案中，采集时，空气采集装置进气口距离地面高度不小于1.0m，进气口空气速度为0-16.7L/min，且采集点周围30cm内没有障碍物影响空气流通。采集器中的滤膜一般为Teflon薄膜滤膜或者石英纤维滤膜等合适的材质；滤膜尺寸有37mm、47mm、81mm、90mm等尺寸,本实用新型中使用的采集滤膜是直径为47mm的石英纤维滤膜,石英在太赫兹波段吸收较弱，能够很好地避免滤膜对实验结果的影响。
[0030]本实用新型一优选的实施例中，空气采集装置还可包括探测器和采集网管，探测器由抽气泵、过滤器、激光探测腔、控制电路和显示电路等组成。此采集装置中还包括温度和湿度传感器和与雨水分离器，以避免雨天或者大雾天空气中水分、温度等对检测结果的影响；其中所述控制电路控制抽气泵抽取空气；所述抽气泵与控制电路相连，用以抽取空气；所述过滤器与抽气泵相连，用以过滤抽气泵所抽取空气的PM2.5物质。
[0031]本实用新型通过上述方案，利用太赫兹时域光谱技术测量大气中PM2.5浓度值，结构简单，测量结果精确度高、仪器稳定性好。并且此PM2.5检测器与国外同性能检测器相比价格低廉，能适用于不同环境，是我国具有自主知识产权的PM2.5监测器。
[0032]再请参开图1所示，图中太赫兹检测装置7包括探测器与接收器，所述探测器5与接收器6设置于所述滤膜两侧，用于测量滤膜上PM2.5样品，并将该样品信息输出。
[0033]本实用新型一优选的实施例中，太赫兹检测装置可以是高度集成的太赫兹时域光谱检测装置也可以是手工搭建的开放式太赫兹检测装置，太赫兹探测器和接收器为全光纤探测器和接收器。
[0034]在实际工作中，PM2.5监测仪监测PM2.5浓度，具体可如下操作:
[0035]首先，通过透射式太赫兹监测装置上测量透过空白滤膜，作为参考值；
[0036]然后，利用空气采集器进行采集，采集时，采集器进气口距离地面高度为1.5m,进气口空气速度为9.0L/min，且采集点周围30cm内没有障碍物影响空气流通。鉴于，太赫兹监测装置发射的太赫兹辐射频率对分子结构和构象的微小差别非常敏感，能够快速辨别和分析不同组成、不同成分的样品，在此处将太赫兹时域光谱技术应用到PM2.5浓度的检测中，可得到明显的频谱特征；因此，本实用新型中，在空气采集器采集的同时；太赫兹监测装置对采集器口连接的过滤器中的滤膜进行监测并持续输出该监测目标的对应频谱图。以此，得到较为稳定的即时PM2.5信息数据。
[0037]最后，数据输出装置接收到该对应频谱图，输出至显示模块显示输出，此时，工作人员可直观了解到当时的PM2.5信息及监测期间PM2.5的变化情况。
[0038]通过上述方案，工作人员可即时了解到当时的PM2.5浓度信息，且中途不用频繁测验，移动滤膜；以此，不但减少滤膜样品误差的问题，同时本实用新型提供的装置更为简便，利用太赫兹时域光谱技术测量大气中PM2.5浓度值，结构简单，测量结果精确度高、仪器稳定性好。并且此PM2.5检测器与国外同性能检测器相比价格低廉，能适用于不同环境，是我国具有自主知识产权的PM2.5监测器。利用太赫兹时域光谱技术测量大气中PM2.5浓度值，结构简单，测量结果精确度高、仪器稳定性好。并且此PM2.5检测器与国外同性能检测器相比价格低廉，能适用于不同环境，是我国具有自主知识产权的PM2.5监测器。
[0039]以上通过具体的和优选的实施例详细的描述了本实用新型，但本领域技术人员应该明白，本实用新型并不局限于以上所述实施例，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种PM2.5监测仪，其特征在于，所述监测仪包含:空气采集装置、太赫兹监测装置、数据输出装置； 所述空气采集装置包括控制电路、抽气泵、过滤器； 所述控制电路，用以控制抽气泵抽取空气；所述抽气泵与控制电路相连，用以抽取空气；所述过滤器与抽气泵相连，用以过滤抽气泵所抽取空气的PM2.5物质； 所述太赫兹监测装置与空气采集装置相连，用于检测所述空气采集装置获取的空气中的PM2.5，获得当前空气中PM2.5数据并输出； 所述数据输出装置与太赫兹监测装置相连，用以将接收到的PM2.5输出显示。
2.根据权利要求1所述的PM2.5监测仪，其特征在于，所述过滤器还包含一滤膜，通过所述滤膜过滤空气中的PM2.5，所述滤膜为石英纤维滤膜或聚四氟乙烯薄膜滤膜。
3.根据权利要求2所述的PM2.5监测仪，其特征在于，所述滤膜直径为47mm。
4.根据权利要求2所述的PM2.5监测仪，其特征在于，所述太赫兹监测装置包括探测器与接收器，所述探测器与接收器设置于所述滤膜两侧，用于检测所述空气采集装置获取的空气中的PM2.5特征标识峰。
5.根据权利要求4所述的PM2.5监测仪，其特征在于，所述探测器与接收器为全光纤式连接。
6.根据权利要求1所述的PM2.5监测仪，其特征在于，所述空气采集装置还包含一温度和湿度传感器，所述温度和湿度传感器设置于所述抽气泵上。
7.根据权利要求1所述的PM2.5监测仪，其特征在于，所述空气采集装置还包含一雨水分离器，所述雨水分离器设置于所述抽气泵上。
【文档编号】G01N15/06GK203981545SQ201420247514
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年5月14日 优先权日:2014年5月14日
【发明者】赵昆, 李倩, 张振伟, 张存林 申请人:中国石油大学(北京), 首都师范大学