PM2.5质量浓度标准装置的制作方法

本实用新型涉及空气质量监测技术领域，尤其是涉及一种PM2.5质量浓度标准装置。

背景技术：

PM2.5颗粒物是造成灰霾天气的重要大气成分之一，近年来随着国家加强对PM2.5颗粒物的监测和治理，陆续出现了多种PM2.5监测仪器。目前常用的PM2.5监测仪器按其工作原理主要分为三类：β射线法、震荡天平法和重量法。其中前两种方法主要是借鉴国外已成型的技术，属于在线监测方法，但由于国内外应用环境和适用范围的差别，存在一定的测量误差。重量法的基本测量原理是以恒速抽取定量体积的空气，使空气中动力学量当直径小于2.5μm大气颗粒物，截留在已恒重的滤膜上。根据采样前的滤膜的质量及采样后的滤膜的质量之差，计算出动力学量当直径小于2.5μm的大气颗粒物的浓度。

目前，基于重量法的PM2.5监测仪器，在滤膜对颗粒物采样后，需要对采样后的滤膜进行较长时间的转移运输，而转移运输过程中，容易造成滤膜的污损，降低测量的准确性。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种PM2.5质量浓度标准装置，以解决现有技术中存在的在转移运输过程中，容易造成滤膜的污损，降低测量的准确性的技术问题。

本实用新型提供了一种PM2.5质量浓度标准装置，包括箱体，所述箱体的内部设置滤膜转移机构、采样前滤膜储存机构、采样后滤膜储存机构、滤膜采样机构和电子天平；所述采样前滤膜储存机构用于存储采样前的滤膜；所述滤膜转移机构用于转移采样前的所述滤膜，以及用于转移采样后的所述滤膜；所述电子天平用于对采样前的所述滤膜进行称重，以及用于对采样后的所述滤膜进行称重；所述采样后滤膜储存机构用于存储采样后的所述滤膜；

所述滤膜采样机构，用于使采样前的所述滤膜对所述箱体的外部的外界空气进行采样；

所述箱体的内部还设置有温度调节装置和湿度调节装置，所述温度调节装置用于调节所述箱体的内部的温度，所述湿度调节装置用于调节所述箱体的内部的湿度。

进一步地，所述温度调节装置包括制热器和制冷器。

进一步地，所述湿度调节装置包括加湿器和除湿器。

进一步地，所述箱体的内部设置有上采样管路和下采样管路；所述采样前的滤膜位于所述上采样管路的采样口与所述下采样管路的采样口之间。

进一步地，所述上采样管路中设置有第一压力传感器。

进一步地，所述下采样管路中设置有第二压力传感器。

进一步地，还包括滤膜采样机构，用于使采样前的所述滤膜对所述箱体的外部的外界空气进行采样。

进一步地，所述滤膜采样机构包括滤膜支撑座，所述滤膜支撑座位于所述上采样管路的采样口与所述下采样管路的采样口之间，用于支撑采样前的所述滤膜。

进一步地，所述滤膜转移机构包括第一电机、支座、第二电机和滤膜支撑转臂；所述第一电机的输出轴连接有丝杠，所述支座与所述丝杠螺纹传动，且所述支座能够沿所述丝杠的长度方向上下运动；所述第二电机固定于所述支座上；所述滤膜支撑转臂与所述第二电机的输出轴固定连接，且所述滤膜支撑转臂的长度方向与所述第二电机的输出轴的轴线倾斜设置。

进一步地，还包括所述滤膜组件，用于承载所述滤膜；

所述滤膜组件包括塑料支架和滤膜托，所述滤膜通过所述滤膜托和所述塑料支架卡合固定。

本实用新型还提供了一种PM2.5质量浓度标准装置，包括箱体，所述箱体的内部设置滤膜转移机构、采样前滤膜储存机构、采样后滤膜储存机构、滤膜采样机构和电子天平；所述采样前滤膜储存机构用于存储采样前的滤膜；所述滤膜转移机构用于转移采样前的滤膜，以及用于转移采样后的所述滤膜；所述电子天平用于对采样前的所述滤膜进行称重，以及用于对采样后的所述滤膜进行称重；所述采样后滤膜储存机构用于存储采样后的所述滤膜；

所述滤膜采样机构，用于使采样前的所述滤膜对所述箱体的外部的外界空气进行采样；

所述箱体的内部还设置有温度调节装置和湿度调节装置，所述温度调节装置用于调节所述箱体的内部的温度，所述湿度调节装置用于调节所述箱体的内部的湿度；

所述箱体的内部还设置有离子风机，用于在所述电子天平对采样后的所述滤膜进行称重前，对采样后的所述滤膜去静电。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

本实用新型提供的PM2.5质量浓度标准装置，能够使采样前的滤膜和采样后的滤膜均在同一箱体通过电子天平进行恒重和称量；而设置的滤膜采样机构使采样前的滤膜对外界空气的采样也在箱体的内部进行，从而可以减少对采样后的滤膜的转移运输时间，并且通过滤膜转移机构可以从采样前滤膜储存机构拿取采样前的滤膜，并将其转移至电子天平处对其称量，滤膜转移机构还能将称量后的采样前的滤膜转移至滤膜采样机构处，并且还能将采样后的滤膜转移至电子天平处进行称量；综上，本实用新型提供的PM2.5质量浓度标准装置大大降低了转移运输造成的滤膜污损的可能性，从而提高了测量的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例一提供的PM2.5质量浓度标准装置的结构框图；

图2为本实用新型实施例一中滤膜转移机构的结构示意图；

图3为本实用新型实施例一中滤膜组件的主视图；

图4为本实用新型实施例一中滤膜组件的俯视图；

图5为本实用新型实施例一中滤膜采样机构的结构示意图；

图6为本实用新型实施例二提供的PM2.5质量浓度标准装置的结构框图。

图中：100-滤膜转移机构；101-采样前滤膜储存机构；102-采样后滤膜储存机构；103-滤膜采样机构；104-电子天平；105-温度调节装置；106-湿度调节装置；107-塑料支架；108-滤膜托；109-第一电机；110-第二电机；111-固定架；112-支座；113-滤膜支撑转臂；114-丝杠；115-导向杆；116-叉部；117-离子风机；118-上采样管路；119-下采样管路；120-滤膜支撑座；121-位移传感器；122-箱体；123-滤膜。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例一

参见图1至图5所示，本实用新型实施例一提供了一种PM2.5质量浓度标准装置，包括箱体122，箱体122的内部设置滤膜转移机构100、采样前滤膜储存机构101、采样后滤膜储存机构102、滤膜采样机构103和电子天平104；采样前滤膜储存机构101用于存储采样前的滤膜；滤膜转移机构100用于转移采样前的滤膜，以及用于转移采样后的滤膜；电子天平104用于对采样前的滤膜进行称重，以及用于对采样后的滤膜进行称重；采样后滤膜储存机构102用于存储采样后的滤膜；滤膜采样机构103，用于使采样前的滤膜对箱体的外部的外界空气进行采样；箱体的内部还设置有温度调节装置105和湿度调节装置106，温度调节装置105用于调节箱体的内部的温度，湿度调节装置106用于调节箱体的内部的湿度。

具体而言，采样前滤膜储存机构101、采样后滤膜储存机构102、滤膜采样机构103和电子天平104沿箱体的三个侧壁设置，其中采样前滤膜储存机构101、采样后滤膜储存机构102设置于电子天平104的一个侧壁处；而滤膜采样机构103和电子天平104分别设置于箱体的另外两个侧壁处，且滤膜采样机构103和电子天平104相对设置，即另外两个侧壁为相对的两个侧壁；滤膜转移机构100箱体的底面的中部，这样采样前滤膜储存机构101、采样后滤膜储存机构102、滤膜采样机构103和电子天平104围绕滤膜转移机构100分布。

该实施例提供的PM2.5质量浓度标准装置，能够使采样前的滤膜和采样后的滤膜均在同一箱体通过电子天平104进行恒重和称量；而设置的滤膜采样机构103使采样前的滤膜对外界空气的采样也在箱体的内部进行，从而可以减少对采样后的滤膜的转移运输时间，并且通过滤膜转移机构100可以从采样前滤膜储存机构101拿取采样前的滤膜，并将其转移至电子天平104处对其称量，滤膜转移机构100还能将称量后的采样前的滤膜转移至滤膜采样机构103处，并且还能将采样后的滤膜转移至电子天平104处进行称量；综上，该实施例中的PM2.5质量浓度标准装置大大降低了转移运输造成的滤膜污损的可能性，从而提高了测量的准确性。

该实施例中，PM2.5质量浓度标准装置还包括控制装置，温度调节装置105包括制热器和制冷器。制冷器和制冷器分别与控制装置电连接，温度调节装置105还包括温度传感器，温度传感器与控制装置电连接，通过温度传感器检测箱体的内部的温度，通过制冷器来降低箱体的内部的温度，通过制热器来提高箱体的内部的温度，从而实现维持箱体的内部的温度稳定；

该实施例中，湿度调节装置106包括加湿器和除湿器。湿度调节装置106还包括湿度传感器，加湿器、除湿器和湿度传感器均与控制装置电连接，通过湿度传感器来检测箱体的内部的湿度，通过加湿器来提供高箱体的内部的湿度，通过除湿器来降低箱体的内部的湿度，从而实现箱体的内部的湿度的稳定。

该实施例中，通过温度调节装置105和湿度调节装置106能够箱体的内部的湿度保证在15℃～30℃，连续可调，控温精度±1℃，湿度范围控制在50％RH±5％RH。空白滤膜、尘膜和称重系统全部位于此恒温恒湿环境中。因此，空白滤膜和尘膜能够保证在相同环境下进行恒重，同时天平也能够保证相同的环境下称量，从而最大限度地减小由于环境差异给测量带来的误差。需要说明的是，该实施例中，空白滤膜即为采样前的滤膜，尘膜即为采样后的滤膜。

该实施例中，箱体的内部还设置有第三压力传感器用于检测箱体的内部的压强。

该实施例中，箱体的内部设置有上采样管路118和下采样管路119；采样前的滤膜位于上采样管路118的采样口与下采样管路119的采样口之间；上采样管路118中设置有第一压力传感器；下采样管路119中设置有第二压力传感器。第一压力传感器和第二压力传感器分别与控制装置电连接；当将采样前滤膜安装于上采样管路118的采样口与下采样管路119的采样口之间后，通过第一压力传感器和第二压力传感器检测到压强差，可以判断滤膜是否完整，气密性是否符合要求。

该实施例中，滤膜采样机构103包括滤膜支撑座120，滤膜支撑座120位于上采样管路118的采样口与下采样管路119的采样口之间，用于支撑采样前的滤膜。具体而言，滤膜采样机构103还包括上运动机构和下运动机构，上运动机构用于使上采样管路118向下运动至滤膜支撑座120处，下运动机构用于使下采样管路119向上运动到滤膜支撑座120处，上运动机构和下运动机构均包括步进电机、丝杆和滑块；步进电机带动丝杆转动，滑块与丝杆螺纹传动，这样滑动能够沿丝杆的长度方向移动，通过步进电机精确控制滑块的运动距离；上运动机构中的滑块与上采样管路118的管口夹固定连接，滑块运动带动上采样管路118的管口夹运动；下运动机构中的滑块与下采样管路119的管口夹固定连接，滑块运动带动下采样管路119的管口夹运动；从而实现上采样管路118的采样口与下采样管路119的采样口相对接，并使滤膜支撑座120及滤膜位于上采样管路118的采样口与下采样管路119的采样口之间。

参见图3和图4所示，其中图3和图4中示出了，滤膜已经安装于滤膜组件上；该实施例中，PM2.5质量浓度标准装置还包括滤膜组件，用于承载滤膜；滤膜组件包括塑料支架107和滤膜托108，滤膜123通过滤膜托108和塑料支架107卡合固定。具体而言，滤膜组件的重量及滤膜的重量之和为4.5g～5.2g；滤膜支架上打有孔，以减轻重量；滤膜采用whatman公司的TeFlon滤膜或staplex高纯度石英滤膜；塑料支架107和滤膜托108均呈环形；滤膜托108的周向设置有卡槽，塑料支架107的内环缘卡合进滤膜托108的卡槽中；具体使用过程中，滤膜覆盖于滤膜托108上，通过塑料支架107的内环缘卡合进滤膜托108的卡槽中，将滤膜固定。在采样的过程及称重的过程均用滤膜组件对滤膜进行承载，也即是采样时，滤膜固定在滤膜组件中，称重过程中，对滤膜及滤膜组件进行称重。

该实施例中，滤膜转移机构100包括第一电机109、支座112、第二电机110和滤膜支撑转臂113；第一电机109的输出轴连接有丝杠114，支座112与丝杠114螺纹传动，且支座112能够沿丝杠114的长度方向上下运动；第二电机110固定于支座112上；滤膜支撑转臂113与第二电机110的输出轴固定连接，且滤膜支撑转臂113的长度方向与第二电机110的输出轴的轴线倾斜设置。

具体而言，滤膜转移机构100还包括固定架111，第一电机109的机壳固定于固定架111上，第一电机109和第二电机110均为步进电机；滤膜支撑转臂113的长度方向与第二电机110的输出轴的轴线之间的夹角为90度，这样第二电机110的输出轴转动时，滤膜支撑转臂113在水平面内转动；支座112上设置位移传感器121，用于检测支座112上下运动的位移；滤膜支撑转臂113具有叉部116，使用过程中，叉部116支撑着塑料支架107，这样整个滤膜组件便随着滤膜支撑转臂113转动，也就是说，塑料支架位于叉部的上方，整个叉部托起滤膜组件。固定架111上还设置有导向杆115，导向杆115穿设在支座112上，这样支座112在上下运动时，支座112便不会发绕丝杠114的轴线转动。位移传感器121为直线位移传感器。

滤膜支撑座120设置有第一光电传感器，用于检测滤膜支撑转臂113的叉部116是否转动到位；采样前滤膜储存机构101设置有第二光电传感器，用于检测滤膜支撑转臂113的叉部116是否转动到位，采样后滤膜储存机构102设置有第三光电传感器，用于检测滤膜支撑转臂113的叉部116是否转动到位；电子天平104处设置有第四光电传感器，用于检测滤膜支撑转臂113的叉部116是否转动到位；该实施例中，采样前滤膜储存机构101和采样后滤膜储存机构102均为现有的技术，实施例中，并未对其进行改进，因此其具体结构不再具体阐述。

该实施例中，PM2.5质量浓度标准装置的工作原理为：

从采样前滤膜储存机构101处取膜过程：滤膜转移机构100的第二电机110的输出轴转动，使滤膜支撑臂转动，并通过第二光电传感器检测滤膜支撑臂是否转动到位，当滤膜支撑臂转动到位后，第二电机110停止工作，第一电机109的输出轴转动，使丝杠114转动，丝杠114转动使支座112向上运动，并通过位移传感器121检测滤膜支撑臂的叉部116是否上升到采样前滤膜储存机构101的取膜处并取膜成功。

滤膜支撑臂取膜成功后，滤膜支撑臂再向上运动设置距离后，转动到电子天平104的上方，滤膜支撑臂然后向下运动，并将采样前的滤膜及滤膜组件放置于电子天平104处，然后电子天平104对采样前的滤膜及滤膜组件一起进行称重后；称重后，滤膜支撑臂重复上升和旋转运动，将采样前的滤膜及滤膜组件放置于滤膜采样机构103的滤膜支撑座120上，然后上采样管路118的采样口与下采样管路119的采样口相闭合，采样前的滤膜便开始进行采样；当采样24小时后，滤膜转移机构100将采样后的滤膜和滤膜组件转移到电子天平104处，进行采样后称量，称量后，通过计算得出的差值即为采样的PM2.5颗粒物质量。需要说明的是，在上采样管路118上还设置有PM10切割器和PM2.5切割器，外界大气先通过PM10切割器再经过PM2.5切割器，然后流向采样前的滤膜。

实施例二

本实施例中的PM2.5质量浓度标准装置是在实施例一基础上的改进，实施例一中公开的技术内容不重复描述，实施例一公开的内容也属于本实施例公开的内容。

参见图6所示，该实施例中，箱体的内部还设置有离子风机117，用于在电子天平104对采样后的滤膜进行称重前，对采样后的滤膜去静电，以消除静电对滤膜称重的影响。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本实用新型的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。