粉尘作业环境中的粉尘浓度标定装置及标定方法与流程

本发明涉及粉尘作业环境中的粉尘浓度标定装置及标定方法，属于粉尘浓度测量技术领域。

背景技术：

粉尘是指悬浮在空气中的微粒，大气中过多或过少的粉尘都将对环境产生灾难性的影响。在生产生活中，生产性粉尘是人类健康的天敌，是诱发多种疾病的主要原因之一，特别是煤矿粉尘，一方面严重危害工人的身体健康，致使工人患尘肺病，另一方面粉尘浓度过高还潜伏着爆炸的危险。每年因为粉尘灾害而造成的人员伤亡数量极大，给国家造成了巨大的经济损失。对此为了严格控制粉尘浓度，需要对粉尘浓度进行监测，常用的浓度监测设备为粉尘浓度传感器，粉尘浓度传感器的质量和准确性，是有效测量粉尘浓度的最大保证。常见的粉尘浓度传感器的标定方法是在风洞与粉尘浓度传感器同截面位置安装一个标准的粉尘采样器，粉尘采样器通过称重法测量风洞内的粉尘浓度，与粉尘浓度传感器的测量值进行比较，确定粉尘浓度传感器的标定准确性。然而现有的粉尘采样器无法保证风洞的流速与采样流速相同，因此导致粉尘采样器的流量计无法准确显示粉尘流量，导致粉尘浓度传感器无法准确标定。

技术实现要素：

为了解决上述存在的问题，本发明公开了一种粉尘作业环境中的粉尘浓度标定装置及标定方法，其具体技术方案如下：

粉尘作业环境中的粉尘浓度标定装置，该标定装置用于标定在粉尘作业环境气体取样的粉尘浓度，包括风洞、粉尘浓度传感器和粉尘采样器，

所述粉尘浓度传感器和粉尘采样器均与风洞贯通连接，粉尘浓度传感器和粉尘采样器放置的水平高度一致，粉尘浓度传感器通过测试管连通风洞，所述粉尘采样器通过采样管连通风洞，所述测试管和采样管长度一致，且位于风洞的同一径向截面的同一高度，

所述测试管设置有测试电磁阀，测试电磁阀与风洞之间的测试管开设有测试分支管，测试分支管与测试管贯通，所述测试分支管设置有调试电磁阀，所述测试分支管和测试管的横截面形状和孔径一致，所述测试电磁阀和调试电磁阀联动控制，当测试电磁阀关闭时，调试电磁阀打开，当测试电磁阀打开时，调试电磁阀关闭，且测试电磁阀和调试电磁阀同步动作；

所述采样管设置有采样电磁阀，所述采样电磁阀与风洞之间开设有采样分支管，所述采样分支管与采样管贯通，所述采样分支管设置有空排电磁阀，所述采样管和采样分支管的横截面形状和孔径一致，所述采样电磁阀和空排电磁阀联动控制，当采样电磁阀关闭时，空排电磁阀打开，当采样电磁阀打开时，空排电磁阀关闭，且采样电磁阀和空排电磁阀同步动作；

所述风洞与测试管道之间设置有测试压差计，测试压差计的一个高压口通过导气管与风洞接通，测试压差计的一个低压口通过导气管与测试管接通，测试压差计上不用的两个取压口堵住；

所述风洞与采样管之间设置有采样压差计，采样压差计的一个高压口通过导气管与风洞接通，采样压差计的一个低压口通过导气管与采样管接通，采样压差计上不用的两个取压口堵住；

所述粉尘采样器包括气室、气泵以及连接气室和气泵的气体管道。

所述气体管道安装有流量计。

所述采样管与气室连接，所述气室开设有两个平行的滑道，所述滑道的两侧边缘相向设置有密封条，密封条部分重叠，并将滑道密封，采样管与气室的连接处位于两个滑道中间。

两个所述滑道中均设置有贯穿滑道的操控手柄，所述操控手柄位于气室内的一端连接有平面框，所述平面框与气室内壁贴紧，平面框固定连接有集气囊，所述集气囊的开口围绕平面框的四周，并与其密封固定。

粉尘作业环境中的粉尘浓度标定方法，该标定方法用于标定粉尘浓度传感器的准确度，包括以下操作步骤：

步骤一：组装粉尘作业环境中的粉尘浓度标定装置：组装如权利要求4所述的粉尘作业环境中的粉尘浓度标定装置；

步骤二：打开调试电磁阀和空排电磁阀，同时测试电磁阀和取样电磁阀处于关闭状态；

步骤三：调试阶段：打开启动风洞后，风洞开始发尘，待测试压差计和取样压差计的显示均为零，且发尘稳定后，关闭调试电磁阀和空排电磁阀，此时，测试电磁阀和取样电磁阀打开，启动气泵；

步骤四：测试阶段：气泵开始状态时，观察测试压差计和取样压差计，当测试压差计和取样压差计均显示零时，读取粉尘浓度传感器的数据，和记录测试维持时间，收集此时间段内，经过采样管的粉尘气体；

步骤五：比较标定：计算出步骤四采集到的粉尘气体的浓度，与粉尘浓度传感器的读数比较，标定粉尘浓度传感器。

步骤四收集采样管粉尘气体的具体实现方法如下：

同时移动两个操控手柄，使得平面框正对着采样管，在气泵的抽吸力作用下，以及风洞的气流作用下，通过采样管的气体进入到集气囊中。

所述步骤四测试维持时间不大于此环境下集气囊被气体充满所需时间。

本发明的工作原理是：

粉尘浓度传感器能够实时、就地、连续不间断的监测和显示粉尘浓度，但是，粉尘浓度传感器出厂前以及在使用一定次数后，需要标定，提高其测量准确度。

本发明通过采集一定时间内的粉尘气体，测量该粉尘气体的浓度与粉尘浓度传感器的读数比较，对粉尘浓度传感器进行标定。

本发明的有益效果是：

本发明，采样的准确度提高，提高标定的准确度。

附图说明

图1是本发明的结构示意图，

图2是本发明粉尘采样器的结构示意图，

图3是图2中气室的a向视图，

附图标记列表：1—风洞，2—采样压差计，3—导气管，4—测试电磁阀，5—粉尘采样器，6—空排电磁阀，7—采样分支管，8—采样管，9—测试管，10—调试电磁阀,11—测试分支管，12—粉尘浓度传感器，13—测试电磁阀，14—测试压差计，15—气体管道，16—气泵，17—集气囊，18—气室，19—操控手柄，20—平面框，21—滑道。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明。应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

图1是本发明的结构示意图，图2是本发明粉尘采样器的结构示意图，图3是图2中气室的a向视图，附图标记部件名称依次为：风洞1，采样压差计2，导气管3，测试电磁阀4，粉尘采样器5，空排电磁阀6，采样分支管7，采样管8，测试管9，调试电磁阀10，测试分支管11，粉尘浓度传感器12，测试电磁阀13，测试压差计14，气体管道15，气泵16，集气囊17，气室18，操控手柄19，平面框20，滑道21。

结合附图可见，本粉尘作业环境中的粉尘浓度标定装置，该标定装置用于标定在粉尘作业环境气体取样的粉尘浓度，包括风洞、粉尘浓度传感器和粉尘采样器。本发明，风洞发尘，同时通过粉尘浓度传感器和粉尘采样器测量相同浓度的气体，通过实验室测定该气体的浓度，对比粉尘浓度传感器的测试浓度，两者数据比较，对粉尘浓度传感器进行标定，提高其测试准确度。

所述粉尘浓度传感器和粉尘采样器均与风洞贯通连接，粉尘浓度传感器和粉尘采样器放置的水平高度一致，粉尘浓度传感器通过测试管连通风洞，所述粉尘采样器通过采样管连通风洞，所述测试管和采样管长度一致，且位于风洞的同一径向截面的同一高度。确保粉尘浓度传感器和粉尘采样器接受到的粉尘气体的浓度和各方面性能和参数接近一致，便于准确标定。

所述测试管设置有测试电磁阀，测试电磁阀与风洞之间的测试管开设有测试分支管，测试分支管与测试管贯通，所述测试分支管设置有调试电磁阀，所述测试分支管和测试管的横截面形状和孔径一致，所述测试电磁阀和调试电磁阀联动控制，当测试电磁阀关闭时，调试电磁阀打开，当测试电磁阀打开时，调试电磁阀关闭，且测试电磁阀和调试电磁阀同步动作。

首先将本装置中保持稳定的恒压环境，所述采样管设置有采样电磁阀，所述采样电磁阀与风洞之间开设有采样分支管，所述采样分支管与采样管贯通，所述采样分支管设置有空排电磁阀，所述采样管和采样分支管的横截面形状和孔径一致，所述采样电磁阀和空排电磁阀联动控制，当采样电磁阀关闭时，空排电磁阀打开，当采样电磁阀打开时，空排电磁阀关闭，且采样电磁阀和空排电磁阀同步动作。

在正式测试以前，前期的不稳定的粉尘气体环境，不经过粉尘浓度传感器和粉尘采样器，避免该部分粉尘气体残留在粉尘浓度传感器和粉尘采样器中，影响粉尘浓度传感器和粉尘采样器对稳定的粉尘环境的灵敏度，通过测试分支管和采样分支管将该前期的气体排出，并通过调试电磁阀和空排电磁阀切断稳定的恒压的粉尘环境从测试分支管和采样分支管流出，影响本发明装置内部的气压稳定。

所述风洞与测试管道之间设置有测试压差计，测试压差计的一个高压口通过导气管与风洞接通，测试压差计的一个低压口通过导气管与测试管接通，测试压差计上不用的两个取压口堵住。

所述风洞与采样管之间设置有采样压差计，采样压差计的一个高压口通过导气管与风洞接通，采样压差计的一个低压口通过导气管与采样管接通，采样压差计上不用的两个取压口堵住。

正确连接测试压差计和采样压差计，通过压差计来监测风洞与粉尘浓度传感器和粉尘采样器气压一致，采样气体与粉尘浓度传感器处的粉尘气体个方面因素趋于一致。

所述粉尘采样器包括气室、气泵以及连接气室和气泵的气体管道。气室用于缓冲气流，气泵用于维持稳定的气体流动状态，保持稳压的内部环境。

所述气体管道安装有流量计。流量计配合时间即使，用于计算出采样气体的实际体积。

所述采样管与气室连接，所述气室开设有两个平行的滑道，所述滑道的两侧边缘相向设置有密封条，密封条部分重叠，并将滑道密封，采样管与气室的连接处位于两个滑道中间。滑道用于给集气囊滑动使用，且不影响气室内的气压，不会漏气。

两个所述滑道中均设置有贯穿滑道的操控手柄，所述操控手柄位于气室内的一端连接有平面框，所述平面框与气室内壁贴紧，平面框固定连接有集气囊，所述集气囊的开口围绕平面框的四周，并与其密封固定。调试阶段，集气囊位于气室内壁，采集气体时，移动至采样管处，采集采样管中的气体。

粉尘作业环境中的粉尘浓度标定方法，该标定方法用于标定粉尘浓度传感器的准确度，包括以下操作步骤：

步骤一：组装粉尘作业环境中的粉尘浓度标定装置：组装如权利要求4所述的粉尘作业环境中的粉尘浓度标定装置；

步骤二：打开调试电磁阀和空排电磁阀，同时测试电磁阀和取样电磁阀处于关闭状态；

步骤三：调试阶段：打开启动风洞后，风洞开始发尘，待测试压差计和取样压差计的显示均为零，且发尘稳定后，关闭调试电磁阀和空排电磁阀，此时，测试电磁阀和取样电磁阀打开，启动气泵；

步骤四：测试阶段：气泵开始状态时，观察测试压差计和取样压差计，当测试压差计和取样压差计均显示零时，读取粉尘浓度传感器的数据，和记录测试维持时间，收集此时间段内，经过采样管的粉尘气体；

步骤五：比较标定：计算出步骤四采集到的粉尘气体的浓度，与粉尘浓度传感器的读数比较，标定粉尘浓度传感器。

步骤四收集采样管粉尘气体的具体实现方法如下：

同时移动两个操控手柄，使得平面框正对着采样管，在气泵的抽吸力作用下，以及风洞的气流作用下，通过采样管的气体进入到集气囊中。采集时间结束后，将集气囊移动，使集气囊的开口紧密贴在气室内壁。关闭风洞，待粉尘沉淀后，手动取下集气囊，取的过程中确保集气囊密封，防止内外气体交流，影响集气囊内气体浓度和气体体积。

所述步骤四测试维持时间不大于此环境下集气囊被气体充满所需时间。当测试时间大于集气囊完全撑开所需时间时，采样管需要克服更大的压力才能让气体进入到集气囊，势必影响粉尘浓度传感器和粉尘采样器的两者气压，测试结果不准确。

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述技术手段所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。