本发明涉及粉尘检测技术领域，尤其涉及一种可吸入颗粒物粒径分级装置。
背景技术：
pm粉尘粒径的分级对雾霾形成机理及防治具有重要意义，但目前粒径分级依赖传统的手段，如微滤法、冲击式切割器以及旋风式切割器等，这些方法存在分级效率差、仪器体积大及不易现场快速监测等缺陷。在pm质量浓度的监测方面，传统的技术(如膜增重法、振荡天平法、射线法、光学法等)，亦存在易受污染、稳定性差及体积大等缺陷。
技术实现要素：
(一)要解决的技术问题
本发明的目的在于提供一种可吸入颗粒物粒径分级装置，旨在解决现有技术中的粒径分级效率差、仪器体积大及不易现场快速监测的问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种可吸入颗粒物粒径分级装置，包括依次密封设置的盖板、硅板和电路板，所述硅板上开设多条用以颗粒物通过的通道槽，相邻的所述通道槽相连通以形成三通的分离岔口，所述分离岔口用以对不同粒径的颗粒物进行分离。
其中，所述通道槽包括第一通道槽、第二通道槽和第三通道槽，所述第二通道槽的一端与所述第一通道槽的中部相连通以形成一级分离岔口，所述第三通道槽的一端与所述第二通道槽的中部相连通以形成二级分离岔口。
其中，所述一级分离岔口处的所述第一通道槽的通道尺寸大于所述第二通道槽的通道尺寸；所述二级分离岔口处的所述第二通道槽的通道尺寸大于所述第三通道槽的通道尺寸。
其中，所述第一通道槽的两端分别设置有样品入口和第一样品出口，所述第二通道槽远离所述一级分离岔口的一端设置有第二样品出口，所述第三通道槽远离所述二级分离岔口的一端设置有第三样品出口。
其中，所述第二通道槽底部位于所述一级分离岔口、二级分离岔口之间的位置及所述第三通道槽底部分别开设有通孔。
其中，所述盖板上远离所述硅板的一侧设置有两个微加热器，两个所述微加热器的位置分别与所述一级分离岔口、所述二级分离岔口相对应。
其中，所述盖板由透明材料制成。
其中，所述电路板靠近所述硅板的一侧设置有两个微型薄膜体声波谐振器，所述微型薄膜体声波谐振器与所述通孔之间卡合密封设置。
其中，所述电路板靠近所述硅板的一侧设置有两个压力传感器，所述压力传感器与所述通孔之间卡合密封设置。
其中，所述通道槽由pdms或不锈钢材料制成。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明的上述技术方案具有以下有益效果：本发明提供的一种可吸入颗粒物粒径分级装置，可吸入颗粒物分级分离装置用了微流控技术，可以实现不同粒径的pm分离与分级；采用微流控技术，分离效率高、体积小、成本低、可批量化生产。
附图说明
图1为本发明实施例的可吸入颗粒物粒径分级装置的结构示意图；
图2为本发明实施例的可吸入颗粒物粒径分级装置的分解示意图；
其中，1-盖板；2-硅板；3-电路板；4-微加热器；5-通孔；
21-第一通道槽；22-第二通道槽；23-第三通道槽；24-一级分离岔口；25-二级分离岔口；26-样品入口；27-第一样品出口；28-第二样品出口；29-第三样品出口；
31-微型薄膜体声波谐振器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；除非另有说明，“缺口状”的含义为除截面平齐外的形状。术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”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发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，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。对于本领域的普通技术人员而言，可以视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参见图1、2所示，本发明提供了一种可吸入颗粒物粒径分级装置，包括依次密封设置的盖板1、硅板2和电路板3，硅板2上开设多条用以颗粒物通过的通道槽，相邻的通道槽相连通以形成三通的分离岔口，分离岔口用以对不同粒径的颗粒物进行分离。
本发明提供的一种可吸入颗粒物粒径分级装置，与现有技术相比，可吸入颗粒物分级分离芯片采用了微流控技术，可以实现不同粒径的pm分离与分级；采用微流控技术，分离效率高、体积小、成本低、可批量化生产。
进一步的，通道槽包括第一通道槽21、第二通道槽22和第三通道槽23，第二通道槽22的一端与第一通道槽21的中部相连通以形成一级分离岔口24，第三通道槽23的一端与第二通道槽22的中部相连通以形成二级分离岔口25。
进一步的，一级分离岔口24处的第一通道槽21的通道尺寸大于第二通道槽22的通道尺寸；二级分离岔口25处的第二通道槽22的通道尺寸大于第三通道槽23的通道尺寸。
进一步的，第一通道槽21的两端分别设置有样品入口26和第一样品出口27，第二通道槽22远离一级分离岔口24的一端设置有第二样品出口28，第三通道槽23远离二级分离岔口25的一端设置有第三样品出口29。
进一步的，第二通道槽22底部位于一级分离岔口24、二级分离岔口25之间的位置及第三通道槽23底部分别开设有通孔5。
进一步的，盖板1上远离硅板2的一侧设置有两个微加热器4，两个微加热器4的位置分别与一级分离岔口24、二级分离岔口25相对应。本实施例中，微加热器4的形状为u型片状加热器。
进一步的，为了便于对通道槽内的状况进行观测，盖板1优选由透明材料制成。
进一步的，电路板3靠近硅板2的一侧设置有两个微型薄膜体声波谐振器31，微型薄膜体声波谐振器31与通孔5之间卡合密封设置。微型薄膜体声波谐振器31用来测定气流中粉尘的质量或体积百分比浓度。
进一步的，电路板3靠近硅板2的一侧设置有两个压力传感器，压力传感器与通孔5之间卡合密封设置。除了微型薄膜体声波谐振器31和本实施例中的压力传感器之外，也可以用其他可以称量质量的传感器代替，在此不一一赘述。
进一步的，通道槽由pdms或不锈钢材料制成。优选的，通道槽为pdms材料。
pdms是聚二甲基硅氧烷的英文缩写，因其成本低，使用简单，同硅片之间具有良好的粘附性，而且具有良好的化学惰性等特点，成为一种广泛应用于微流控等领域的聚合物材料，是有机硅的一种。
本发明提供的一种可吸入颗粒物粒径分级装置，工作原理如下：含有不同粒径粉尘的气流从样品入口26进入可吸入颗粒物粒径分级装置，在气流的带动下，被输送到粉尘的一级分离岔口24，在一级分离岔口24正上方的盖板1上侧设置有一个微加热器4，从而使粉尘的一级分离岔口24处存在一个温度场，使得粉尘在该处会受到一个电泳力，而进入粉尘的一级分离岔口24的不同粒径的粉尘，由于质量(粒径)不一样，其惯性大小也不一样，质量小的惯性小，质量大的惯性大。因此，粒径大的粉尘由于惯性大，在气流的作用下，几乎无偏离的经过粉尘的一级分离岔口24，直接从第一样品出口27出来，而粒径小的粉尘则在电泳力的作用下，在粉尘的一级分离岔口24处，偏离之前的轨迹而进入次级分离支路。从粉尘的一级分离岔口24分离的粉尘粒径大小可以根据分离岔口的结构尺寸、温度场及气流大小来调节，从而达到期望分离的粒径大小，一般在该处设置为将粉尘中的大颗粒(粒径大于10微米)的粉尘与10微米以下的颗粒分离，10微米以下的微粒进入次级分离支路。从粉尘的一级分离岔口24分离的10微米及以下的粉尘被微型薄膜体声波谐振器31称量并换算得到其体积或质量浓度，然后在气流的作用下，进入粉尘的二级分离岔口25，同样在该处设置有温度场，其工作原理与之前一致，在该处可以将5微米或2.5微米以下的粉尘从10微米及以下级粉尘中分离出来，只需调节粉尘的二级分离岔口25的结构、温度场及气流大小，5微米或2.5微米及以下的粉尘则可以通过微型薄膜体声波谐振器31称量并换算得到其体积或质量浓度。
针对雾霾、工业粉尘、工业锅炉等烟尘高精度监测的迫切需求，本发明提供的一种可吸入颗粒物粒径分级装置，可以对不同粒径的粉尘进行分级分离，并检测其不同梯度内粉尘的含量，达到对粉尘低成本、高精度监测的目标需求。具有以下的优势和有益效果：可以克服当前可吸入颗粒物粒径分离效率差、体积大且极难现场快速监测等问题；可以实现不同粒径粉尘的高精度分离与分级，可根据应用需要将环境中的粉尘分为pm10、pm5、pm2.5及pm0.5d等；本发明基于mems(micro-electromechanicalsystems，mems)技术，具有分离效率高、体积小、可批量生产等特点。
本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。