專利名稱：一種用于細(xì)顆粒物采樣的采樣稱重裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及大氣環(huán)境監(jiān)測分析儀器，具體來說涉及一種用于細(xì)顆粒物采樣的 采樣稱重裝置。
背景技術(shù)：
隨著我國城市建設(shè)和經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，不可避免地帶來了生活、工業(yè)和交通排放 廢氣量的增加，使空氣中顆粒物濃度不斷提高，環(huán)境空氣質(zhì)量不斷下降。如果這些問題不引 起重視，就要可能導(dǎo)致環(huán)境質(zhì)量的進(jìn)一步下降，將直接影響我國經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展以及人民 的身體健康。因此需要環(huán)保監(jiān)測部門提供大量準(zhǔn)確可靠和連續(xù)及時(shí)的環(huán)境監(jiān)測依據(jù)。但是， 我國還有許多城市在可吸入顆粒物監(jiān)測上還在采用人工采樣、送樣到實(shí)驗(yàn)室分析的監(jiān)測方 法，不僅費(fèi)工費(fèi)時(shí)，而且樣品捕獲率低、分析時(shí)間長、數(shù)據(jù)上報(bào)慢和信息量少，其監(jiān)測結(jié)果不 能很好地反映出城市顆粒物污染在空間和時(shí)間上的變化現(xiàn)狀和規(guī)律，對城市環(huán)境空氣中顆 粒物的擴(kuò)散趨勢及影響不能做出連續(xù)的判斷，從而影響了城市環(huán)境管理水平的提高。所以， 有必要在全國主要城市建立或完善環(huán)境空氣顆粒物自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)。在顆粒物監(jiān)測中，要對顆粒物采集和稱重，國際上比較多采用的自動(dòng)稱重方法有 壓電晶體差頻法、光散射法、振蕩天平法又稱TEOM法、β射線吸收法，目前應(yīng)用最多的是 TEOM法，國內(nèi)現(xiàn)使用的可吸入顆粒物自動(dòng)監(jiān)測設(shè)備基本上都采用這種方法。但是，這些方法 主要應(yīng)用在小流量(采樣空氣流量在30L/min以內(nèi))采樣器中，在大、中流量(采樣空氣流 量在75L/min以上)的采樣器中都沒有采用自動(dòng)稱重裝置。中、大流量的采樣器因?yàn)橄鄬?說單位時(shí)間里采樣量較大，能夠在比較短的時(shí)間內(nèi)采集到適合研究實(shí)驗(yàn)的樣品數(shù)量，對于 提高環(huán)境狀況分析的準(zhǔn)確性大有裨益。但是，中、大流量的采樣器因?yàn)轱L(fēng)速大流速快，這樣 采集和自動(dòng)稱重同時(shí)進(jìn)行時(shí)，流速會(huì)嚴(yán)重影響顆粒物的稱重結(jié)果，稱重的結(jié)果就沒有意義， 更不用說實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)測量。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供的一種用于細(xì) 顆粒物采樣的采樣稱重裝置，該采樣稱重裝置可以配合中、大流量采樣器，對顆粒物采集和 稱重。為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，一種用于細(xì)顆粒物采樣的采樣稱重裝置，其特征在于，包 括采樣器、抽氣泵、自動(dòng)稱重裝置，在采樣器及抽氣泵之間設(shè)置采樣通道，所述自動(dòng)稱重裝 置設(shè)置在采樣通道內(nèi)，自動(dòng)稱重裝置包括自動(dòng)升降托架、稱重部件和控制裝置，所述自動(dòng)升 降托架包括控制升降托架升降的伺服電機(jī)、與伺服電機(jī)連接的升降臂和由升降臂牽引帶動(dòng) 升降的并可采集細(xì)顆粒物的濾網(wǎng)架，所述稱重部件由可稱濾網(wǎng)架的稱重傳感器與支撐稱重 傳感器的支架連接組成，濾網(wǎng)架置于稱重傳感器上；控制裝置分別與抽氣泵、伺服電機(jī)、稱 重傳感器連接。進(jìn)一步，在本實(shí)用新型中，伺服電機(jī)與升降臂采用螺旋傳動(dòng)方式，伺服電機(jī)必須是低速微型電機(jī)。濾網(wǎng)架底部安裝倒角梯形定位塊與稱重傳感器的倒角梯形承重桿配合。所述的內(nèi)部處理裝置為可編程微處理器裝置。所述的可編程微處理器為嵌入式單片機(jī)。所述的控制裝置與存儲(chǔ)模塊相連。所述的內(nèi)部處理裝置連接控制上位機(jī)的數(shù)據(jù)通訊接口模塊。本實(shí)用新型的使用方法是抽氣泵啟動(dòng)，采樣器開始工作，由自動(dòng)升降托架將濾網(wǎng) 架上頂，細(xì)顆粒物被采集到濾網(wǎng)架上的濾紙中，此時(shí)，濾網(wǎng)架與稱重部件不接觸，因此空氣 的沖擊力不會(huì)對實(shí)時(shí)測量數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響。然后稱重時(shí)，抽氣泵停轉(zhuǎn)，濾網(wǎng)架下降到稱重傳感 器上，與升降臂脫離，控制裝置就可以將傳感器輸出的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成重量數(shù)據(jù)，再從數(shù)據(jù)通 信接口或顯示器上實(shí)時(shí)輸出。本實(shí)用新型在幫助采樣器獲得采樣顆粒物實(shí)時(shí)質(zhì)量濃度的同時(shí)，也避免了因采樣 流量較大而對實(shí)測數(shù)據(jù)產(chǎn)生不利影響。這樣就能很好的反映出城市顆粒物污染在空間和 時(shí)間上的變化現(xiàn)狀和規(guī)律，對城市環(huán)境空氣中顆粒物的擴(kuò)散趨勢及影響可以做出連續(xù)的判 斷。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，加工方便。
圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為控制電路結(jié)構(gòu)的方框圖。
具體實(shí)施方式
為了使本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下 面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型。如圖1所示，在采樣器1及抽氣泵之間設(shè)置采樣通道11，自動(dòng)稱重裝置包括自動(dòng)升 降托架、稱重部件和與這兩部分連接的控制裝置，自動(dòng)稱重裝置設(shè)置于采樣通道11中，上 部與采樣器1連接，下部與抽氣泵2連接。自動(dòng)稱重裝置的自動(dòng)升降托架由伺服電機(jī)4、升 降臂3和濾網(wǎng)架5組成，伺服電機(jī)4與升降臂3采用滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)方式，電機(jī)控制螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)， 固定在升降臂上的螺母可以上下移動(dòng)，以牽引升降臂3上升或者下降，在升降臂3的前端設(shè) 有用于提升濾網(wǎng)架的凸出部14，在濾網(wǎng)架5外圈上有凸臺(tái)15，凸臺(tái)15位于凸出部上方，在 本實(shí)施例中，凸出部和凸臺(tái)均為三角形，在升降臂3上升和下降的時(shí)候，凸出部14頂住凸臺(tái) 15，使升降臂3牽引濾網(wǎng)架5同時(shí)上升和下降。濾網(wǎng)架5底部安裝定位塊9與稱重傳感器 的承重桿10配合，它們都是呈倒角梯形，以便稱重時(shí)濾網(wǎng)架5下降能準(zhǔn)確落位在稱重傳感 器7的中心位置上。伺服電機(jī)4必須是低速微型電機(jī)，保證牽引濾網(wǎng)架5下降放置到稱重 傳感器7上時(shí)，能夠輕輕的不至影響稱重的結(jié)果。稱重部件由稱重傳感器7和稱重傳感器 支架8組成，稱重傳感器支架8固定在自動(dòng)稱重裝置的外壁上，保證能很穩(wěn)固精準(zhǔn)的稱重。如圖3所示，控制裝置是可編程微處理器20，對稱重傳感器8輸出的電信號(hào)通過軟 件處理算法轉(zhuǎn)換成重量數(shù)據(jù)，對顆粒物重量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，把處理的數(shù)據(jù)存入連接的存儲(chǔ) 模塊(E2PROM)中，數(shù)據(jù)也可以通過處理器20傳輸給上位機(jī)的數(shù)據(jù)通信接口模塊22發(fā)送出去，微處理器20的人機(jī)對話25由鍵盤和顯示器組成，每次采樣的間隔時(shí)間，可以通過鍵盤 設(shè)置通知微處理器20，鍵盤輸入的時(shí)間顯示在液晶顯示器上，便于實(shí)時(shí)掌握。其中，數(shù)據(jù)處 理單元采用單片嵌入式微機(jī)，通過I2C總線與存儲(chǔ)單元21相連，上位機(jī)數(shù)據(jù)通信模塊22、稱 重傳感器7的數(shù)據(jù)采樣輸入及人機(jī)對話25都采用RS232串行方式連接，伺服電機(jī)4和抽氣 泵2的控制通過單片機(jī)的通用I/O驅(qū)動(dòng)繼電器實(shí)現(xiàn)。本實(shí)用新型的使用方法為采樣時(shí)，抽氣泵啟動(dòng)，采樣器開始工作，伺服電機(jī)4將 濾網(wǎng)架5上頂在外殼上通氣孔內(nèi)側(cè)，被采樣器1分級(jí)后的細(xì)顆粒物被采集到濾紙6上。通 過鍵盤設(shè)置好采樣時(shí)間，采樣完成后，抽氣泵2停轉(zhuǎn)，伺服電機(jī)4工作將濾網(wǎng)架5降下來使 其落在稱重傳感器7上，這時(shí)升降臂3繼續(xù)下降直到濾網(wǎng)架5上的凸臺(tái)15和升降臂3上的 凸出部14脫離。稱重傳感器輸出的電信號(hào)傳輸給控制裝置20，轉(zhuǎn)換成重量數(shù)據(jù)，控制裝置 20將傳感器獲得的質(zhì)量數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在存儲(chǔ)模塊21內(nèi)，并通過顯示器顯示。相關(guān)數(shù)據(jù)還可根據(jù) 需要上發(fā)至上位機(jī)數(shù)據(jù)通訊模塊22與系統(tǒng)共享。一次測量完成后，伺服電機(jī)4再次驅(qū)動(dòng)升 降臂3上升，使凸出部14和凸臺(tái)15頂住，將濾網(wǎng)架5抬升，又可以進(jìn)行新的一輪采樣測量。本實(shí)用新型在幫助采樣器獲得采樣顆粒物實(shí)時(shí)質(zhì)量濃度的同時(shí)，也避免了因采樣 流量較大而對實(shí)測數(shù)據(jù)產(chǎn)生不利影響，且結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，并使環(huán)境中顆粒物捕獲率 高、分析時(shí)間短、數(shù)據(jù)上報(bào)快、上報(bào)信息量多。以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理和主要特征和本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)。本行 業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述 的只是說明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下，本實(shí)用新型還 會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)。本實(shí)用新型 要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
權(quán)利要求一種用于細(xì)顆粒物采樣的采樣稱重裝置，其特征在于，包括采樣器、抽氣泵、自動(dòng)稱重裝置，在采樣器及抽氣泵之間設(shè)置采樣通道，自動(dòng)稱重裝置設(shè)置在采樣通道內(nèi)，自動(dòng)稱重裝置包括自動(dòng)升降托架、稱重部件和控制裝置，所述自動(dòng)升降托架包括控制升降托架升降的伺服電機(jī)、與伺服電機(jī)連接的升降臂和由升降臂牽引帶動(dòng)升降的并可采集細(xì)顆粒物的濾網(wǎng)架，所述稱重部件由可稱濾網(wǎng)架的稱重傳感器與支撐稱重傳感器的支架連接組成，濾網(wǎng)架置于稱重傳感器上；控制裝置分別與抽氣泵、伺服電機(jī)、稱重傳感器連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在線自動(dòng)稱重裝置，其特征在于，伺服電機(jī)與升降臂采用螺 旋傳動(dòng)方式。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的在線自動(dòng)稱重裝置，其特征在于，伺服電機(jī)是低速微型電機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在線自動(dòng)稱重裝置，其特征在于，在升降臂上設(shè)置倒角梯形 凸出部，與在濾網(wǎng)架外圈上的倒角梯形凸臺(tái)配合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在線自動(dòng)稱重裝置，其特征在于，所述的內(nèi)部處理裝置為可 編程微處理器裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的在線自動(dòng)稱重裝置，其特征在于，所述的可編程微處理器為 嵌入式單片機(jī)。
專利摘要一種用于細(xì)顆粒物采樣的采樣稱重裝置，包括采樣器、抽氣泵、自動(dòng)稱重裝置，在采樣器及抽氣泵之間設(shè)置采樣通道，自動(dòng)稱重裝置設(shè)置在采樣通道內(nèi)，自動(dòng)稱重裝置包括自動(dòng)升降托架、稱重部件和控制裝置，所述自動(dòng)升降托架包括控制升降托架升降的伺服電機(jī)、與伺服電機(jī)連接的升降臂和由升降臂牽引帶動(dòng)可采集細(xì)顆粒物的濾網(wǎng)架，所述稱重部件由可稱濾網(wǎng)架的稱重傳感器與支撐稱重傳感器的支架連接組成，濾網(wǎng)架置于稱重傳感器上；控制裝置分別與抽氣泵、伺服電機(jī)、稱重傳感器連接。本實(shí)用新型顆粒采集和自動(dòng)稱重分開進(jìn)行，避免了因采樣流量較大而對實(shí)測數(shù)據(jù)產(chǎn)生不利影響。
文檔編號(hào)G01N1/14GK201662493SQ20102011317
公開日2010年12月1日 申請日期2010年2月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月11日
發(fā)明者吳維華, 陶俊杰 申請人:上海儀器儀表研究所