一種小型化的空氣質(zhì)量監(jiān)測裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型設及一種小型化的空氣質(zhì)量監(jiān)測裝置。
【背景技術】
[0002] 目前普遍使用的空氣質(zhì)量監(jiān)測子站可同時自動或手動監(jiān)測PM2. 5, PM10, S化，N02， 〇3, CO六項污染物，其中PM2. 5與PM10采用微量石英震蕩天平法或者貝塔射線法，S〇2采用 脈沖巧光法，n〇2采用化學發(fā)光法，0 3采用紫外吸收法，C0采用非色散紅外法，但自動空氣監(jiān) 測子站體積很大，占地10平方米W上，價格很高，200萬人民幣左右，如進行密集網(wǎng)絡監(jiān)測 成本太高，且選址困難，很難開展，而純手動監(jiān)測因為程序復雜，工作量太大，更無法多點進 行監(jiān)測。 【實用新型內(nèi)容】
[0003] 本實用新型主要解決現(xiàn)有空氣質(zhì)量監(jiān)測裝置成本高和笨重等問題。本實用新型是 小型化的空氣質(zhì)量監(jiān)測裝置。
[0004] 本實用新型采用如下技術方案： 陽〇化]一種小型化的空氣質(zhì)量監(jiān)測裝置，包括采樣管、箱體、氣體抽吸流量控制單元、監(jiān) 測單元一、監(jiān)測單元二、監(jiān)測單元Ξ和無線數(shù)據(jù)傳輸單元，所述采樣管和無線數(shù)據(jù)傳輸單元 位于箱體的上側(cè)，所述箱體的內(nèi)部設有監(jiān)測單元一、監(jiān)測單元二和監(jiān)測單元Ξ，所述監(jiān)測單 元一為PM10、PM2. 5、C〇2監(jiān)測單元，監(jiān)測單元二為SO 2、N02、化、畑3監(jiān)測單元，監(jiān)測單元Ξ為 V0C監(jiān)測單元，所述箱體的右側(cè)面設有氣體抽吸流量控制單元，可將箱體外的氣體和顆粒物 在設定的流速下抽吸進箱體，經(jīng)檢測后排出箱體。
[0006] 所述箱體的外部設有采樣管，采樣管通過流體力學設計能進行顆粒物粒徑切割功 能，使只有小于等于10微米的顆粒物和氣體通過，其他大顆粒與雜物無法通過。
[0007] 所述監(jiān)測單元一為激光光散射法測量顆粒物濃度。 陽00引所述監(jiān)測單元二內(nèi)安裝有分別涂抹了化2〇)3,胞2〇)3+，甘油，NaN〇2,冊P〇4
[0009] 的4種膜片，能分別進行反應采樣后分析得到相應污染物濃度。
[0010] 所述監(jiān)測單元Ξ設置感應涂抹了化2〇)3,化2〇)3+，甘油，NaN〇2, H3P04的4種膜片的 傳感器。
[0011] 工作原理：首先要說明，環(huán)境氣體通過空氣動力學直徑小于10微米切割頭，W- 定流速進入裝置。裝置為一個密閉的箱體。其中配備的3個監(jiān)測模塊互相獨立，并且監(jiān)測 模塊沒有樣氣損失。 陽〇1引 （1)監(jiān)測單元一：PM10、PM2. 5、C〇2監(jiān)測單元 陽01引 PM10和PM2. 5的分析：原理為激光光散射法。它采用由激光二極管發(fā)出的激光光 源的聚焦光束照射樣氣，樣氣中的顆粒物使部分光產(chǎn)生散射，其中一部分散射光射到光度 計，計算其光通量。顆粒物濃度與光通量之間有線性關系，因此通過光通量可W定量顆粒物 的濃度。流動的樣氣進入箱體模塊1中光散射檢測器的測定腔，由傳感器直接讀出PM10和 PM2. 5的濃度，讀數(shù)頻率為1秒鐘一次，可測定的濃度范圍為0-1000微克每立方米。
[0014] C〇2的分析：原理為公知的非色散紅外法。檢測單元內(nèi)安裝有紅外線發(fā)射源，C02氣 態(tài)分子受到紅外福射照射時，由于吸收了特征波長的紅外光，引起分子能級躍遷，產(chǎn)生紅外 吸收光譜。在一定濃度范圍內(nèi)，吸光度與氣體濃度符合朗伯比爾定律，故可根據(jù)吸光度傳感 器測定C0濃度。流動的樣氣進入箱體模塊1中非色散紅外檢測器的測定腔中，由傳感器直 接讀取C02的濃度，讀數(shù)頻率為1秒鐘一次，可測定的濃度范圍為0-2000ppm。 陽〇1引 似監(jiān)測單元二：S〇2、N02、〇3、畑3監(jiān)測單元
[0016] S02、N02、〇3、NH3的分析：采用恒定流速結(jié)合無動力反應膜片法。監(jiān)測單元為一個 一端開口的采樣器。氣體分子按固定流速流過采樣器，采樣器內(nèi)有對應分析氣體的吸收膜。 樣氣中的S〇2、N02、〇3、畑3分別W S04 2、N妒、N妒和畑4+的離子形式保存在反應吸收膜上。 在固定時間采樣后的吸收膜在密封條件下送回實驗室用溶液萃取吸收膜后，用離子色譜對 溶液中特定的離子濃度進行檢測。在已知暴露時間和離子濃度的情況下，可W推算采樣時 間段內(nèi)對應氣體的平均濃度。其計算公式為
[0017]
[0018] 式中C為污染氣體濃度；W為吸收膜所采集到的污染物的含量；K為采樣速率常 數(shù)；t為采樣時間。
[0019] (3)監(jiān)測單元Ξ :V0C監(jiān)測單元
[0020] V0C的分析：采用光離子化檢測器（PID，Photo Ionization Detectors)。樣氣流 經(jīng)檢測器的紫外燈光路時，有機物被紫外光打成正負離子，檢測器測量離子化的氣體電荷， 并轉(zhuǎn)化成電流信號，W此獲得V0C濃度值。
[0021] (4)無線數(shù)據(jù)傳輸單元
[0022] 模塊1和模塊3的濃度信號，通過集成了 TCP協(xié)議的透明DTU數(shù)據(jù)采集與傳輸模 塊進行傳輸，到指定IP地址的服務器上，該服務器安裝了相因的數(shù)據(jù)庫，將數(shù)據(jù)按既定格 式儲存并顯示。
[0023] 本實用新型的有益技術效果：
[0024] 測定氣體的種類較多，特別是可W在線測定目前被重視的，但又很難進行在線監(jiān) 測的V0C，在保證較高分析精度的基礎上，成本較低、體積小、質(zhì)量輕，易于維護，適用于大氣 環(huán)境監(jiān)測的推廣使用。
【附圖說明】
[00巧]圖1為所小型化的空氣質(zhì)量監(jiān)測裝置的原理圖； 陽0%] 附圖標記說明 陽027] 1采樣管；2箱體；3氣體抽吸流量控制單元；4監(jiān)測單元一；5監(jiān)測單元二；6監(jiān)測 單元Ξ; 7無線數(shù)據(jù)傳輸單元。
【具體實施方式】
[0028] 下面結(jié)合附圖和本實用新型的優(yōu)選實施例進一步說明本實用新型。
[0029] 如圖1所示，一種小型化的空氣質(zhì)量監(jiān)測裝置，包括采樣管1、箱體2、氣體抽吸流 量控制單元3、監(jiān)測單元一 4、監(jiān)測單元二5、監(jiān)測單元Ξ 6和無線數(shù)據(jù)傳輸單元7,所述采樣 管1和無線數(shù)據(jù)傳輸單元7位于箱體的上側(cè)，所述箱體的內(nèi)部設有監(jiān)測單元一 4、監(jiān)測單元 二5和監(jiān)測單元Ξ 6,所述監(jiān)測單元一 4為ΡΜ10、ΡΜ2. 5、C02監(jiān)測單元，監(jiān)測單元二5為SO 2、 N02、〇3、畑3監(jiān)測單元，監(jiān)測單元立6為V0C監(jiān)測單元，所述箱體2的右側(cè)面設有氣體抽吸流 量控制單元3,可將箱體2外的氣體和顆粒物在設定的流速下抽吸進箱體2,經(jīng)檢測后排出 箱體2。
[0030] 所述箱體2的外部設有采樣管1，采樣管1通過流體力學設計能進行顆粒物粒徑切 割功能，使只有限定粒徑的顆粒物和氣體通過，其他大顆粒與雜物無法通過。采樣管1只能 使粒徑為小于等于10微米的顆粒物和氣體通過。
[0031] 所述監(jiān)測單元一 4為光散射法測量顆粒物濃度。 陽03引所述監(jiān)測單元二5內(nèi)安裝有分別涂抹了 NazCOs，Na2C〇3+，甘油，NaN〇2, H3P04的4種 膜片能分別進行反應采樣后分析得到相應污染物濃度。
[0033] 所述監(jiān)測單元Ξ設置感應涂抹了化2〇)3,化2〇)3+，甘油，NaN〇2, H3P04的4種膜片的 傳感器進行監(jiān)測。
[0034] 工作原理；
[0035] 首先要說明，環(huán)境氣體通過空氣動力學直徑小于ΙΟμπι切割頭，W-定流速進入 裝置。裝置為一個密閉的箱體。其中配備的3個監(jiān)測模塊互相獨立，并且監(jiān)測模塊沒有樣 氣損失。
[0036] (1)監(jiān)測單元一 4 :ΡΜ10、ΡΜ2. 5、C〇2監(jiān)測單元
[0037] PM10和PM2. 5的分析：原理為公知的光散射法。它采用由激光二極管發(fā)出的激光 光源的聚焦光束照射樣氣，樣氣中的顆粒物使部分光產(chǎn)生散射，其中一部分散射光射到光 度計，計算其光通量。顆粒物濃度與光通量之間有線性關系，因此通過光通量可W定量顆粒 物的濃度。流動的樣氣進入箱體模塊1中光散射檢測器的測定腔，由傳感器直接讀出PM10 和PM2. 5的濃度，讀數(shù)頻率為1秒鐘一次，可測定的濃度范圍為0-1000微克每立方米。
[00測 C02的分析：原理為公知的非色散紅外法。雌氣態(tài)分子受到紅外福射照射時，由 于吸收了特征波長的紅外光，引起分子能級躍遷，產(chǎn)生紅外吸收光譜。在一定濃度范圍內(nèi)， 吸光度與氣體濃度符合朗伯比爾定律，故可根據(jù)吸光度傳感器測定C0濃度。流動的樣氣進 入箱體模塊1中非色散紅外檢測器的測定腔中，由傳感器直接讀取C02的濃度，讀數(shù)頻率為 1秒鐘一次，可測定的濃度范圍為0-2000ppm。
[0039] 似監(jiān)測單元二5 :S〇2、N02、〇3、畑3監(jiān)測單元
[0040] S〇2、N02、〇3、NH3的分析：采用恒定流速結(jié)合無動力反應膜片法。監(jiān)測單元為一個 一端開口的采樣器。氣體分子按固定流速流過采樣器，采樣器內(nèi)有對應分析氣體的吸收膜。 樣氣中的S〇2、N02、〇3、畑3分別W S04 2、N妒、N妒和畑4+的離子形式保存在反應吸收膜上。 在固定時間采樣后的吸收膜在密封條件下送回實驗室用溶液萃取吸收膜后，用離子色譜對 溶液中特定的離子濃度進行檢測。在已知暴露時間和離子濃度的情況下，可W推算采樣時 間段內(nèi)對應氣體的平均濃度。其計算公式為
[0041 ]
[0042] 式中C為污染氣體濃度；W為吸收膜所采集到的污染物的含量；K為采樣速率常 數(shù)；t為采樣時間。
[0043] (3)監(jiān)測單元Ξ 6 :V0C監(jiān)測單元
[0044] V0C的分析：采用光離子化檢測器（PID，Photo Ionization Detectors)。樣氣流 經(jīng)檢測器的紫外燈光路時，有機物被紫外光打成正負離子，檢測器測量離子化的氣體電荷， 并轉(zhuǎn)化成電流信號，W此獲得V0C濃度值。 W45] (4)無線數(shù)據(jù)傳輸單元
[0046] 模塊1和模塊3的濃度信號，通過集成了 TCP協(xié)議的透明DTU數(shù)據(jù)采集與傳輸模 塊進行傳輸，到指定IP地址的服務器上，該服務器安裝了相因的數(shù)據(jù)庫，將數(shù)據(jù)按既定格 式儲存并顯示。
[0047] 本實用新型是一種小型化的空氣質(zhì)量監(jiān)測裝置，測定氣體的種類較多，特別是可 W在線測定目前被重視的，但又很難進行在線監(jiān)測的V0C，在保證較高分析精度的基礎上， 成本較低、體積小、質(zhì)量輕，易于維護，適用于大氣環(huán)境監(jiān)測的推廣使用。
[0048] W上所述，僅為本實用新型較佳實施例而已，故不能依此限定本實用新型實施的 范圍，即依本實用新型專利范圍及說明書內(nèi)容所作的等效變化與修飾，皆應仍屬本實用新 型涵蓋的范圍內(nèi)。
【主權項】
1. 一種小型化的空氣質(zhì)量監(jiān)測裝置，其特征在于：包括采樣管、箱體、氣體抽吸流量 控制單元、監(jiān)測單元一、監(jiān)測單元二、監(jiān)測單元三和無線數(shù)據(jù)傳輸單元，所述采樣管和無線 數(shù)據(jù)傳輸單元位于箱體的上側(cè)，所述箱體的內(nèi)部設有監(jiān)測單元一、監(jiān)測單元二和監(jiān)測單元 三，所述箱體的右側(cè)面設有氣體抽吸流量控制單元；所述箱體的外部設有采樣管，采樣管 只能使粒徑為小于等于10微米的顆粒物和氣體通過；所述監(jiān)測單元二內(nèi)安裝有分別涂抹 了 Na2C03, Na2C03+，甘油，NaN02, H3P〇j^ 4種膜片；所述監(jiān)測單元三設置感應涂抹了 Na 2C03， Na2C03+，甘油，NaN0 2, !13?04的4種膜片的傳感器。
【專利摘要】一種小型化的空氣質(zhì)量監(jiān)測裝置，包括采樣管、箱體、氣體抽吸流量控制單元、監(jiān)測單元一、監(jiān)測單元二、監(jiān)測單元三和無線數(shù)據(jù)傳輸單元，所述采樣管和無線數(shù)據(jù)傳輸單元位于箱體的上側(cè)，所述箱體的內(nèi)部設有監(jiān)測單元一、監(jiān)測單元二和監(jiān)測單元三，所述箱體的右側(cè)面設有氣體抽吸流量控制單元。本實用新型可監(jiān)測環(huán)境大氣中的PM10，PM2.5，CO2，CO，SO2，NO，NO2，NH3，O3，VOC濃度，并且成本低，體積小，功耗低，適合進行密集布設網(wǎng)格監(jiān)測。
【IPC分類】G01N33/00
【公開號】CN205333597
【申請?zhí)枴緾N201520605541
【發(fā)明人】孫揚
【申請人】孫揚
【公開日】2016年6月22日
【申請日】2015年8月13日