專利名稱：激光粉塵儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種粉塵測量儀，特別是關(guān)于一種連續(xù)監(jiān)測粉塵濃度與濾膜采樣兼容的激光粉塵儀。
背景技術(shù)：
目前測量粉塵較常用的方法是濾膜法，但是其需要連續(xù)采樣數(shù)小時，在現(xiàn)場無法直接得到測量結(jié)果。還有一些快速檢測儀，采用可見光為光源并通過光電倍增管接收，但是其體積大，質(zhì)量濃度轉(zhuǎn)換系數(shù)K值的設(shè)定復(fù)雜，使用不方便。中國專利號為02235130.2的實(shí)用新型專利公開了一種“激光粉塵儀”，其與前述的測量儀相比，具有現(xiàn)場使用方便，連續(xù)監(jiān)測準(zhǔn)確度高，且體積小、故障率低等優(yōu)點(diǎn)。但是上述各種測量儀都只能單一地測量粉塵濃度，而不能同時分析所測量的粉塵的成份及對粉塵進(jìn)行重量分析并求得K值，在使用上還具有一定的局限性。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本實(shí)用新型的目的是提供一種可在公共場所或在勞動場所或在大氣環(huán)境中，同時進(jìn)行粉塵濃度的連續(xù)監(jiān)測和使用濾膜采樣的激光粉塵儀。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取以下技術(shù)方案一種激光粉塵儀，它包括一具有操作面板的機(jī)殼，所述機(jī)殼內(nèi)設(shè)置有一具有采氣、排氣、回氣口的暗室，所述采氣口設(shè)置有一粒子切割器，所述采氣、排氣口之間設(shè)置有通過隔板隔設(shè)的氣體通道，所述暗室的一側(cè)設(shè)置有一帶有光電池的光源和與該光源連接的激光發(fā)生器，所述氣體通道的隔板上設(shè)置有與光源對應(yīng)的透光孔，所述暗室的另一側(cè)與所述光源對應(yīng)，依序設(shè)置有光學(xué)透鏡組和光電接收器，所述光電接收器連接一信號處理裝置；其特征在于所述排氣口連接一濾膜采樣器，所述濾膜采樣器連接一抽氣泵，所述抽氣泵連接一分流器，所述分流器具有二出氣口，其中一出氣口排氣，另一出氣口連接所述回氣口，所述信號處理裝置及所述激光發(fā)生器連接一微型單片機(jī)。
所述粒子切割器可更換地連接在所述采氣口上。
所述分流器排氣的出氣口連接一流量傳感器，所述流量傳感器連接所述單片機(jī)，將流量數(shù)據(jù)輸入所述單片機(jī)，且所述流量傳感器還具有一排出被測氣體的排氣口，所述單片機(jī)與所述抽氣泵之間還連接一控制所述抽氣泵抽氣量的恒流控制器。
所述分流器的另一出氣口連接一流量傳感器，所述流量傳感器連接所述單片機(jī)，將流量數(shù)據(jù)輸入所述單片機(jī)，且所述流量傳感器還具有一排出被測氣體的排氣口，所述單片機(jī)與所述抽氣泵之間還連接一控制所述抽氣泵抽氣量的恒流控制器。
所述單片機(jī)上設(shè)置有與PC機(jī)連接的串行接口。
所述光源的光電池連接所述單片機(jī)的數(shù)據(jù)輸入端口，所述單片機(jī)與所述激光發(fā)生器之間連接一激光功率控制器。
所述微型單片機(jī)的顯示輸出端口連接有一液晶顯示器。
本實(shí)用新型由于采用以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn)1、本實(shí)用新型由于在暗室的排氣口設(shè)置了一濾膜采樣器，因此不但可以直接測量粉塵濃度，還可以從濾膜采樣器中獲取樣品進(jìn)行稱重和樣品分析，從而實(shí)現(xiàn)了連續(xù)監(jiān)測粉塵濃度與濾膜采樣兩種功能兼容，減少了現(xiàn)場測試設(shè)備，使測試更加靈活方便。2、本實(shí)用新型由于設(shè)置了一個分流器，因此可以用一個抽氣泵取代現(xiàn)有技術(shù)的兩個抽氣泵，不但可以降低成本，而且可以減輕整體裝置的重量。3、本實(shí)用新型由于在采樣口設(shè)置了一可更換的粒子切割器，還將抽氣泵可分離地連接在濾膜采樣器與分流器之間，因此不但可以實(shí)現(xiàn)PM10、PM5、PM2.5、TSP多種粒子分離切割兼容，而且還可以根據(jù)不同的測試環(huán)境更換不同的抽氣泵，擴(kuò)大了本實(shí)用新型的適用范圍。4、本實(shí)用新型由于增設(shè)了一個恒流控制器，實(shí)現(xiàn)了吸入空氣流量的閉環(huán)控制，因此可以在進(jìn)行濾膜采樣氣流阻力不斷增大的情況下，確保采樣流量恒定，保證切割曲線的正確性。5、本實(shí)用新型由于設(shè)置了一個濾膜采樣器，并在分流器與回氣口之間設(shè)置了一個過濾器，因此相當(dāng)于使用經(jīng)過兩次過濾的清潔氣體對暗室內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行清洗，并形成在隔板兩側(cè)的清潔空氣幕保護(hù)，從而使本實(shí)用新型始終保持良好的測試條件。6、本實(shí)用新型由于在單片機(jī)上設(shè)置了PC機(jī)接口，因此可以對儀器輸入近百種K值，并存儲在儀器中，一旦被測環(huán)境確定，可以方便地調(diào)用相應(yīng)的K值，使儀器直接根據(jù)質(zhì)量濃度轉(zhuǎn)換系數(shù)得到質(zhì)量濃度值，而不必重新計算。7、本實(shí)用新型由于增設(shè)了控制激光光源的激光功率控制器，實(shí)現(xiàn)了激光發(fā)射功率的閉環(huán)控制，使激光的發(fā)射強(qiáng)度恒定，提高了整個儀器的穩(wěn)定性。8、本實(shí)用新型由于采用了點(diǎn)陣式大屏幕液晶顯示器，使得本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了漢字顯示，便于人們讀取測量結(jié)果。本實(shí)用新型不但適合于公共場所粉塵監(jiān)測的一般測量和大氣環(huán)境監(jiān)測的定時采樣，還增加了勞動衛(wèi)生模式，在該模式下，根據(jù)工業(yè)企業(yè)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)和工作場所有害因素接觸限值標(biāo)準(zhǔn)，可以計算出時間加權(quán)平均值以及短時間接觸容許濃度。


圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。
如圖1所示，本實(shí)用新型包括一機(jī)殼(圖中未示出)，機(jī)殼內(nèi)設(shè)置有一暗室4，暗室4上設(shè)置有一采氣口1，在采氣口1的連接頭上安裝有一粒子切割器2，粒子切割器2是可以更換的，根據(jù)測量不同粉塵的需要更換不同粒徑的粒子切割器2，實(shí)現(xiàn)了PM10、PM5、PM2.5、TSP多種粒子分離切割器兼容。被測氣體進(jìn)入采氣口1后經(jīng)過粒子切割器2沿氣流通道3進(jìn)入暗室4。暗室4的一端設(shè)置有一激光光源12，光源12本身具有一反饋光線強(qiáng)弱的光電池。光源12為紅外激光，具有良好的單色性，減小了粉塵的顏色對其的影響，縮小了質(zhì)量濃度轉(zhuǎn)換系數(shù)的變化范圍。暗室4的另一端對應(yīng)光源12的位置設(shè)置有光學(xué)透鏡組13和光電接收器14，光電接收器14與信號處理裝置連接。在光源12與光學(xué)透鏡組13之間設(shè)置有兩隔板41，兩隔板41分別位于采氣口1下方兩側(cè)，兩隔板41上開設(shè)有與光源12及光學(xué)透鏡組13對應(yīng)的透光孔42。暗室4下部對應(yīng)采氣口1處設(shè)置有排氣口43，排氣口43下方連接一濾膜采樣器6。使用時，只需將濾膜采樣器6中的濾膜取出，便可分析濾膜上所收集到的顆粒物的成份，并可對收集物進(jìn)行重量分析并求取質(zhì)量濃度轉(zhuǎn)換系數(shù)(K值)。濾膜采樣器6的出口通過管路連接一抽氣泵7，抽氣泵7的出口端連接一分流器8，分流器8具有兩個出氣口81、82，其中一出氣口81連接一流量傳感器9，流量傳感器9具有一出氣口11排出氣體。另一出氣口82通過管路連接至設(shè)置在暗室4上的兩個回氣口44，兩回氣口44分別設(shè)置在兩隔板41外側(cè)，隔板41的下側(cè)與暗室4之間有間隙，從而使本實(shí)用新型形成一光路自清洗系統(tǒng)，并在兩隔板41外側(cè)形成兩空氣幕，將光源12和光學(xué)透鏡組13與含有較多粉塵的被測氣體分隔開，防止光源12和光學(xué)透鏡組13被粉塵污染，保證本實(shí)用新型的檢測精度。
信號處理裝置包括連接在光電接收器14前端的前置放大器15、積分電路16、模數(shù)轉(zhuǎn)換器17及微型單片機(jī)20，其中前置放大器15、積分電路16及模數(shù)轉(zhuǎn)換器17為常規(guī)電路，在此不再詳述。微型單片機(jī)20的數(shù)據(jù)輸入端口分別連接模數(shù)轉(zhuǎn)換器17、流量傳感器9及光源12，其數(shù)據(jù)輸出端口與恒流控制器10和激光功率控制器19連接。在微型單片機(jī)20的其它I/O接口上連接有用于輸入指令及數(shù)據(jù)的鍵盤，微型單片機(jī)20還特別設(shè)置了一個串行接口，用于與PC機(jī)進(jìn)行雙向通訊，可從PC機(jī)導(dǎo)入并存儲100種左右不同場所的質(zhì)量濃度轉(zhuǎn)換系數(shù)(K)值，即可直接調(diào)用數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)，而不必再重新檢測、積累K值。微型單片機(jī)20的顯示輸出端口連接有一點(diǎn)陣式大屏幕液晶顯示器，配合微型單片機(jī)20內(nèi)預(yù)設(shè)的漢字庫，可用漢字顯示檢測信息，便于讀取各項數(shù)據(jù)。微型單片機(jī)20還具有打印輸出端口，只需接上打印機(jī)便可將檢測數(shù)據(jù)打印出來。
為了保證采樣流量的恒定，由流量傳感器9將被測氣體的流量數(shù)據(jù)送入微型單片機(jī)20的輸入接口，當(dāng)濾膜采樣器6因?yàn)V膜上收集的粉塵增厚，導(dǎo)致氣體流量變小時，微型單片機(jī)20便向連接在其與抽氣泵7之間的恒流控制器10發(fā)出增大抽氣量的指令，再由恒流控制器10控制抽氣泵7增大抽氣量，實(shí)現(xiàn)了吸入空氣流量的閉環(huán)控制，確保切割曲線的正確。
為了提高測量儀器的穩(wěn)定性，本實(shí)用新型還設(shè)計了激光發(fā)射功率閉環(huán)控制系統(tǒng)，它是將光源12的光電池與微型單片機(jī)20的數(shù)據(jù)輸入端口連接，并在光源12與微型單片機(jī)20之間串聯(lián)激光發(fā)生器18及激光功率控制器19。工作時由光源12向微型單片機(jī)20反饋激光光線強(qiáng)弱變化的數(shù)據(jù)，再由微型單片機(jī)20向激光功率控制器19發(fā)出指令，控制激光發(fā)生器18發(fā)出的激光發(fā)射功率大小，使激光的發(fā)射強(qiáng)度保持恒定。
為了進(jìn)一步防止殘留在檢測室中的粉塵對光學(xué)系統(tǒng)的污染，保證檢測精度，本實(shí)用新型還可在出氣口82與回氣口44之間再設(shè)置一過濾器5。這樣，流出暗室4的空氣經(jīng)過濾膜采樣器6和過濾器5后，相當(dāng)于進(jìn)行了兩次過濾，經(jīng)兩次過濾的氣體形成的光路自清洗系統(tǒng)，可以更好地避免光源12和光學(xué)透鏡組13被粉塵污染，進(jìn)一步保證本實(shí)用新型的檢測精度。
在本實(shí)用新型中還設(shè)置有標(biāo)準(zhǔn)散射板自校準(zhǔn)系統(tǒng)作為儀器的校準(zhǔn)部件，其為一個標(biāo)準(zhǔn)的光學(xué)器件，在儀器設(shè)為校準(zhǔn)狀態(tài)時，將標(biāo)準(zhǔn)散射板自校準(zhǔn)系統(tǒng)打入光路中模擬粒子的散射，作為標(biāo)準(zhǔn)散射光來校準(zhǔn)儀器。
綜上所述，采用上述設(shè)計的本實(shí)用新型，除適合公共場所粉塵檢測的粉塵質(zhì)量濃度(mg/m3)、標(biāo)準(zhǔn)散射板自校準(zhǔn)、粉塵濃度超標(biāo)報警和適合大氣環(huán)境檢測的定時采樣等傳統(tǒng)功能之外，還新增加了勞動衛(wèi)生模式，在此模式下，可根據(jù)工業(yè)企業(yè)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)(GBZ1-2002)和工作場所有害因素接觸限值(GBZ2-2002)標(biāo)準(zhǔn)，計算出時間加權(quán)平均值(TWA)以及短時間接觸容許濃度(STEL)。
本實(shí)用新型除了配備可更換的不同切割曲線的粒子切割器2外，還配備了不同流量的抽氣泵7，這樣可以根據(jù)不同的測試場合更換不同的抽氣泵7，滿足公共場所顆粒物檢測、勞動衛(wèi)生粉塵測定以及大氣環(huán)境粉塵監(jiān)測的不同需要。
權(quán)利要求1.一種激光粉塵儀，它包括一具有操作面板的機(jī)殼，所述機(jī)殼內(nèi)設(shè)置有一具有采氣、排氣、回氣口的暗室，所述采氣口設(shè)置有一粒子切割器，所述采氣、排氣口之間設(shè)置有通過隔板隔設(shè)的氣體通道，所述暗室的一側(cè)設(shè)置有一帶有光電池的光源和與該光源連接的激光發(fā)生器，所述氣體通道的隔板上設(shè)置有與光源對應(yīng)的透光孔，所述暗室的另一側(cè)與所述光源對應(yīng)，依序設(shè)置有光學(xué)透鏡組和光電接收器，所述光電接收器連接一信號處理裝置；其特征在于所述排氣口連接一濾膜采樣器，所述濾膜采樣器連接一抽氣泵，所述抽氣泵連接一分流器，所述分流器具有二出氣口，其中一出氣口排氣，另一出氣口連接所述回氣口，所述信號處理裝置及所述激光發(fā)生器連接一微型單片機(jī)。
2.如權(quán)利要求1所述的激光粉塵儀，其特征在于所述粒子切割器可更換地連接在所述采氣口上。
3.如權(quán)利要求1所述的激光粉塵儀，其特征在于所述分流器排氣的出氣口連接一流量傳感器，所述流量傳感器連接所述單片機(jī)，將流量數(shù)據(jù)輸入所述單片機(jī)，且所述流量傳感器還具有一排出被測氣體的排氣口，所述單片機(jī)與所述抽氣泵之間還連接一控制所述抽氣泵抽氣量的恒流控制器。
4.如權(quán)利要求2所述的激光粉塵儀，其特征在于所述分流器的另一出氣口連接一流量傳感器，所述流量傳感器連接所述單片機(jī)，將流量數(shù)據(jù)輸入所述單片機(jī)，且所述流量傳感器還具有一排出被測氣體的排氣口，所述單片機(jī)與所述抽氣泵之間還連接一控制所述抽氣泵抽氣量的恒流控制器。
5.如權(quán)利要求1或2或3或4所述的激光粉塵儀，其特征在于所述單片機(jī)上設(shè)置有與PC機(jī)連接的串行接口。
6.如權(quán)利要求1或2或3或4所述的激光粉塵儀，其特征在于所述光源的光電池連接所述單片機(jī)的數(shù)據(jù)輸入端口，所述單片機(jī)與所述激光發(fā)生器之間連接一激光功率控制器。
7.如權(quán)利要求5所述的激光粉塵儀，其特征在于所述光源的光電池連接所述單片機(jī)的數(shù)據(jù)輸入端口，所述單片機(jī)與所述激光發(fā)生器之間連接一激光功率控制器。
8.如權(quán)利要求1或2或3或4或7所述的激光粉塵儀，其特征在于所述微型單片機(jī)的顯示輸出端口連接有一液晶顯示器。
9.如權(quán)利要求5所述的激光粉塵儀，其特征在于所述微型單片機(jī)的顯示輸出端口連接有一液晶顯示器。
10.如權(quán)利要求6所述的激光粉塵儀，其特征在于所述微型單片機(jī)的顯示輸出端口連接有一液晶顯示器。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種激光粉塵儀，它包括一具有操作面板的機(jī)殼，機(jī)殼內(nèi)設(shè)置有一具有采氣、排氣、回氣口的暗室，采氣口設(shè)置有一粒子切割器，采氣、排氣口之間設(shè)置有通過隔板隔設(shè)的氣體通道，暗室的一側(cè)設(shè)置有一光源和與該光源連接的激光發(fā)生器，氣體通道的隔板上設(shè)置有與光源對應(yīng)的透光孔，暗室的另一側(cè)與光源對應(yīng)，依序設(shè)置有光學(xué)透鏡組和光電接收器，光電接收器連接一信號處理裝置；其中所述排氣口連接一濾膜采樣器，所述濾膜采樣器連接一抽氣泵，所述抽氣泵連接一分流器，所述分流器具有二出氣口，其中一出氣口排氣，另一出氣口連接所述回氣口，所述信號處理裝置及所述激光發(fā)生器連接一微型單片機(jī)。本實(shí)用新型可以適用于公共場所、勞動衛(wèi)生場所以及各種大氣環(huán)境的各種監(jiān)測中。
文檔編號G01N21/47GK2692660SQ20042004790
公開日2005年4月13日 申請日期2004年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月31日
發(fā)明者周文剛, 朱一川, 張晶, 崔鴻遠(yuǎn) 申請人:朱一川, 張晶, 周文剛