基于現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)的顆粒物濃度測(cè)量方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及顆粒物濃度檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，提供基于現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)的顆粒物濃度測(cè)量方法。包括將光散射檢測(cè)裝置、虛擬沖擊式切割器、β射線檢測(cè)裝置串接于氣路中；以β射線檢測(cè)裝置測(cè)得的顆粒物的濃度值為標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)光散射檢測(cè)裝置測(cè)得的顆粒物濃度進(jìn)行校準(zhǔn)。本發(fā)明專利技術(shù)既能在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)、連續(xù)地測(cè)得顆粒物的濃度值，又能在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)光散射檢測(cè)裝置進(jìn)行校準(zhǔn)，以改變光散射檢測(cè)裝置在使用時(shí)，因現(xiàn)場(chǎng)的溫度、濕度與實(shí)驗(yàn)室校準(zhǔn)時(shí)的溫度、濕度值相差較大后對(duì)測(cè)量結(jié)果造成的偏差。本發(fā)明專利技術(shù)采用虛擬沖擊式切割器將總氣路下端并聯(lián)一個(gè)主氣流氣路與一個(gè)次氣流氣路，僅僅在流量較小的次氣流氣路上使用β射線法測(cè)量顆粒物濃度，大大提高了檢測(cè)效率。大大提高了檢測(cè)效率。大大提高了檢測(cè)效率。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
基于現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)的顆粒物濃度測(cè)量方法


[0001]本專利技術(shù)涉及顆料物濃度檢測(cè)
，具體涉及基于現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)的顆粒物濃度測(cè)量方法。

技術(shù)介紹

[0002]現(xiàn)有的粉塵及顆粒物濃度測(cè)量?jī)x器根據(jù)測(cè)量原理主要分為兩類，一類是用光散射法測(cè)量顆粒物濃度，另一類是β射線法測(cè)量顆粒物濃度。這兩類顆粒物濃度測(cè)量?jī)x器的測(cè)量方法如下：
[0003]1.在WS/T206
?
2001標(biāo)準(zhǔn)中及JJG846
?
1993規(guī)程中規(guī)定了光散射法裝置儀器測(cè)量顆粒物濃度的校準(zhǔn)方法及原理。
[0004]光散射法顆粒物濃度測(cè)量?jī)x的工作原理：當(dāng)光照射在氣體中顆粒物上時(shí)，在顆粒物性質(zhì)一定的條件下，顆粒物的散射光強(qiáng)度與其質(zhì)量濃度成正比。通過(guò)測(cè)量散射光強(qiáng)度，應(yīng)用質(zhì)量濃度轉(zhuǎn)換系數(shù)K值，求得顆粒物質(zhì)量濃度C＝(R
?
B)K；
[0005]式中：C
?
測(cè)量顆粒物的質(zhì)量濃度值，mg/m3；
[0006]R
?
儀器測(cè)量值，CPM；
[0007]B
?
儀器基底值，CPM；
[0008]K
?
質(zhì)量濃度轉(zhuǎn)換系數(shù)，mg/(m3˙
CPM)；
[0009]光散射法顆粒物濃度測(cè)量?jī)x的校準(zhǔn)方法：在JJG846規(guī)程中規(guī)定了光散射測(cè)量?jī)x的校準(zhǔn)方法。質(zhì)量濃度的K值應(yīng)用濾膜采樣
?
稱重法和光散射法測(cè)量裝置兩者比較確定，其方法是在實(shí)驗(yàn)中將光散射法測(cè)量?jī)x和濾膜法顆粒物采樣器置于現(xiàn)場(chǎng)同一測(cè)定點(diǎn)和同一高度，平行采樣。
[0010]計(jì)算K值：K＝C/(R
?
B)；
[0011]式中：K
?
質(zhì)量濃度轉(zhuǎn)換系數(shù)，mg/(m3˙
CPM)；
[0012]C
?
濾膜采樣－稱重法測(cè)得的質(zhì)量濃度值，mg/m3；
[0013]R
?
儀器測(cè)量值，CPM；
[0014]B
?
儀器基底值，CPM；
[0015]在同一現(xiàn)場(chǎng)，采集12個(gè)以上有效樣品進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，確認(rèn)質(zhì)量濃度和相對(duì)質(zhì)量濃度具有線性回歸關(guān)系，將其轉(zhuǎn)換系數(shù)K的幾何平均值作為顆粒物濃度的轉(zhuǎn)換系數(shù)K值。
[0016]光散射法顆粒物濃度測(cè)量?jī)x的優(yōu)缺點(diǎn)：
[0017]優(yōu)點(diǎn)：測(cè)量時(shí)間短，響應(yīng)快，可以實(shí)時(shí)測(cè)量顆粒物的濃度值；
[0018]缺點(diǎn)：需要在專業(yè)的實(shí)驗(yàn)室對(duì)其濃度測(cè)量值進(jìn)行校準(zhǔn)，過(guò)程中還需要對(duì)采集樣品進(jìn)行稱重、計(jì)算等，工序繁瑣且校準(zhǔn)時(shí)間長(zhǎng)。且當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度、濕度等工況與校準(zhǔn)時(shí)的溫度、濕度值差別較大時(shí)，測(cè)量誤差相對(duì)較大。
[0019]2.在HJ1100
?
2020校準(zhǔn)中規(guī)定了用β射線法測(cè)量顆粒物濃度測(cè)量?jī)x的原理及校準(zhǔn)方法。
[0020]β射線法顆粒物濃度測(cè)量?jī)x的工作原理：一定體積的氣體以恒定的流量通過(guò)切割
器后，氣體中的顆粒物被截留在濾帶上，當(dāng)用β射線透過(guò)濾帶時(shí)，能量發(fā)生衰減，通過(guò)對(duì)衰減的測(cè)定計(jì)算出顆粒物的質(zhì)量Δm:
[0021][0022]式中：Δm－截留在濾帶上顆粒物的單位面積質(zhì)量，mg/cm2；
[0023]k
?
單位質(zhì)量吸收系數(shù)(校準(zhǔn)系數(shù))，cm2/mg；
[0024]N1
?
測(cè)定周期初始測(cè)定的β射線量；
[0025]N2
?
測(cè)定周期截留顆粒物后測(cè)定的β射線量；
[0026]β射線法顆粒物濃度測(cè)量?jī)x的校準(zhǔn)方法如下：
[0027]實(shí)際樣品稱重法：按HJ618、HJ656的要求，稱量5個(gè)空白濾帶(膜)重量，測(cè)定5個(gè)空白濾帶(膜)β射線量，使用上述5個(gè)空白濾帶(膜)采集樣品，可通過(guò)控制采樣時(shí)間獲得不同顆粒物質(zhì)量濃度的樣品，5個(gè)樣品的顆粒物質(zhì)量濃度應(yīng)涵蓋當(dāng)?shù)仡w粒物濃度水平范圍，測(cè)定采樣后濾帶(膜)β射線量，對(duì)5個(gè)濾帶采樣前后β射線衰減量與顆粒物質(zhì)量進(jìn)行線性回歸，斜率即為校準(zhǔn)系數(shù)k。計(jì)算結(jié)果：
[0028][0029]式中：
[0030]ρ
?
實(shí)際狀態(tài)下環(huán)境空氣中顆粒物的濃度，g/m3；
[0031]Δm
?
截留在濾帶上顆粒物的單位面積質(zhì)量，mg/cm2；
[0032]S
?
截留在濾帶上顆粒物的面積，cm2；
[0033]t
?
采樣時(shí)間，min；
[0034]Q
?
實(shí)際狀況下的采樣流量，L/min。
[0035]β射線顆粒物濃度測(cè)量?jī)x的優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：測(cè)量準(zhǔn)確度高。缺點(diǎn)：需要測(cè)量一定體積的空氣通過(guò)過(guò)濾帶前、后ΔmS的變化值，因而需先采樣后測(cè)量，所以不能實(shí)時(shí)讀取顆粒物濃度值；需要在實(shí)驗(yàn)室以恒定的流量采集一定量體積(1m3)的氣體后，分析測(cè)量出單位體積氣體中顆粒物濃度值，據(jù)此進(jìn)行校準(zhǔn)后，再進(jìn)行量值傳遞。
[0036]光散射法、β射線方法測(cè)量顆粒物濃度，存在的不足如下：
[0037]光散射法測(cè)量顆粒物濃度，具有測(cè)量時(shí)間短、成本低、可以實(shí)時(shí)測(cè)量顆粒物濃度值的優(yōu)點(diǎn)，但是，存在著測(cè)量值誤差較大的不足，要求在實(shí)驗(yàn)室中用專用設(shè)備對(duì)其濃度測(cè)量值進(jìn)行校準(zhǔn)后才能使用，即便是用戶按要求進(jìn)行了儀器的校準(zhǔn)，但在實(shí)際使用時(shí)，當(dāng)環(huán)境溫度、濕度與校準(zhǔn)時(shí)的溫度、濕度值相差較大時(shí)，其儀器的測(cè)量值仍會(huì)產(chǎn)生較大的測(cè)量誤差。
[0038]β射線測(cè)量顆粒物濃度，具有測(cè)量準(zhǔn)確度高的優(yōu)點(diǎn)，但是，由于空氣中顆粒物的量少、濃度低，因而，一般需要讓1m3氣體通過(guò)濾帶，將1m3氣體中的顆粒物采集在濾帶上，當(dāng)樣品富集到一定的量后，才能滿足β射線測(cè)量裝置檢出限和檢測(cè)范圍的要求，因而，存在以下兩個(gè)不足：(a)不能實(shí)時(shí)的測(cè)量出顆粒物的濃度，一般需要采樣1h采集1m
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的氣體樣品后，進(jìn)行測(cè)量(一次)，才能顯示出顆粒物的濃度；(b)由于測(cè)量技術(shù)的局限，測(cè)量區(qū)面積小，因而當(dāng)氣體以1m3/h流量通過(guò)濾帶上的測(cè)量區(qū)時(shí)，氣路中的負(fù)載大，約為20kPa，需要用功率較大的抽氣泵克服氣路的阻力，才能滿足恒流采樣的要求，因而泵的功耗大、體積大且笨重。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

[0039]針對(duì)以上不足，本專利技術(shù)提供基于現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)的顆粒物濃度測(cè)量方法，其包括如下步驟：
[0040]S1：將顆粒物切割器、光散射檢測(cè)裝置、虛擬沖擊式切割器以及次氣流氣路、β射線檢測(cè)裝置依次串接于檢測(cè)氣路中；
[0041]S2：使用光散射檢測(cè)裝置，檢測(cè)氣路中特定粒徑值的顆粒物的濃度值；
[0042]S3：虛擬沖擊式切割器設(shè)計(jì)切割粒徑值為λ，并將通過(guò)虛擬沖擊式切割器噴嘴后的氣路分配成主氣流氣路與次氣流氣路。工作時(shí)，含塵氣流通過(guò)虛擬沖擊式切割器的噴嘴后，粒徑值大于λ的粒子因動(dòng)能大，脫離氣流，被濃縮至次氣流氣路中，粒徑值小于λ的粒子隨氣流繼續(xù)流動(dòng)至主氣流氣路后，被排至大氣中；
[0043]S4：將校準(zhǔn)后的β射線檢測(cè)裝置串接于虛擬沖擊式切割器形成的次氣流氣路中，檢測(cè)通過(guò)次氣流氣路中特定粒徑值的顆粒物濃度值；<本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】

【技術(shù)特征摘要】
1.基于現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)的顆粒物濃度測(cè)量方法，其特征在于，其包括如下的步驟：S1：將光散射檢測(cè)裝置、虛擬沖擊式切割器串接于總氣路中；S2：使用光散射檢測(cè)裝置檢測(cè)氣路中特定粒徑值的顆粒物的濃度值；S3：虛擬沖擊式切割器設(shè)計(jì)切割粒徑值λ，并將總氣路分割成主氣流氣路與次氣流氣路，氣路中粒徑值大于λ的粒子被濃縮至次氣流氣路中，粒徑值小于λ的粒子被匯集至主氣流氣路中；S4：將校準(zhǔn)后的β射線檢測(cè)裝置串接于虛擬沖擊式切割器形成的次氣流氣路中，檢測(cè)次氣流氣路中特定粒徑值的顆粒物的濃度值；S5：設(shè)定校準(zhǔn)閾值ε，根據(jù)β射線檢測(cè)裝置測(cè)得的顆粒物的濃度值計(jì)算光散射檢測(cè)裝置測(cè)得的顆粒物濃度的示值誤差則若則光散射檢測(cè)裝置測(cè)得的顆粒物濃度符合要求；若則執(zhí)行步驟S6；S6：以β射線檢測(cè)裝置測(cè)得的顆粒物的濃度值為標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)光散射檢測(cè)裝置測(cè)得的顆粒物濃度進(jìn)行校準(zhǔn)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)的顆粒物濃度測(cè)量方法，其特征在于：所述步驟S3中，總氣路中的氣體流速與次氣路中的氣體流速的比值為濃度因子η，所述2≤η＜100。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)的顆粒物濃度測(cè)量方法，其特征在于：所述步驟S5中，ε＝7％。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)的顆粒物濃度測(cè)量方法，其特征在于：所述步驟S5的具體過(guò)程如下：在步驟S2中，選取固定時(shí)間段，光散射檢測(cè)裝置測(cè)出顆粒物平均濃度值為C；相同時(shí)間段內(nèi)，與之對(duì)應(yīng)的步驟S4中，次氣流氣路中的β射線檢測(cè)裝置采集定量的氣體后，測(cè)得的濃度值為ρ,計(jì)算出光散射檢測(cè)裝置測(cè)量顆粒物濃度的示值誤差為：為ρ,計(jì)算出...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王鵬，任長(zhǎng)順，羅維棋，侯曉華，毛巖竹，楊帆，張小東，姜開(kāi)森，宮以立，趙春道，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：青島長(zhǎng)遠(yuǎn)檢測(cè)技術(shù)有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：