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粉尘浓度在线检测的探讨

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浏览:- 发布日期:2017-09-26 08:54:44【

概述

粉尘颗粒的范围很广泛,颗粒大小从纳米级到数千微米范围,它们对环境污染、能源消耗、人类健康、产品质量、生物生长、疾病防控、气候变化等都有很重大影响。对粉尘颗粒大小、数量或浓度的测量在国民活动中具有非常重要的意义,在线粉尘颗粒检测的研究既是基础的课题,也是需要得到广泛推广和运用的技术。


粉尘检测的几种方法

因粉尘颗粒的形状千奇百怪、多种多样,粉尘颗粒的材料也是千差万别,粉尘颗粒检测方法有多种:称量法、光闪射法、β射线法,微量振荡天平法等等。

称量法:称量法包括沉降取样称量、撞击筛分称量、离心取样称量、电感应吸附称量等等。重量法是最直接、最可靠的方法,是验证其他方法是否准确的标杆。然而重量法需要人工称重,程序繁琐费时,结果受环境温湿度和人为因素影响较大。称重法一般运用于较高浓度的环境空气粉尘检测。

β射线法:将粉尘颗粒收集到滤纸上,然后照射一束beta射线,射线穿过滤纸和颗粒物时由于被散射而衰减,衰减的程度和粉尘颗粒的重量成正比。根据射线的衰减就可以计算出粉尘颗粒的重量。β射线吸收法一般运用于粉尘浓度普通偏高的环境。

微量振荡天平法:也是一种称重法。空气通过一种通道,在电场的作用下,通道以一定频率振荡,根据振荡频率的变化,可以算出收集到的粉尘颗粒的重量。这种方法适用于粉尘浓度普通偏高的环境。

光散射法:当光线照射到颗粒上时会产生散射光,根据散射光的强度判断粉尘浓度的高低。光散射法分为颗粒计数法和粉尘计重法。


粉尘颗粒在线检测方法

一般,在线检测需有如下几大特点:

1.不受环境温湿度影响或受影响可修正

2.每个数据检测要快速,时间要短

3.可连续检测

4.可远程连续获取检测数据


如下表是几种粉尘检测方法的主要特性对比:

QQ图片20170926092132从以上对比表格中不难看出,光散射法粉尘检测具有较优的综合特点:不受环境温湿度影响、检测时间短、操作简易、数据具有连续性、数据可远程连续获取等等,是在线环境粉尘检测的首选。

根据Mie散射理论可知,粉尘颗粒在立体角θ1/θ2范围内的全程散射光通量F为:

QQ图片20170926092933

这里IS=I(IO,D,θ,λ)的函数,与入射光强IO、光波长λ、粒径D、颗粒折射率m、散射角θ等有关。

这个散射光通量F只与检测颗粒要素的物理量有关,与颗粒的材质、颗粒的比重等无关。这就给粉尘检测带来了误差因素。比如,当水汽颗粒被检测到时,光散射传感器会认为是粉尘颗粒,会对环境粉尘浓度检测造成误差。粉尘浓度:

QQ图片20170926094439

这里对在线粉尘检测引入湿度在线同时检测,对粉尘浓度进行修正:湿度对检测结果的影响,修正系数:K1,K1=f(RH)

对于粉尘质量检测时,颗粒材料的比重对检测结果产生影响,引入修正系数:K2,无特殊要求,认为K2=1。

光散射法在线粉尘检测变送器将实时检测的数据远程传送至上位机,通过数据分析、统计和与称重法数据比较,调整系数K2,对检测的浓度数据进行修正,使在线检测的数据和称重法数据偏差尽量缩小,提高检测准确度。

光散射法粉尘在线浓度检测值是一个相对值,它反应了环境的粉尘浓度的相对变化。可以从连续的检测数据曲线上看出,不同时刻的粉尘浓度的相对变化。


存在问题

因光散射法粉尘在线检测需要连续检测,所有零部件都要长时间连续工作,在线检测系统的寿命会面临挑战,特别是光源和采样泵这两个易受损的主要部件,所以光源和采样泵的寿命延长是在线检测系统要解决的问题。



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