PM2.5的測試方法及PM2.5傳感器的工作原理

細顆粒物又稱細粒、細顆粒、PM2.5。細顆粒物指環境空氣中空氣動力學當量直徑小于等于2.5微米的顆粒物。它能較長時間懸浮于空氣中，其在空氣中含量濃度越高，就代表空氣污染越嚴重。雖然PM2.5只是地球大氣成分中含量很少的組分，但它對空氣質量和能見度等有重要的影響。與較粗的大氣顆粒物相比，PM2.5粒徑小，面積大，活性強，易附帶有毒、有害物質（例如，重金屬、微生物等），且在大氣中的停留時間長、輸送距離遠，因而對人體健康和大氣環境質量的影響更大。

目前測量PM2.5的方法主要有以下5種：

種：紅外法和濁度法

紅外由于光線強度不夠，只能用濁度法測量。所謂濁度法，就是一邊發射光線，另一邊接收，空氣越渾濁光線損失掉的能量就越大，由此來判定目前的空氣濁度。實際上這種方法是不能夠準確測量PM2.5的，甚至光線的發射、接收部分一旦被靜電吸附的粉塵覆蓋，就會直接導致測量不精準。這種方法做出來的傳感器只能定性測量（可以測出相對多少），不能定量測量（因為數值會飄）。更何況這種方法也區分不出顆粒物的粒徑來，所以凡是用這種傳感器的性能都相對要差一些。

第二種：激光法和粒子計數法

就是激光散射，而不是直接測量濁度，這一類的傳感器共同的特點就是離不開風扇（或者用泵吸），因為這種方法空氣如果不流動是測量不到空氣中的懸浮顆粒物的，而且通過數學模型可以大致推算出經過傳感器氣體的粒子大小，空氣流量等，經過復雜的數學算法，終得到比較真實的PM2.5數值，這一類傳感器是激光散射，對靜電吸附的灰塵免疫，當然如果用灰塵把傳感器堵死了，自然也不可能測到。

第三種：Beta射線法

Beta射線儀是利用Beta射線衰減的原理，環境空氣由采樣泵吸入采樣管，經過濾膜后排出，顆粒物沉淀在濾膜上，當β射線通過沉積著顆粒物的濾膜時，Beta射線的能量衰減，通過對衰減量的測定便可計算出顆粒物的濃度。

Beta射線法顆粒物監測儀由PM10采樣頭、PM2.5切割器、樣品動態加熱系統、采樣泵和儀器主機組成。流量為1m3/h的環境空氣樣品經過PM10采樣頭和PM2.5切割器后成為符合技術要求的顆粒物樣品氣體。在樣品動態加熱系統中，樣品氣體的相對濕度被調整到35%以下，樣品進入儀器主機后顆粒物被收集在可以自動更換的濾膜上。在儀器中濾膜的兩側分別設置了Beta射線源和Beta射線檢測器。隨著樣品采集的進行，在濾膜上收集的顆粒物越來越多，顆粒物質量也隨之增加，此時Beta射線檢測器檢測到的Beta射線強度會相應地減弱。由于Beta射線檢測器的輸出信號能直接反應顆粒物的質量變化，儀器通過分析Beta射線檢測器的顆粒物質量數值，結合相同時段內采集的樣品體積，終得出采樣時段的顆粒物濃度。配置有膜動態測量系統后，儀器能準確測量在這個過程中揮發掉的顆粒物，使終報告數據得到有效補償，接近于真實值。

第四種：微量振蕩天平法

微量振蕩天平法是在質量傳感器內使用一個振蕩空心錐形管，在其振蕩端安裝可更換的濾膜，振蕩頻率取決于錐形管特征和其質量。當采樣氣流通過濾膜，其中的顆粒物沉積在濾膜上，濾膜的質量變化導致振蕩頻率的變化，通過振蕩頻率變化計算出沉積在濾膜上顆粒物的質量，再根據流量、現場環境溫度和氣壓計算出該時段顆粒物標志的質量濃度。

微量振蕩天平法顆粒物監測儀由PM10采樣頭、PM2.5切割器、濾膜動態測量系統、采樣泵和儀器主機組成。流量為1m³/h，環境空氣樣品經過PM10采樣頭和PM2.5切割器后，成為符合技術要求的顆粒物樣品氣體。樣品隨后進入配置有濾膜動態測量系統（FDMS）的微量振蕩天平法監測儀主機，在主機中測量樣品質量的微量振蕩天平傳感器主要部件是一支一端固定，另一端裝有濾膜的空心錐形管，樣品氣流通過濾膜，顆粒物被收集在濾膜上。在工作時空心錐形管是處于往復振蕩的狀態，它的振蕩頻率會隨著濾膜上收集的顆粒物的質量變化發生變化，儀器通過準確測量頻率的變化得到采集到的顆粒物質量，然后根據收集這些顆粒物時采集的樣品體積計算得出樣品的濃度。

5、重量法

我國目前對大氣顆粒物的測定主要采用重量法。其原理是分別通過一定切割特征的采樣器，以恒速抽取定量體積空氣，使環境空氣中的PM2.5和PM10被截留在已知質量的濾膜上，根據采樣前后濾膜的質量差和采樣體積，計算出PM2.5和PM10的濃度。必須注意的是，計量顆粒物的單位ug/m3中分母的體積應該是標準狀況下（0℃、101.3kPa）的體積，對實測溫度、壓力下的體積均應換算成標準狀況下的體積。

由于紅外法測量PM2.5的傳感器性能較差，且Beta射線法、微量振蕩天平法、重量法三種方法的原理應用比較困難且價格較高，所以市面上比較多的是采用激光散射原理來測量PM2.5濃度的PM2.5傳感器。

建大仁科空氣質量變送器RS-PM-*-2是一款工業級通用顆粒物濃度變送器，采用激光散射測量原理，通過*的數據雙頻采集技術進行篩分，得出單位體積內等效粒徑的顆粒物粒子個數，并以科學*的算法計算出單位體積內等效粒徑的顆粒物質量濃度，以485 接口通過 ModBus-RTU 協議進行數據輸出。可用于室外氣象站、揚塵監測、圖書館、檔案館、工業廠房等需要PM2.5或 PM10濃度監測的場所。