煙氣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中粉塵儀原理與選型

　　在國(guó)內(nèi)對(duì)環(huán)境治理的要求越來(lái)越高，其中大氣中的粉塵濃度成為環(huán)境污染的重要組成部分，也成為各級(jí)環(huán)保部門(mén)重點(diǎn)監(jiān)控的內(nèi)容。比如在重點(diǎn)排污單位排污口的顆粒物在線監(jiān)測(cè)設(shè)備、環(huán)境揚(yáng)塵監(jiān)測(cè)、空氣微站等監(jiān)測(cè)設(shè)備，已經(jīng)成為各級(jí)政府環(huán)境督查和監(jiān)控的重要手段。那不同的粉塵監(jiān)測(cè)設(shè)備所用的原理是什么樣的，以及面對(duì)不同工況下設(shè)備如何選擇也是保證監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)穩(wěn)定與真實(shí)前提。

　　目前粉塵儀的原理主要分為重量法、微量振蕩天平法、β射線法、光散射法四種原理，以下是這四種原理的介紹。

　　1.光散射原理

　　當(dāng)光線照射到空氣中的懸浮顆粒上時(shí)，會(huì)產(chǎn)生散射光，而散射光的強(qiáng)度與顆粒的質(zhì)量濃度成正比。通過(guò)測(cè)量散射光的強(qiáng)度并應(yīng)用質(zhì)量濃度轉(zhuǎn)換公式，乘以K系數(shù)，并進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理。這樣粉塵濃度信號(hào)就能夠被轉(zhuǎn)換成電信號(hào)并被相應(yīng)的設(shè)備接收和分析。

　　激光后散射：入射光通過(guò)煙道中的粉塵顆粒后，光強(qiáng)減弱，粉塵顆粒將其反射到各個(gè)方向，對(duì)于與入射光夾角在一定范圍內(nèi)的這部分散射光被稱(chēng)為后向散射，后向散射光的信號(hào)強(qiáng)度與粉塵顆粒物濃度成正變化。根據(jù)這一原理，儀器通過(guò)內(nèi)嵌高穩(wěn)定激光信號(hào)源穿越煙道，照射 粉塵粒子，光接收器反射激光信號(hào)即可計(jì)算出粉塵濃度。

　　激光前散射：激光器發(fā)出的激光被煙塵散射后，其前向散射光波被中間投射邊緣的發(fā)射鏡反射并匯聚至光纖中，并最終由探測(cè)器檢測(cè)。前向散射法使用的光源為激光，優(yōu)點(diǎn)是發(fā)射、接收和反射模塊可以做成一體的，因而安裝不需要光路準(zhǔn)直。儀器安裝簡(jiǎn)單,維護(hù)工作量小。其檢測(cè)濃度可以達(dá)到0至 5mg/m3.由于前向散射法光程設(shè)計(jì)較短，就采樣方法來(lái)看，可以近似為點(diǎn)測(cè)量，對(duì)煙道前后直管段有一定的要求，一般要求有一定長(zhǎng)直管段的煙道上。

　　激光前散射方法通過(guò)抽取加熱回送方式的煙氣取樣設(shè)計(jì)，可以用于被測(cè)氣體含有水霧或顆粒物濃度過(guò)低的場(chǎng)合。

　　2.β射線法原理

　　貝塔射線是帶電粒子在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中釋放出的一種電離輻射。貝塔射線的能量較低，能夠穿透一定的物質(zhì)。當(dāng)貝塔射線通過(guò)含有顆粒物的介質(zhì)時(shí)，會(huì)與顆粒物發(fā)生作用，與顆粒物發(fā)生散射或吸收，進(jìn)而發(fā)生能量損失。根據(jù)貝塔射線與顆粒物的相互作用，我們可以利用測(cè)量散射或吸收后的射線強(qiáng)度來(lái)推斷顆粒物的存在和濃度。在貝塔射線法中，常用的測(cè)量設(shè)備是貝塔計(jì)數(shù)器。它包括一個(gè)放射源和一個(gè)探測(cè)器。放射源會(huì)釋放出貝塔射線，并穿過(guò)要測(cè)量的樣品，然后被探測(cè)器接收。

　　當(dāng)貝塔射線通過(guò)顆粒物時(shí)，會(huì)發(fā)生散射或吸收。這些散射或吸收的射線會(huì)導(dǎo)致探測(cè)器中的電流或計(jì)數(shù)發(fā)生變化。根據(jù)這些變化，我們可以計(jì)算出顆粒物的濃度。通常，測(cè)量結(jié)果會(huì)通過(guò)顯示屏或計(jì)算機(jī)來(lái)展示和記錄。

　　貝塔射線法具有測(cè)量精度高、響應(yīng)速度快、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，因此在空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)、工業(yè)顆粒物排放控制等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

　　需要注意的是貝塔射線法在一些特殊情況下可能會(huì)受到其他因素的干擾，如樣品中存在的其他輻射源或測(cè)量環(huán)境中的背景輻射。因此，在進(jìn)行測(cè)量時(shí)需注意校準(zhǔn)和準(zhǔn)確性驗(yàn)證，以確保測(cè)量結(jié)果的可靠性和準(zhǔn)確性。

　　3.粉塵傳感器重量法原理

　　重量法的原理是使用具有特定切割特征的采樣器，恒速地抽取一定體積的空氣樣品，將樣氣中的顆粒物截留在已知質(zhì)量的濾膜上。通過(guò)比較采樣前后濾膜的質(zhì)量差異和采樣體積，可以計(jì)算出粉塵的濃度。需要注意的是，在計(jì)量顆粒物濃度時(shí)，單位"ug/m3"中的分母體積應(yīng)該是在標(biāo)準(zhǔn)狀況下（0℃、101.3kPa）的體積。因此，實(shí)際測(cè)量得到的溫度和壓力下的體積需要進(jìn)行換算，轉(zhuǎn)換成在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積。

　　4、振蕩天平法原理

　　微量振蕩天平法是在傳感器內(nèi)使用一個(gè)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(zhì)量。當(dāng)采樣氣流通過(guò)濾膜，其中的顆粒物沉積在濾膜上，濾膜的質(zhì)量變化導(dǎo)致振蕩頻率的變化，通過(guò)振蕩頻率變化計(jì)算出沉積在濾膜上顆粒物的質(zhì)量，再根據(jù)流量、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度和氣壓計(jì)算出該時(shí)段顆粒物標(biāo)志的質(zhì)量濃度。

　　振蕩天平法是一種常用于測(cè)量顆粒物質(zhì)量濃度的方法。它利用了振蕩天平的原理來(lái)獲取顆粒物的質(zhì)量信息。振蕩天平是一種精密的天平儀器，它通過(guò)測(cè)量顆粒物質(zhì)量在天平上的改變來(lái)推斷顆粒物的質(zhì)量。在振蕩天平法中，樣品通常放置在一個(gè)容器中，然后通過(guò)振動(dòng)來(lái)使顆粒物在容器內(nèi)均勻分布。當(dāng)樣品振動(dòng)時(shí)，顆粒物會(huì)受到慣性力的作用，從而使天平上的樣品質(zhì)量發(fā)生變化。通過(guò)測(cè)量這種質(zhì)量變化的大小，我們可以計(jì)算出顆粒物的質(zhì)量。

　　振蕩天平法的測(cè)量精度很高，能夠快速準(zhǔn)確地測(cè)量顆粒物的質(zhì)量濃度。此外，振蕩天平法還具有樣品處理簡(jiǎn)便、實(shí)驗(yàn)過(guò)程可控等優(yōu)點(diǎn)。

　　需要注意的是，在進(jìn)行振蕩天平法測(cè)量時(shí)需要注意樣品的堆積和分散情況，以確保顆粒物在容器內(nèi)均勻分布。同時(shí)，對(duì)于不同類(lèi)型的顆粒物和樣品性質(zhì)，可能需要采用不同的振動(dòng)參數(shù)和實(shí)驗(yàn)條件，以獲得準(zhǔn)確可靠的測(cè)量結(jié)果。