CN103149061B - 一种异常环境中个体粉尘采样体积控制*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种异常环境中个体粉尘采样体积控制***，其特征在于：包括滤波个体粉尘采样装置、混合信号处理器，所述个体粉尘采样装置包括采样头、流量传感器和空气泵，采样头连接空气泵，流量传感器设置在采样头和空气泵之间；所述流量传感器、温度及压力传感器、采样时间控制器各自连接至混合信号处理器。本发明与现有技术相比的优点是：通过采样体积控制***获得个体粉尘的实际采样体积，保证个体粉尘采样结果的准确性；设备自动记录并储存不同作业环境中温度和压力的变化曲线，对整个采样过程进行有效地质量控制。
Description
技术领域
本发明涉及一种异常环境中个体粉尘采样体积控制***，属于职业卫生和环境保护领域。
背景技术
目前，国内、国外使用及销售的个体粉尘采样装置主要有抽气泵、时间控制器、流量控制装置组成，在个体粉尘采集方面采用了较高的技术，但因为在一个工作日内，作业人员需要在不同的工作环境中进行现场操作，对作业人员进行个体粉尘采样的过程中可能接触到不同的温度和压力等气象条件，当环境中温度低于5℃或高于35℃、大气压低于98.8kPa或高于103.4kPa时，必须将实际采样体积转换成标准采样体积，如果仍按照流量和采样时间确定的采样体积，则与实际测量值不符，对个体粉尘采样结果影响较大。现有采样器本身及检测人员均无法准确计算采样体积。通过查新及对部分职业卫生专家的咨询，目前国内外尚无一种可以自动对采样体积进行积分累加的个体粉尘采样设备。
发明内容
本发明为了解决现有技术的上述不足，提供了一种异常环境中个体粉尘采样体积控制***。
本发明的上述目的通过以下的技术方案来实现：一种异常环境中个体粉尘采样体积控制***，其特征在于：包括个体粉尘采样装置、混合信号处理器、温度及压力传感器和采样时间控制器，所述个体粉尘采样装置包括采样头、流量传感器和空气泵，采样头连接空气泵，流量传感器设置在采样头和空气泵之间；所述流量传感器、采样时间控制器、温度及压力传感器各自连接至混合信号处理器。
本发明以数据采集处理与驱动控制子***选用混合信号处理器(MSP430)为中心，完成数据采集、处理、采样泵驱动和采样时间控制。
本发明的工作原理为：混合信号处理器(MSP430)采集流量传感器、压力传感器和温度传感器的数据。流量信号、压力信号和温度信号经各自的整形滤波、信号放大电路后，输入混合信号处理器(MSP430)的模拟量-数字量转换(A/D)模块转换为数字量；通过混合信号处理器(MSP430)内部的标准气体积分累加算法处理，采样结束后随即生成最终的采样体积，同时采样时间和温度、压力变化曲线存储至设备中，并通过数字显示装置查询。
本发明采用智能恒流个体粉尘采样装置的采样***及标准气体积分累加的恒流控制算法，通过PID算法动态计算驱动电流，经驱动模块控制采样泵达到控制采样气体流量恒定，在进行个体粉尘采样时，流量设定为2L/min，总体采样时间设定为8小时，而采样体积控制***则根据环境中的温度、压力和个体采样***的流量经积分计算后得出的实际采样体积。
采样体积控制***采用混合信号处理器，作业人员佩戴个体粉尘采样装置正常巡检的过程中，温度及压力传感器自动识别作业环境中的温度和湿度，当作业环境中的温度在-5℃～35℃、压力在98.8kPa～103.4kPa时，个体粉尘采样装置自动记录采样持续时间，并根据流量和采样时间计算采样体积，当作业环境中的温度在低于-5℃或高于35℃、压力低于98.8kPa或高于103.4kPa时，流量传感器、温度及压力传感器将某个时间点i采集到的流量、作业环境中的温度和压力经过电信号输送至混合信号处理器，将温度和压力的数值通过换算公式：计算出时间点i的标准采样体积，其中Voi为时间点i的标准采样体积，Vti为时间点i的实际采样体积，由流量和采样时间获得，并自动记录异常环境状态下的采样持续时间，按照时间加权公式计算异常温度和压力状态下的采样体积，即：
整个采样过程的实际采样体积等于温度和压力正常状态的采样体积加上异常环境状态下的采样体积。
本发明与现有技术相比的优点是：通过采样体积控制***获得个体粉尘的实际采样体积，保证个体粉尘采样结果的准确性；设备自动记录并储存不同作业环境中温度和压力的变化曲线，对整个采样过程进行有效地质量控制。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的中控计算机控制软件流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步详述：
如图1所示，一种异常环境中个体粉尘采样体积控制***，其特征在于：包括个体粉尘采样装置1、混合信号处理器2、温度及压力传感器3和采样时间控制器4，所述个体粉尘采样装置1包括采样头11、流量传感器12和空气泵13，采样头11连接空气泵13，流量传感器12设置在采样头11和空气泵12之间；所述流量传感器12、采样时间控制器4、温度及压力传感器3各自连接至混合信号处理器2。
如图2所示，本发明由个体粉尘采样***和采样体积控制***组成；个体粉尘采样***和采样体积控制***作为相对独立的两个部分分别进行测量；两套***各部分传出的电信号均以MSP430混合信号处理器为中心分别进行处理。
本发明采用智能恒流个体粉尘采样装置的采样***及标准气体积分累加的恒流控制算法，通过PID算法动态计算驱动电流，经驱动模块控制采样泵达到控制采样气体流量恒定，在进行个体粉尘采样时，流量设定为2L/min，总体采样时间设定为8小时，而采样体积控制***则根据环境中的温度、压力和个体采样***的流量经积分计算后得出的实际采样体积。
采样体积控制***采用混合信号处理器，作业人员佩戴个体粉尘采样装置正常巡检的过程中，温度及压力传感器自动识别作业环境中的温度和湿度，当作业环境中的温度在-5℃～35℃、压力在98.8kPa～103.4kPa时，个体粉尘采样装置自动记录采样持续时间，并根据流量和采样时间计算采样体积，当作业环境中的温度在低于-5℃或高于35℃、压力低于98.8kPa或高于103.4kPa时，流量传感器、温度及压力传感器将某个时间点i采集到的流量、作业环境中的温度和压力经过电信号输送至混合信号处理器，将温度和压力的数值通过换算公式：计算出时间点i的标准采样体积，其中Voi为时间点i的标准采样体积，Vti为时间点i的实际采样体积，由流量和采样时间获得，并自动记录异常环境状态下的采样持续时间，按照时间加权公式计算异常温度和压力状态下的采样体积，即：
整个采样过程的实际采样体积等于温度和压力正常状态的采样体积加上异常环境状态下的采样体积。
上述的具体实施方式只是示例性的，是为了更好的使本领域技术人员能够理解本专利，不能理解为是对本专利包括范围的限制；只要是根据本专利所揭示精神的所作的任何等同变更或修饰，均落入本专利包括的范围。
Claims (1)
1.一种异常环境中个体粉尘采样体积控制***，其特征在于：包括个体粉尘采样装置、混合信号处理器，所述个体粉尘采样装置包括采样头、流量传感器和空气泵，采样头连接空气泵，流量传感器设置在采样头和空气泵之间；所述流量传感器、温度及压力传感器、采样时间控制器各自连接至混合信号处理器；该***采用标准气体积分累加的恒流控制算法，当作业环境中的温度在-5℃～35℃、压力在98.8kPa～103.4kPa时，个体粉尘采样装置自动记录采样持续时间，并根据流量和采样时间计算采样体积，当作业环境中的温度在低于-5℃或高于35℃、压力低于98.8kPa或高于103.4kPa时，流量传感器、温度及压力传感器将某个时间点i采集到的流量、作业环境中的温度和压力经过电信号输送至混合信号处理器，将温度和压力的数值通过换算公式：计算出时间点i的标准采样体积，其中Voi为时间点i的标准采样体积，Vti为时间点i的实际采样体积，由流量和采样时间获得，并自动记录异常环境状态下的采样持续时间，按照时间加权公式计算异常温度和压力状态下的采样体积，即：
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