CN209485926U - 一种基于β射线法的大气颗粒物在线监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于β射线法的大气颗粒物在线监测装置，包括采样室和真空泵，所述采样室一端连接进气口，其另一端连接出气口；所述采样室的上部连接探测器，其下部连接β射线源；纸带穿过采样室，位于探测器和β射线源之间，所述纸带一端连接走纸主动轮，其另一端连接走纸被动轮；所述探测器、β射线源和纸带的斑点在一条直线上；所述采样室还连接有压力传感器和温湿度传感器，所述压力传感器和温湿度传感器的探头位于采样室内。本实用新型通过监控采样室的温度和压力改变，分别对温度和压力的变化进行计数补偿修正，从而极大的提高了颗粒物浓度在线测量的准确性，对大气颗粒物浓度的在线实时测量具有重要的意义。

Description

一种基于β射线法的大气颗粒物在线监测装置

技术领域

本实用新型涉及大气在线检测领域，尤其涉及基于β射线法的大气颗粒物在线监测装置。

背景技术

空气中的颗粒物是大气污染的主要原因，尤其是PM10（直径小于等于10微米的颗粒物）和PM2.5（直径小于等于2.5微米的颗粒物）可吸入颗粒物会对人体的健康造成影响。所以大气中颗粒物的检测对环境治理和保护人体健康有重要的意义。

β射线法是一种基于辐射衰减的探测方法。当β射线穿过收集有颗粒物的滤纸时能量衰减，通过探测器探测到能量衰减前后的探测值，可以计算出颗粒物的浓度。随着对颗粒物监测数据实时性的要求越来越高，需要在采集颗粒物的同时，用β射线法对颗粒物浓度进行测量。然而，作为民用的环境监测仪器，β射线的能量是较低的。气体作为β射线的吸收介质，当β射线能量较低时，气体密度的变化会影响探测器对β射线的计数。然而在采样时，根据气体状态方程，采样室内压力和温度的变化，会影响采样室内气体密度的改变，进而影响探测器对β射线的计数，这在一定程度上影响了颗粒物浓度测量的准确性。

实用新型内容

本实用新型的目的是解决采用β射线法测量颗粒物浓度时，采样室的压力、温度的变化会影响采样室内空气的密度的变化，而空气密度的改变又会影响探测器的计数，从而影响颗粒物浓度测量的准确性的问题，提供一种基于β射线法的大气颗粒物在线监测装置。

本实用新型采用的技术方案是：一种基于β射线法的大气颗粒物在线监测装置，包括采样室和真空泵，所述采样室一端连接进气口，其另一端连接出气口；所述采样室的上部连接探测器，其下部连接β射线源；纸带穿过采样室，位于探测器和β射线源之间，所述纸带一端连接走纸主动轮，其另一端连接走纸被动轮；所述探测器、β射线源和纸带的斑点在一条直线上；所述采样室还连接有压力传感器和温湿度传感器，所述压力传感器和温湿度传感器的探头位于采样室内。

作为本实用新型的进一步改进，所述采样室外侧固接有支架，所述支架上分别安装有探测器、β射线源、温湿度传感器和压力传感器。

本实用新型采用的有益效果是：本实用新型通过监控采样室的温度和压力改变，分别对温度和压力的变化进行计数补偿修正，从而极大的提高了颗粒物浓度在线测量的准确性，对大气颗粒物浓度的在线实时测量具有重要的意义。

附图说明

图1为本实用新型示意图。

图中所示：1 进气口，2 探测器，3 纸带，4 走纸主动轮，5 温湿度传感器，6 β放射源，7 出气口，8 压力传感器，9 走纸被动轮。

具体实施方式

下面结合图1，对本实用新型做进一步的说明。

如图1所示，一种基于β射线法的大气颗粒物在线监测装置，包括采样室和真空泵，所述采样室一端连接进气口1，其另一端连接出气口7；所述采样室的上部连接探测器2，其下部连接β射线源6；纸带3穿过采样室，位于探测器2和β射线源6之间，所述纸带3一端连接走纸主动轮4，其另一端连接走纸被动轮9；所述探测器2、β射线源6和纸带3的斑点在一条直线上；

所述采样室还连接有压力传感器8和温湿度传感器5，所述压力传感器8和温湿度传感器5的探头位于采样室内。

空气从纸带上方的进气口流入，从纸带下方的出气口流出，空气中的颗粒物被过滤到纸带上，走纸主动轮和走纸被动轮用来带动纸带走纸，当一个斑点采样结束后，走纸主动轮带动纸带走纸到下一个斑点，开始新的周期。压力传感器用来测量采样室的压力，由于真空泵将采样室抽为负压，采样室的压力要小于环境大气压。温湿度传感器用来测量采样室的温度和湿度；

上述的颗粒物浓度在线监测装置，可实时在线测量。整个***一边抽气，一边对颗粒物进行探测器计数。

根据气体状态方程，，，,其中P为气体压强，M为气体摩尔质量，ρ为气体密度，R为气体常数，T为气体温度。从公式可以看出，在采样时采样室内压力和温度的变化，会影响采样室内气体密度的改变，而气体密度的变化会影响探测器对β射线的计数，这在一定程度上会影响颗粒物浓度测量的准确性。

本装置中，探测器、采样斑点、β射线放射源在一条直线上，采样气体从近期口流入，气体中的颗粒物被过滤到纸带上，形成采样斑点。探测器测量记录斑点采样前和采样后的计数值，温湿度探测器和压力探测器分别记录采样前后的温度值和压力值，从而对采样室内温度和压力的变化进行计数补偿修正，结合***参数即可计算出当前颗粒物浓度。

上述的颗粒物浓度在线监测方法，其特征在于采样室内温度和压力改变时，分别对温度和压力的变化进行计数补偿修正，从而极大的提高了颗粒物浓度在线测量的准确性，对大气颗粒物浓度的在线实时测量具有重要的意义。

实施例1，在真空泵的作用下，空气从进气口1流入采样室，再从出气口7排出，空气中的颗粒物被过滤到纸带3上；纸带3穿过采样室，安装在探测器2和β射线源6之间。探测器2和β射线源6安装在支架上，并且探测器2、β射线源6和纸带3斑点在一条直线上；温湿度传感器5和压力传感器8安装在支架上，探头置于采样室内部，分别探测采样室内部的温湿度和压力。

随着空气不断流入，颗粒物逐渐累积，在采样的同时探测器记录当前的探测器计数N1，温度传感器记录当前的温度值T1，压力传感器记录当前的压力值P1；一段时间间隔后，再次记录探测器计数N2、温度值T2、压力值P2。

β射线能量较低时，气体作为β射线的吸收介质，气体密度的变化会影响探测器对β射线的计数。如果采样室温度升高，气体密度是减小的，此时探测器计数会变大；如果采样室压力变大，气体密度是变大的，此时探测器计数会变小；因此必须对由采样室内温度和压力变化引起的计数的变化进行修正。

修正后的计数值其修正公式为N2+( T1-T2)*X1+(P1-P2)*X2，其中采样室温度引起计数变化的系数X1、采样室压力引起计数变化的系数X2分别由实验获得。具体测得方法如下：首先固定采样室压力不变，温度改变，得到计数变化即为X1，固定采样室温度不变，压力改变，得到计数变化即为X2。

根据N1和修正后的N2，结合***参数即可计算出当前颗粒物的浓度。由计数值结合***参数计算当前颗粒物浓度为现有技术，此处不做累述。

将三台使用本装置测得的PM10数据，与手工法测得的PM10数据做线性拟合。表一为采用本实用新型的装置采集的数据与手工测量数据进行线性拟合的结果，表二为未采用本实用新型的装置采集的数据与手工测量数据进行线性拟合的结果，可以看出采用本实用新型的数据要远远好于未进行温度压力修正的数据，大大提高了颗粒物浓度在线测量的准确性。

本实用新型通过监控采样室的温度和压力改变，分别对温度和压力的变化进行计数补偿修正，从而极大的提高了颗粒物浓度在线测量的准确性，对大气颗粒物浓度的在线实时测量具有重要的意义。

本领域技术人员应当知晓，本实用新型的保护方案不仅限于上述的实施例，还可以在上述实施例的基础上进行各种排列组合与变换，在不违背本实用新型精神的前提下，对本实用新型进行的各种变换均落在本实用新型的保护范围内。

Claims (2)

1.一种基于β射线法的大气颗粒物在线监测装置，包括采样室和真空泵，其特征是所述采样室一端连接进气口（1），其另一端连接出气口（7）；所述采样室的上部连接探测器（2），其下部连接β射线源（6）；纸带（3）穿过采样室，位于探测器（2）和β射线源（6）之间，所述纸带（3）一端连接走纸主动轮（4），其另一端连接走纸被动轮（9）；所述探测器（2）、β射线源（6）和纸带（3）的斑点在一条直线上；

所述采样室还连接有压力传感器（8）和温湿度传感器（5），所述压力传感器（8）和温湿度传感器（5）的探头位于采样室内。

2.根据权利要求1所述的一种基于β射线法的大气颗粒物在线监测装置，其特征是所述采样室外侧固接有支架，所述支架上分别安装有探测器（2）、β射线源（6）、温湿度传感器（5）和压力传感器（8）。