[发明专利]智能恒流个体空气粉尘采样器及恒流控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及劳动保护、卫生防疫监测仪器，特别是用于各种有害气体及粉尘浓度监测的一种智能恒流个体空气粉尘采样器。

背景技术

粉尘采样器广泛应用于劳动保护、卫生防疫部门，用于各种有害气体及粉尘浓度的监测。在环保、冶金、建材、化工、职业病防治…等行业中，通常是用粉尘采样器来评价有粉尘的劳动作业场所的环境，衡量一个劳动作业班粉尘对人体健康的影响，对职业病防治的研究、生产环境、设备的改造提供理论依据。粉尘采样器测量空气中粉尘质量浓度的方法是计重法，其原理是用该粉尘采样器抽取一定体积的含尘空气，粉尘被捕集在质量已知的滤膜上，然后在实验室称量出含尘滤膜的质量，根据下列公式计算出粉尘的质量浓度：

ρ=m2-m1qt×1000]]>

式中：ρ----------粉尘的质量浓度，mg/m³；

m₁-----------滤膜采集粉尘前的质量，mg；

m₂-----------滤膜采集粉尘后的质量，mg；

q -----------采样流量，L/min；

t -----------采样时间，min；

由上式可知，准确测量粉尘质量浓度，在于控制好采样流量和采样时间，采样时间控制比较容易做到，不存在大的问题，关键在于控制采样流量，采样流量的波动，必然导致采气累计体积的误差，由此导致粉尘质量浓度的误差，为了精确计量累计采气体积，提出了恒流采样的课题。原有粉尘采样器大多采用转子流量计计量瞬时采气流量，它存在两个问题，一个是在采样时，当采样器转子流量计调定瞬时流量后，采样器随采样时间的增加，采样头(捕集器)中的滤纸捕集的尘粒增多，气路阻力随之加大，原调定的瞬时流量就会下降，由此带来了采气体积的误差。另一个是采用转子流量计测量，转子流量计不能提供电信号输出，无法实现反馈控制、自动补偿修正，也不能构成闭环控制系统。若选用常规的孔板流量计，在该仪器的低流量范围内，存在精度、分辨率不高，气路阻力大等不足，用质量流量传感器也存在气路阻力大的缺点，且成本高。现有的个体采样器，由于抽气泵脉动抽气，产生气流尖峰，在与其它流量计作流量对比时，由于气流的波动，不易读数对比。

发明内容

本发明的目的是提供一种可自动控制采气流量，累计采气体积计量准确，可精确测量粉尘质量浓度的智能恒流个体空气粉尘采样器及恒流控制方法。

所述智能恒流个体空气粉尘采样器包括采样头、仪器外壳，在仪器外壳内设有进气过滤嘴、抽气泵、气室、单片机、电池，与进气过滤嘴的进气口连接的采样头内装有用于捕集粉尘的滤膜，其特征是：所述采样器还设置有缓冲气容、气容、流量闭环控制电路；气室设置有孔板接嘴，孔板、孔板座、气室膜片、测压口及微差压传感器；微差压传感器的测试端通过软管与气室上的测压口联通，其信号输出端通过放大器、A/D转换器与单片机的一输入端口连接，单片机的输出控制端经气泵控制单元与抽气泵驱动电机的电信号控制端相连。

所述缓冲气容的进气口与进气过滤嘴的出气口联通，其出气口与抽气泵的进气口联通，气容的进气口与抽气泵的出气口联通，其出气口与气室的进气口联通；前述孔板接嘴设在气室壁外侧，孔板座设在气室壁内侧并通过气室壁通孔与孔板接嘴粘接连接，孔板接嘴外端的测压口通过孔板中心阻尼孔及孔板座中心通孔与气室内腔联通，气室膜片与气室内截面密封连接。

所述缓冲气容、气容均由锁紧板、缓冲气容腔、气容压板、两片气容膜片、弹簧组成；两片气容膜片中间夹持弹簧并设置在由锁紧板、气容压板及螺钉组合的空腔内，两片气容膜片之间构成气容腔，其上设有进气口、出气口。

所述流量闭环控制电路包括单片机、微差压传感器、键盘、LCD显示单元、声音告警单元、气泵控制单元及电源；由微差压传感器检测气室出气口被测气体的背压，并将此背压电信号输入到单片机的输入端；单片机的输出端分别与气泵控制单元、LCD显示单元及声音告警单元的输入端连接。

所述气室的出气嘴内设有多个与气室连通的小孔，多个小孔的另一端均与大气联通