[发明专利]一种实现自动等速恒流采集流动气体内的不同粒径颗粒物的采样器

说明书

技术领域

本发明涉及一种流动气体中颗粒物的采样装置，特别涉及一种实现自动等速恒流采集流动气体内的不同粒径颗粒物的采样器，属于环保监测领域。

背景技术

从烟气中采集烟尘颗粒物的方法，是采用等速采样的原理，采样器工作时选用流速范围内相适用的采样嘴，将采样嘴置于排气管道中，正对气流方向，使采样嘴的采样流速与该采样点位处的气体流速值V_s相等。与此同时，抽取一定量的含尘气体，根据过滤器上所采集到的颗粒物的量和采样气体的体积，计算出排气中颗粒物浓度。但此采样方法，不能将烟尘中的颗粒物按粒径大小进行分级采集。所采集的样品中，含有大小不同的颗粒物。

在环境空气中，采集PM_2.5等颗粒物样品时，需借用专门设计的颗粒物粒径分级器(简称颗粒物切割器)和采样器。当含尘气流以设计的切割点流速，恒速的通过颗粒物切割器时，不同粒径的颗粒物因惯性大小不同被分离，气流中的PM_2.5颗粒物样品，经切割器分离后被收集在过滤器(滤膜或滤筒)上。

从含尘气流中采集PM_2.5颗粒物样品，是环境保护的新需求，如监测废气排放管道中PM_2.5颗粒物的排放量、沙尘暴中PM_2.5颗粒物的浓度、在低空中用飞行器航测气溶胶等，但由于现有的技术与新的需求存在矛盾，现有技术及仪器均不能满足其要求，主要原因是：从含尘气流中采样PM_2.5样品，须在等速采样下进行采样，由于采样点位的气体流速会经常变化，进入采样嘴的气体流速在单片机控制下也跟踪其变化而变化，以符合等速采样的要求，但变化的气体流速不符合PM_2.5切割器的工作点流量对气流速度要求恒定的技术条件。所以，用烟尘采样器只能采用采集“总尘”样品，分离不出PM_2.5样品；现有的PM_2.5采样器，只能进行恒流采样，没有等速采样功能，所以也不适用于采集流动气体中的PM_2.5样品，综上所述，现有的采样器均不能满足从含尘气流中等速采集PM_2.5样品的需求。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种实现从流动气体中采集颗粒物的采样器，适用于采集含尘气流中PM_2.5样品。当采用不同颗粒物切割器时，还可从含尘气流中采集TSP、PM₁₀、PM₅、PM₁等颗粒物样品。

本发明采用如下技术方案：

一种实现自动等速恒流采集流动气体内的不同粒径颗粒物的采样器，包括：采样嘴、Q气路、q气路、单片机、外接检测装置、外接设备和后端气路；

所述Q气路包括颗粒物切割器、Q气路流量传感器和过滤器；

所述q气路包括q气路压力传感器、q气路流量传感器、q气路温度传感器和流量调节阀；

所述外接检测装置包括流速仪、大气压力传感器和温度传感器；

所述外接设备包括键盘、显示器和打印机；

所述后端气路包括抽气泵、电磁阀和排气口；

所述q气路与Q气路的前端通过进气三通并联于所述采样嘴的后端；所述q气路与Q气路的末端通过排气三通并联于所述抽气泵的进气端；

所述Q气路流量传感器、抽气泵、电磁阀、流速仪、大气压力传感器、温度传感器、键盘、显示器、打印机、q气路压力传感器、q气路流量传感器、q气路温度传感器和流量调节阀分别与所述单片机电连接；

采样时，流速仪、大气压力传感器和温度传感器将测得的采样点位的气体流速值V_s、压力、温度数据传至单片机；

单片机根据所述采样嘴的直径，以及等速的采样流速V_s’，计算出等速采样流量Q_r

根据Q气路流量传感器和q气路流量传感器所测得流量值传送到单片机，由单片机控制抽气泵的转速和流量调节阀开度的大小，使通过Q气路的气体流量值Q等于该气路中颗粒物切割器的工作点流量并维持恒流；使通过q气路的气体流量值q＝Q_r-Q，并随采样点位的流速变化而相对变化；即通过采样嘴的气体流量Q_r＝Q+q；