[发明专利]一种基于光散射法的PM2.5监测仪校准方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及测试技术领域，尤其是涉及一种用于PM2.5监测仪浓度校准的方法和 装置。

背景技术

颗粒物(particulatematter)PM2.5指的是环境空气中空气动力学当量直径≤2.5 μm的颗粒物，也称为细颗粒物。空气中的PM2.5会通过下呼吸道对人体健康造成很大伤害。 此外PM2.5还是大气灰霾产生的重要原因之一，当PM2.5质量浓度超过75μg/m3,导致能见度 降低，出现灰霾现象，影响正常的交通与生活。目前全国各地均在进行空气质量自动监测站 的建设与PM2.5监测设备的采购，部分地区已开始对外公布PM2.5日均值数据。我国对于 PM2.5自动监测仪器未出台相应标准，市场上主流的自动监测仪器测量原理与性能指标也 不完全一致。一些进口仪器已通过美国环保署(USEPA)的自动等效方法(EQPM)认证，而国 产的仪器则未有相关认证或仪器性能证明。由于PM2.5监测技术存在差异，不同原理PM2.5 自动监测仪器性能指标不一致。目前PM2.5自动监测仪器大多采用滤膜称重法进行校准。称 重法需要18h以上累积测量，并且经过24h平衡，单次测量时间长，操作过程繁琐，效率低下。 中国专利申请公布号CN104020089A，申请公布日2014年9月3日，名称为“一种PM2.5监测仪 校准方法”的发明专利申请文件，提供了一种PM2.5监测仪校准方法。它包括如下步骤：气溶 胶发生器制备不同尺寸的气溶胶，分别通过每条对应通道进入其管路的混合箱与洁净空气 混合，将生成的气溶胶稀释到所需浓度；稀释的气溶胶进入公共管路后分流，一部分通过 PM25监测仪，多次测量PM2.5气溶胶的浓度并取平均值，另一部分依次通过前置粒径谱仪、 PM25切割器和后置粒径谱仪，多次测量PM25气溶胶的浓度并取平均值；通过比较两条管路 的平均值，对PM25监测仪进行校准。这种校准是采用粒径谱仪测量气溶胶浓度的方式校准 PM2.5监测仪，需要两台粒径谱仪，成本较高。粒径谱仪和PM2.5监测仪分别位于两条管路 中，由于混合箱出来的气溶胶浓度存在随机波动，达到两条管路后浓度状态不一致将会导 致校准结果产生偏差。

发明内容

为了解决现有技术存在PM2.5监测仪校准过程复杂，校准效率低，难以溯源到质量 基准的技术问题，本发明提供一种基于光散射法的PM2.5监测仪校准装置及方法，达到实现 实时在线测量，测量速度快、灵敏度高、重复性好、成本低、能够连续测定的目的。

本发明的技术方案是：一种基于光散射法的PM2.5监测仪校准方法，它包括以下步 骤：Y轴方向的气溶胶气体流与X轴方向的激光光束垂直相交形成光敏区，在光敏区的气溶 胶颗粒群产生的散射光经Z轴方向球面反射镜反射汇聚到光电倍增管，将光信号转化为电 信号；依据累计电压与气溶胶颗粒群累计质量成正比关系得到气溶胶颗粒的总质量；将被 检PM2.5监测仪的采样体积作为标准体积，气溶胶颗粒物总质量与标准体积之比得到标准 质量浓度；读取被检PM2.5监测仪的浓度显示值，与标准质量浓度比较得到误差值；由误差 值判断被检PM2.5监测仪是否合格。基于光散射技术测量颗粒物质量浓度的方法校准PM2.5 监测仪质量浓度值，灵敏度高，检测准确；检测速度快，操作简单省时，提高检测效率；可溯 源至质量基准，可以实现在线校准，节约检测成本。

作为优选，在光敏区的激光光束为一字形光束；能够得到较好的信噪比。

作为优选，气溶胶气体流外包裹有鞘气；避免气溶胶颗粒物粘壁造成颗粒损失，确 保检测准确。

作为优选，气溶胶气体流进入被检PM2.5监测仪同时还有补充气体进入；使得气流 量恒定，确保检测准确。

作为优选，激光器为半导体激光器，发射功率为8—15mW；能够得到较大浓度测量 的范围。

一种基于光散射法的PM2.5监测仪校准装置，它包括依次连接的单分散气溶胶发 生器、检测模块、混合室，检测模块设有出气管Ⅰ、混合室设有出气管Ⅱ，出气管Ⅰ插入出气管 Ⅱ中且出气管Ⅰ外壁与出气管Ⅱ内壁留有间隙，出气管Ⅱ侧方混合室还设有补充气进气管， 出气管Ⅱ连接有被检PM2.5监测仪，被检PM2.5监测仪连接有抽气泵；结构简单合理、成本 低，便于维护。