[实用新型]一种势阱电压可调的颗粒物粒径谱测量装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及大气环境检测技术领域，具体是一种势阱电压可调的颗粒物粒径谱测量装置。

背景技术

近年来，随着国际发展水平的不断上升，空气环境质量也变得更加恶化，人们对公共健康日益关注，尤其是对大气环境中的颗粒物变得格外重视。来自欧洲的一项研究称，长期接触空气中的污染颗粒会增加患肺癌的风险。另一项报告称，这些颗粒或其他空气污染物的浓度短期内还会上升。欧洲流行病学家发现，肺癌与局部地区的空气污染超细颗粒有明显的关联，因此有必要对环境中的超细颗粒物进行监测。

国际上传统检测颗粒物粒径谱一般采用惯性冲击法、光散射法和过滤法，此类方法很难精准检测300nm以下的细颗粒物。现在国际主流研究方法是通过电迁移原理检测大气细颗粒物，根据不同粒径的电迁移率不一致来分辨出不同粒径的粒子，然后根据捕获的带电量反演出粒子浓度大小，其在原理上没有粒径检测下限。

国际上最主要的公司例如TSI、MSP、Grimm公司的几款基于电迁移测量原理的颗粒物粒径谱测量仪都包括差分电迁移分析仪（DMA），需要零气发生装置或者洁净鞘气发生器，结构复杂，装置体积都比较庞大，无法便携式测量，价格也都很昂贵；通过DMA对各个粒径进行精确扫描来获取粒径谱，其响应时间都在一分钟以上。这类仪器一般只有科研院所或者一些专门的环境监测机构才有，很难向大众推广。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种势阱电压可调的颗粒物粒径谱测量装置，弥补现有细粒子粒径谱测量技术的不足，尤其是解决现有测量仪器体积庞大、结构复杂以及不能实时测量等问题。

本实用新型的技术方案为：

一种势阱电压可调的颗粒物粒径谱测量装置，包括颗粒物检测腔、设置在颗粒物检测腔前端的采样气体入口、均匀嵌入颗粒物检测腔前部侧壁中的若干绝缘块、穿透绝缘块的电离针、与电离针连接的电离高压源、设置在颗粒物检测腔内后部的势阱电压器、与势阱电压器连接的势阱高压源、设置在颗粒物检测腔后端的法拉第杯、设置在法拉第杯内部的多孔金属电极、设置在法拉第杯侧壁上的出气口、与多孔金属电极连接的静电计、与出气口连接的真空泵、其输入端与静电计的输出端连接的控制器、其输入端与控制器的输出端连接的显示器以及与控制器交互式连接的存储器；所述控制器的输出端与电离高压源、势阱高压源和真空泵的输入端连接；所述电离针接入电离高压源的高压后，形成电晕荷电区，所述势阱电压器接入势阱高压源的高压后，形成颗粒物分级区，所述法拉第杯与静电计构成电流检测区。

所述的势阱电压可调的颗粒物粒径谱测量装置，还包括放电电流检测单元，所述放电电流检测单元的输出端与控制器的输入端连接，用于将电离针在电晕放电状态下产生的电流实时反馈给控制器。

本实用新型的有益效果为：

（1）本实用新型与传统的DMA装置有本质区别，无需使用清洁鞘气，没有鞘气入口装置，也无需配套使用零气发生器或者洁净鞘气发生器，简化了测量仪器的结构，降低了装置生产制作成本；

（2）本实用新型能够在很短的时间内获取粒径分布浓度，可用于颗粒物粒径的快速测量场合，如移动源排放尾气颗粒物粒径的实时快速检测；

（3）本实用新型基于粒子电迁移理论，可检测出纳米级别的颗粒物，理论上没有检测粒径下限，同时无需工作液和温控系统且具有更短的响应时间；

（4）本实用新型操作简单、集成度高、数字化显示，同时安装过程也极为方便，适用于携带检测。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型标定时的电流随势阱电压变化图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例进一步说明本实用新型。

如图1所示，一种势阱电压可调的颗粒物粒径谱测量装置，包括颗粒物检测腔1、采样气体入口2、绝缘块3、电离针4、电离高压源5、势阱电压器6、势阱高压源7、法拉第杯8、多孔金属电极9、出气口10、静电计11、真空泵12、控制器13、显示器14、存储器15和放电电流检测单元16。采样气体入口2设置在颗粒物检测腔1的前端；绝缘块3有若干个，均匀嵌入颗粒物检测腔1的前部侧壁中；电离针4的一端穿透绝缘块3进入颗粒物检测腔1的内前部，一端与电离高压源5连接；电离针4接入电离高压源5的高压后，其针尖周边形成电晕荷电区。