[发明专利]一种应用白光LED光源的颗粒物浓度测量装置及方法

说明书

本发明公开一种应用白光LED光源的颗粒物浓度测量装置及方法，包括样气加热气化预处理单元、颗粒物质量浓度测量单元、等速取样控制单元和取样探枪。样气加热气化预处理单元，对采样气进行充分加热气化处理，使满足干烟气和湿烟气(烟气温度低于露点)使用环境条件下，颗粒物质量浓度的在线监测，消除液滴对测量准确度的影响；颗粒物质量浓度测量单元，应用包含了全部连续可见光波长的白光LED作为光源，采用前散射的测量方法，对散射光信号进行处理运算，得出样气颗粒物的质量浓度值；等速取样控制单元，包含变频抽气泵、烟气流速测量装置、等速取样控制器、进样流速测量流量计，形成闭环控制回路，使测量池进样流速实时跟踪烟气流速，实现等速取样。

技术领域

本发明涉及环保行业的数据自动化采集与分析仪器，具体涉及污染物排放监测与测量装置，具体是一种应用白光LED光源的颗粒物浓度测量装置及方法。

背景技术

随着现代工业的发展，环境污染问题逐渐进入人们的视野，特别是近年来我国多地区大范围发生连续雾霾天气，使整个社会对空气污染问题尤其是对悬浮颗粒物的关注程度逐渐增强。悬浮颗粒是指大气中PM1、PM2.5、PM10。等粒径小于100μm的固体微粒。研究表明：颗粒物是造成雾霾天气污染的主要污染物，粒径小于10μm粒径的颗粒物可沉积在上呼吸道，粒径小于2μm的颗粒可进入支气管和肺泡，已经严重污染了大气环境和影响了人类健康。因此，大气悬浮颗粒的准确监测和防控也成为当前迫在眉睫的问题。

目前，国内外针对悬浮颗粒的测量方法主要有微量振荡天平法、β射线吸收法和称重法三种。微量振荡天平法是以锥形元件震荡微量天平原理为基础测量悬浮颗粒物质量浓度，测量灵敏度度较高；但测量成本较高并且受湿度影响较大。β射线吸收法通过测量滤膜上悬浮颗粒物对B射线的吸收强度来计算颗粒物质量浓度，能够实现自动、实时测量；但在测量中使用了放射性同位素，测量受人为影响较大。称重法是我国GB/T 15432—1995标准规定的对颗粒的测量方法，由采样前后颗粒物在滤膜上的重量差和所测量的气体体积计算得到颗粒物的浓度。测量的原理简单，数据可靠，精度高；但时效低，不能实时测量，易引人人工误差。

Mie粒子光散射原理是光散射法颗粒检测的理论依据。当光束入射到颗粒物上时，入射光发生光散射现象。在颗粒物特性一定的情况下，散射光强度与颗粒物质量浓度成线性关系。通过测量散射光强度，依照换算公式可得颗粒物质量浓度。分析可知，光散射法具有测量范围宽，适应性广，偏振光影响误差小、智能化微型化程度较高、可连续实时测量、原理简单、比较实用等优点。

目前已有根据Mie粒子光散射原理，设计的颗粒物浓度测量装置，但都采用单色激光做为光源。根据Mie粒子散射理论分析，悬浮颗粒的散射光强分布受入射光波长、颗粒物直径、颗粒物折射率的影响。因此在颗粒物成分复杂，特别是烟气、工业废气排放监测中，很难实现准确测量。

发明内容

为了克服上述技术的缺陷，本发明的目的是针对颗粒物成分复杂的烟气、工业废气排放监测中，提供一种应用白光LED光源的颗粒物浓度测量装置及方法，该装置是一种能够准确测量排放颗粒物质量浓度连续在线监测装置，并满足干烟气和湿烟气条件下的应用，且实现等速采样。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：