[实用新型]大气总悬浮微粒采样器

说明书

大气总悬浮微粒采样器属环保监测领域中用以监测大气中总悬浮微粒质量浓度的观测仪器。总悬浮微粒是指空气动力学当量直径（相当于密度为1克／立方厘米的球体直径）小于100微米的悬浮微粒。质量浓度是指标准状态下单位大气容积所含总悬浮微粒质量。

大气总悬浮微粒采样器的基本构成为：1.采样头，2.采样管道，3.抽气系统，4.临界流喉管稳流器。其它还有噪声消除器等附属部件。采样头的基本功能是收集总悬浮微粒；采样管道为气流通道，两端分别与采样头和抽气机相连接；抽气系统的功能是降低采样管道的气压，使大气能连续不断地进入采样头；整套仪器的工作程序是：启动抽气系统的电动机，带动抽气机（鼓风机或抽气泵），使采样管道产生负压，大气便以一定的流速进入采样头内筒与外筒的间隙向上流动，由速度分选开的总悬浮微粒得以随气流进入，气流在外筒上盖的阻挡和内筒负压作用下由上向下通过内筒及采样膜片，气流穿过膜片小孔，总悬浮微粒滞留在采样膜片上，经24小时后，取下采样膜片即可分析其采样质量，再除以换算成标准状态的气体流量即可求得大气总悬浮微粒质量浓度。由于气流通过临界流喉管稳流器，即串接在采样管道上的狭窄通道，气流速度被设计成临界流速（音速或接近音速），气流速度将不受气路通道上压差变动的影响而自动稳定。噪声消除器装在抽气机的排气通道内，用以消除抽气机运转时所产生的噪音。根据国家环保局《总悬浮微粒采样器技术要求（暂行）》的规定：进入采样头入口的气流速度应为0.3米／秒的恒定值，误差≤±8％；采样器平均无故障时间，对流量≥1立方米／分的大流量采样器，要求不低于800小时，低于1立方米／分的中、小流量采样器要求不低于1500小时；抽气机的噪音，对大流量采样器要求低于70分贝，中、小流量采样器要求低于65分贝；规定取样时间为24小时。

现有技术中，中、小流量总悬浮微粒采样器尚属空白，在大流量领域中美国伟迪公司（Weeding&Associates  Inc）推出的大气总悬浮微粒采样器是最新产品（正在办理美国专利申请），该采样器采用了较先进的临界流喉管稳流器，其优点是可以省去复杂的流量计及其电子稳定装置，结构简单，不需维修。不足之处是流量受温度影响，其影响值与绝对温度的平方根成正比。其它不足的还有：采样头外筒的结构为进气口处的开口为矩形（或方形），与矩形（或方形）截面的内筒形成宽度不均匀的间隙，气流在四角处的速度偏低；外筒上部的封口不均匀，通过矩形开口的一对长边向上呈坡度相同的两面角形，通过一对短边呈直立三角面形，类似房子的上盖，没有明显的筒盖和筒身，由于结构的不均称性，又靠近入口，对气流入口处的气流速度产生另一个不均匀性影响。外筒结构另一个缺点是开口高度与内筒上端基本位于同一水平，在有风吹的条件下，不需采集的大粒径微粒可以直接吹入内筒。尽管有上述缺点，但对大流量采样器还不能作彻底的改革，因为已经使用了多年，为了和过去的数据进行对比，我国环保局规定仍沿用这种“房盖”形外筒。还有所用电动机为直流串激电机，因碳刷磨蚀生成碳粒粉尘进入被采样的大气中，造成人为污染，且要在20天左右更换一次碳刷；抽气采用鼓风机，噪音明显高于70分贝，且其寿命约400小时，远低于我国规定平均无故障时间的要求。

本实用新型的任务是克服现有技术的缺点，重新设计符合国家环保局《总悬浮微粒采样器技术要求（暂行）》规定的、经济实用的大气总悬浮微粒采样器。