[发明专利]空气中悬浮纤维浓度的测量装置

说明书

本申请是1996年11月4日提交的名称为“空气中悬浮纤维尺寸的测量装置”(Device For Measuring The Dimension Of A Airborne Fiber)序列号为No.08/743,554的美国专利申请和1996年11月4日提交的序列号为No.08/743,555的美国专利申请的接续申请，这两份申请同样转让给了本受让人，在此引入作为参考。

本发明涉及用于预测空气中悬浮纤维浓度的方法和装置，并特别涉及能够分辨可呼吸纤维与非纤维颗粒或不可呼吸纤维的装置。

目前，存在两种基本的监测空气中悬浮纤维浓度的方法。在第一种方法中，将空气中悬浮纤维收集在一个过滤器中。通过显微技术或化学方法对该过滤器进行分析，以确定所存在纤维的种类并估算空气中悬浮纤维的浓度。此方法存在如下缺点：信息获得滞后，费力耗时，不方便，每个样品的成本高，并且缺乏精度。而且，其纤维的识别一般通过目测进行，从而增加了特殊种类的空气中悬浮纤维测量的不确定性。

在第二种方法中，空气中悬浮纤维的实时浓度是采用光学技术确定的，其中对经由通过光源旁的纤维衰减的光进行分析。然而，大部分此类装置不能区分不同种类的空气中悬浮纤维，尤其不能提供潜在可呼吸纤维特别是小玻璃纤维的精确测量。

由于空气中悬浮的石棉纤维引起严重健康问题，近来的实时空气中悬浮纤维监测仪一般侧重于有选择地确定含有石棉和其它纤维的空气样品中的石棉纤维浓度。因为石棉纤维呈现顺磁特性，所以一些已有装置优选采用例如随时间变化的电四极场，混合电场/磁场，或兼用两者来使石棉纤维对准并振动。此种诱发的振动会产生使入射光散射的特性，从而识别出振动纤维即是石棉。也可采用静电技术。用于测量空气中悬浮粒子浓度的这种装置和方法的例子可参见如下文献：Chubb的题为“分析悬浮粒子的装置”(Apparatus for Analyzing SuspendedParticles)的美国专利No.3,692,412(1972)、Lillienfeld的题为“实时监测石棉的方法和装置”(Method and Apparatus for Real-timeAsbestos Monitoring)的美国专利No.4,940,327(1990)、以及Lillienfeld的题为“确定和输出空气中悬浮粒子浓度的系统和方法”(System andMethod for Determining and outputting Airborne Particle Concentration)的美国专利No.5,319,575(1994)。还参见MIE公司(Billerica，MA)的FM-7400型MIE纤维监测仪用户手册(MIE Fiber Monitor ModelFM-7400 User’s Manual)。

然而，因为包括诸如玻璃纤维等潜在有害的可呼吸纤维通常不存在顺磁特性，所以这类方法不适合。因而，需要一种空气中悬浮纤维浓度的测量装置，它能够实时地精确确定空气样品中悬浮的可呼吸纤维浓度，而无需静电、磁性或混合电磁性的部件。

另外，Lillienfeld装置比较复杂，仅能探测给定样品中少量百分比的纤维，并且如果样品中纤维浓度较低或者不能反映空气流中的纤维浓度，则会产生测量误差。因此需要一种在纤维总体中进行更大量采样并且在低浓度时读数精确的纤维浓度测量装置。

本发明提供了一种用于测量在含纤维的空气样品中的空气中悬浮纤维浓度的装置和方法。其优选装置包括用于向空气样品中至少一部分纤维提供层流的流动装置。于是可用光源照射这些层流纤维以产生散射光。接着对一部分散射光进行探测，以产生一个输出，根据该输出测量出纤维浓度数值。另外，可采用分离装置预选出具有特定尺寸的纤维，以便例如只测量可呼吸纤维。本发明提供了一种在例如玻璃隔层或玻璃纤维板制造工厂中的测量工作环境中的可呼吸纤维的廉价方法。

在本发明一个更为详细的实施例中，提供了一种用于分析具有可呼吸纤维和不可呼吸纤维或非纤维颗粒，或者兼而有之的空气的装置。该装置包括分离装置，用于从不可呼吸纤维中有选择地去除可呼吸纤维，以产生含有排列好的可呼吸纤维的过滤空气样品。然后对这些排列好的纤维进行照明以产生散射光，该散射光由光探测器采集而产生电输出。该装置还包括用于根据光探测器的输出提供可呼吸纤维浓度估算的处理装置。

此处所参照的并构成本说明书一部分的附图，示出了本发明装置的优选实施例，并且与说明书一起，用于解释本发明的原理。

图1为本发明的空气中悬浮纤维浓度测量装置的示意图。

图2为本发明的探测器的一个优选实施例示意图。