光散射法粉塵濃度檢測(cè)的探討

時(shí)間：2019-11-30作者：蘇州鴻基潔凈科技股份有限公司瀏覽：57

1.概述

粉塵顆粒的范圍很廣泛，顆粒大小從納米級(jí)到數(shù)千微米范圍，它們對(duì)環(huán)境污染、能源消耗、人類健康、產(chǎn)品質(zhì)量、生物生長(zhǎng)、疾病防控、氣候變化等都有很重大影響。對(duì)粉塵顆粒大小、數(shù)量或濃度的測(cè)量在國(guó)民活動(dòng)中具有非常重要的意義，也是需要得到廣泛推廣、運(yùn)用和優(yōu)化的技術(shù)。

2.光散射法粉塵顆粒檢測(cè)原理

粉塵顆粒檢測(cè)方法有多種：稱重法，光閃射法，β射線法，微量振蕩天平法等等。這幾種方法中，光散射法具有檢測(cè)速度快速、重復(fù)性好、數(shù)據(jù)處理及時(shí)等優(yōu)勢(shì)，在粉塵濃度檢測(cè)中得到廣泛運(yùn)用。

光散射是指光線通過不均勻的介質(zhì)而偏離其原來的傳播方向并散開到所有方向的現(xiàn)象。

粉塵顆粒通過光照射時(shí)會(huì)產(chǎn)生散射光，顆粒大時(shí)散射光信號(hào)強(qiáng)，散射光光強(qiáng)與顆粒粒徑成正比。當(dāng)光波在懸浮有顆粒的空氣中穿過時(shí)，會(huì)有折射和吸收等特性而出現(xiàn)能量耗散，光強(qiáng)而達(dá)到衰減?？捎肂LBL定律描述：


3.不同環(huán)境狀態(tài)下的粉塵濃度檢測(cè)方法

根據(jù)以上光散射粉塵濃度檢測(cè)原理，不同的粉塵濃度的光學(xué)特性不同，所以檢測(cè)方法不一樣。

3.1低濃度粉塵顆粒檢測(cè)

在潔凈空氣中，懸浮的顆粒濃度較低，當(dāng)光線照射到采樣的流動(dòng)空氣時(shí)，懸浮的顆粒會(huì)貫穿過設(shè)計(jì)為較窄小的光線，光電傳感器檢測(cè)到每個(gè)顆粒的光能量E并將光能轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，根據(jù)式（2），電信號(hào)的強(qiáng)度與顆粒大小C散射界面成正比，電信號(hào)的數(shù)量即是顆粒數(shù)量，按式（6）可計(jì)算出顆粒數(shù)濃度。

在潔凈的空氣環(huán)境中，因單個(gè)顆粒的E非常小，消光系數(shù)K非常小，所以顆粒濁度τ來評(píng)價(jià)環(huán)境。只能以顆粒大小和數(shù)量來衡量環(huán)境狀態(tài)。這種檢測(cè)儀器一般采用塵埃粒子計(jì)數(shù)器來檢測(cè)空氣環(huán)境中懸浮顆粒的大小和數(shù)量。

3.2高濃度多分散粉塵顆粒檢測(cè)

在較高粉塵濃度的空氣中，因懸浮的顆粒間距很小，有的甚至?xí)丿B，光學(xué)厚度T＞0.1，在光照射下顆粒會(huì)出現(xiàn)復(fù)散射，這種環(huán)境檢測(cè)顆粒直徑和顆粒數(shù)誤差很大，只能檢測(cè)環(huán)境顆粒的濁度τ。

當(dāng)光線照射到采樣的流動(dòng)空氣時(shí)，懸浮的顆粒會(huì)一批一批的穿過設(shè)計(jì)為較窄小的光線，光電傳感器檢測(cè)到的是顆粒群的光能量E并將光能轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，根據(jù)式（4），電信號(hào)的強(qiáng)度與顆粒群的消光能力C消光截面成正比 ，電信號(hào)的量即是顆粒的總濁度τ，按式（7）可計(jì)算出顆粒濁度。

在濃度檢測(cè)時(shí)，盡量合理設(shè)計(jì)光通過介質(zhì)的距離，盡量減小光學(xué)厚度T，通過校準(zhǔn)可很準(zhǔn)確檢測(cè)出體積濃度。這種環(huán)境一般采用粉塵檢測(cè)儀來檢測(cè)環(huán)境的單位體積內(nèi)粉塵的體積（ml/m3）或單位體積內(nèi)粉塵的質(zhì)量（mg/m3）。

如果在空氣環(huán)境顆粒較高濃度的情況下必須檢測(cè)顆粒大小和顆粒數(shù)時(shí)，可采用潔凈空氣稀釋辦法，將顆粒濃度高的空氣按流量比例稀釋為含塵濃度較低的空氣，采用塵埃粒子計(jì)數(shù)器檢測(cè)顆粒大小和數(shù)量，將檢測(cè)結(jié)果再乘以稀釋比，就可還原為較高環(huán)境的顆粒粒徑和數(shù)量。這種檢測(cè)方法因被檢測(cè)的空氣經(jīng)過的環(huán)節(jié)較多，誤差會(huì)較大。

4.結(jié)論

（1）對(duì)于潔凈環(huán)境，粉塵濃度較低，一般采用塵埃粒子計(jì)數(shù)器來檢測(cè)環(huán)境的懸浮顆粒大小和數(shù)量。

（2）對(duì)于較高濃度粉塵環(huán)境，一般采用粉塵檢測(cè)儀來檢測(cè)空氣環(huán)境的粉塵體積濃度或質(zhì)量濃度。也可采用稀釋器的辦法將被測(cè)空氣稀釋后檢測(cè)顆粒大小和數(shù)量。


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