基于振荡天平技术的大气颗粒物pm10浓度连续监测系统设计

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第2卷第5期大气与环土1、境光尤学罕学罕报于艮Vo1l．2No．52007年9月JOURNALOFATMOSPHERICANDENVIRONMENTALOPTICSSep．2007r⋯一⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯‘i环境光学⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯基于振荡天平技术的大气颗粒物PMIO浓度连续监测系统设计陆钒，刘建国，陆亦怀，詹锴，王亚萍，陈军(中国科学院安徽光学精密机械研究所环境光学与技术重点实验室，安徽合肥230031)摘要：在对比了几种大气颗粒物监测方法的基础上，提出了振荡天平大气颗粒物在线监测方法(TEOM)，设计

2、实现了基于振荡天平法的大气颗粒物监测仪，详细介绍了谐振式质量传感器和基于DSP的控制单元。给出了仪器的校准过程和实验数据，数据表明该监测仪能够连续、准确地测量大气颗粒物的质量浓度。关键词：锥形振荡管微质量天平；大气颗粒物；监测仪中图分类号：X83文献标识码：A文献编号：1673—6141(2007)05—0361—05DesignofReal—timeAmbientParticulateMonitoringSystemBasedonTEOMTechnologyLUFan，LIUJian—guo，LUYi—huai，ZHANKai，WANGYa-ping，CHE

3、NJun(KeyLaboratoryofEnvironmentOpticsandTechnology，AnhuiInstituteofOpticsandFineMechanicsChineseAcademyofSciences，Hefei230031，China)Abstract：Severalmonitoringmethodsofambientparticulatearecompared，andambientparticulatemoni—toringmethodbasedonTEOM(taperedelementoscillatingmicrobalanc

4、e)ispresented．TEOMmonitoringinstrumentisdesignedandrealized．ResonancemasssensorandDSP—basedcontrolunitareintroducedindetail．Thecalibrationprocessisdescribedandexperimentaldataareobtained．Theresultsshowthatthismonitoringinstrumentcanmeasureparticulatemassconcentrationscontinuouslywit

5、hhighprecision．Keywords：taperedelementoscillatingmicrobalance；particulate；monitoringinstrument1引越来越大。而在污染大气的众多污染物中，大气颗粒物已经逐渐取代NO2成为人类健康的最主要危害。大气颗粒物对人类健康影响的大小主要与其粒随着工业的发展，空气污染对人类健康的危害收稿日期：2006—12—08；修改日期：2007-05—17基金项目：城市空气质量自动监测系统关键技术及集成设备研制(2002AA641020)E—mail：lufan@aiofm．ac．an维普资讯

6、http://www.cqvip.com362大气与环境光学学报2卷子直径及成分有关。为了确定，在实际应用时只要测量到振动一般直径大于10m的颗粒物滞留在鼻腔及体的初始振荡频率与结束振荡频率，即可由公式(2)咽喉部，对健康威胁较小；直径小于10m而大算出振动体的质量变化量。而振荡体的弹性常数于2．5m(PMIO)的颗粒物大部分通过咽喉进入肺可以由已知质量的物体通过公式(3)来标定。根据部；而直径小于2．5m(PM2．5)的颗粒物可以进入振动原理可设计如下振动系统来测量大气颗粒物的肺泡。可见直径小于10m的大气颗粒物即PM10质量浓度。和PM2．5对人类健康的危

7、害最大[2-3]。气流方向目前现有的大气颗粒物监测方法分为两类：第滤膜一类系统即传统的滤膜采样，之后天平称重的方法对大气颗粒物进行监测。这类方法监测周期长，工作强度大、效率低，数据的有效性差，无法实现自{振i动监测，现在已经基本上不再使用；第二类系统即I自动监测系统，这类系统完全克服了传统监测系统无法自动监测的缺点，可以进行实时在线测量。自Ulh、、_lh＼JlN动监测系统按其工作原理可分为射线法和振荡图1锥形振荡管天平法。Fig．1Thetaperedoscillatingelement振荡天平法大气颗粒物自动监测系统利用物体的固有振动频率与其质量之间的关系

8、来测量采样如上图所示，振动系统由滤膜、