基于射线法在pm2.5监测仪应用探究

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1、基于射线法在PM2.5监测仪应用探究　　摘要：通过研究射线法在PM2.5监测仪中的应用技术，提出了基于射线法的应用技术方案，包括系统硬件方案和结构框图，同时提出了一种流量控制方法，我国颗粒物污染已成为目前环境空气的首要污染物，而且颗粒物对于环境和人体健康的影响和危害较大，有必要对颗粒物的污染情况进行准确监测和深入研究。Abstract：ThroughstudyoftheapplicationtechnologyofRaymethodofinPM2.5monitor，anapplicationtechnologyschemeisproposedbasedo

2、ntheRaymethod，includingsystemprogramandhardwarestructurediagram.Andaflowcontrolmethodisalsoproposed.Pollutionofparticulatematterinambientairhasbecometheprimarypollutants，andparticulatematterisharmfulfortheenvironmentandhumanhealth，soitisnecessarytomonitorandstudytheparticulatemat

3、terpollutionindepth.关键词：射线法；流量控制；颗粒物Keywords：Raymethod；flowcontrol；particulatematter中图分类号：X831文献标识码：A5文章编号：1006-4311（2013）35-0304-021背景PM2.5和PM10的分析仪在国外已有工程应用，国内前几年在PM10上已陆续应用，11年提出对PM2.5的监测，现在国内各相关系统集成单位和仪器制造商都在着手PM2.5系统或仪器的开发。国内近几年的工业企业快速发展，以及大量城市环境污染，使空气质量整体下降，尤其以城市为主，空气中的悬浮颗粒

4、物浓度不断升高，严重影响到人类的身体健康，尤其以PM2.5为主会通过人类和动物的呼吸道进入体内。PM2.5/10分析仪可实时监测空气中的悬浮颗粒物浓度，为环境治理提供参考，可更加有效准确地为污染源排放控制提供依据。随着人类素质的提高，人们对环境污染对身体健康状况的影响也日益关注，国内在此块的市场将会逐渐热起来。因此，我公司应加快项目的研究速度，不断优化和提升产品的研发质量，以保持产品在市场的绝对优势。2技术现状5目前，PM2.5监测设备主要分为两种技术，分别是射线吸收法和微量振荡天平法，其中，市场上80%以上的分析仪是采用射线吸收法，其特点是：β射线吸收

5、法也称β射线衰减法，它是将小于2.5微米直径颗粒物收集到滤纸上，然后照射一束beta射线，射线穿过滤纸和颗粒物时由于被射而衰减，衰减的程度和PM2.5的重量成正比。根据射线的衰减就可以计算出PM2.5的重量。这种方法的优点是颗粒物对β线的吸收与气溶胶的种类、粒径、形状、颜色和化学组成等无关，只与粒子的质量有关。微量振荡天平法其特点是：微量振荡天平法是采用锥形空心玻璃管，粗头固定，细头装有滤芯。空气从粗头进，细头出，PM2.5就被截留在滤芯上。在电场的作用下，细头以一定频率振荡，该频率和细头重量的平方根成反比。根据振荡频率的变化，可以算出收集到的PM2.5

6、的重量，缺点：仪器在测量时受温度、湿度影响较大。3射线法应用方案研究3.1系统硬件方案整个仪表的组成如图1所示，由工控机ARM系统、控制单元、驱动单元和检测单元组成。工控机：采用ARM三星2440核心板，负责控制电路板的数据采集，同时接收触摸屏的触摸操作，完成数据显示、查询、信号输出等功能；运算单元：根据监测数据进行计算，得到浓度值；单片机：负责控制各单元；采样控制单元：采样泵流量、采样管加热等控制；驱动单元：负责流量控制电机、纸带电机和压头升降电机的驱动；5时序控制单元：负责传送纸带、压头、流量等的动作；检测单元：负责射线信号的检测，得到射线计数值。3

7、.2硬件结构框图本仪器采用β射线吸收原理。原子核在发生β衰变时，放出β粒子。β粒子实际上是一种快速带电粒子，它的穿透能力较强，当它穿过一定厚度的吸收物质时，其强度随吸收层厚度增加而逐渐减弱的现象叫做β吸收。当吸收物质的厚度比β粒子的射程小很多时，β射线在物质中的吸收，近似为：I=I■e■式中，I0为滤纸上没有吸收物质时的强度；I是β射线穿过滤纸上厚度为tm的吸收物质后的强度，μm称为质量吸收系数或质量衰减系数，单位为cm2/g；tm称为质量厚度，单位为g/cm2。实验表明，对于不同的吸收物质，μm随原子序数的增加而缓慢地增加。对于同一吸收物质，μm与放射

8、能量有关。其结构如图2所示。3.3自动流量控制技术分析仪对采样流量控制要求非常严