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说说Pm2.5传感器测量时有哪几种方法,及优缺点

发布日期: 2020-09-14
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  Pm2.5传感器又叫粉尘传感器、灰尘传感器,可以用来检测我们周围空气中的粉尘浓度,即PM2.5值大小。PM2.5细颗粒物直径小,在大气中悬浮的时间长,传播扩散的距离远,且通常含有大量有毒有害的物质,因而对人体健康影响更大,PM2.5可进入肺部、血液,如果带有病菌会对人体有很大的危害,包括对我们的呼吸道系统、心血管系统、甚至生殖系统。
 

Pm2.5传感器

  工作原理是根据光的散射原理来开发的,微粒和分子在光的照射下会产生光的散射现象,与此同时,还吸收部分照射光的能量。当一束平行单色光入射到被测颗粒场时,会受到颗粒周围散射和吸收的影响,光强将被衰减。如此一来便可求得入射光通过待测浓度场的相对衰减率。而相对衰减率的大小基本上能线性反应待测场灰尘的相对浓度。通过计数得到的实时颗粒物数量浓度按照算法和标定方法就可得到粉尘浓度。Pm2.5传感器被设计用来感应空气中的尘埃粒子。如结构组成有如下几部分,其内部对角安放着红外线发光二极管和光电晶体管,他们的光轴相交,当带灰尘的气流通过光轴相交的交叉区域,粉尘对红外光反射,光电晶体管使得其能够探测到空气中尘埃反射光,即使非常细小的如烟草烟雾颗粒也能够被检测到,红外发光二极管发射出光线遇到粉尘产生反射光,接收传感器检测到反射光的光强,反射的光强与灰尘浓度成正比,输出信号,根据输出信号光强的大小判断粉尘的浓度,通过输出不同的PWM脉宽望风调制信号进行区分,从而实现PM2.5和PM10的测量。
 
  下面是Pm2.5传感器测量的几种技术:
 
  一、Beta射线法
 
  将pm2.5收集到滤纸上,然后照射一束贝塔射线,射线穿越颗粒物时被衰减,衰减的程度与颗粒物的重量成正比,根据射线的衰减就可以计算出pm2.5的重量。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。
 
  优点:准确度高,传感器信号和颗粒物质量关联度高
 
  缺点:响应速度慢,通常只用它的小时平均值
 
  二、微量震荡天平法
 
  一头粗一头细的空心玻璃管,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。于是,根据振荡频率的变化,就可以算出收集到的PM2.5的重量。振荡天平法是基于航天技术的锥形元件微量振荡天平原理而研制的。通过测定系统频率的变化可测得对应时间颗粒物浓度。
 
  优点:准确,灵敏度高,适应范围广,可连续监测
 
  缺点:体积大,价格昂贵
 
  三、重量法
 
  将PM2.5直接截留在滤膜上,然后用天平称重。还有就是滤膜并不能把所有的PM2.5都收集到,一些极细小的颗粒还是能穿过滤膜。只要滤膜对于0.3微米以上的颗粒有大于99%的截留效率,就算是合格的。损失部分极细小的颗粒物对结果影响并不大,因为那部分颗粒对PM2.5的重量贡献很小。
 
  优点:国标方法,是验证其他方法是否准确的标杆
 
  缺点:不能显示瞬时值,只能显示平均值
 
  四、光散射法
 
  当光照射在空气中悬浮颗粒物上时,会产生散射光,散射光的强度与其质量浓度成正比。通过测量散射光强度,应用质量浓度转换系数,得出颗粒物浓度值。
 
  优点:检测速度快,体积小,便于现代,适合公共场所的颗粒物浓度测量
 
  缺点:不确定性高于其他方法
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