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PM2.5粉尘颗粒检测仪的研制

2015-02-08 16:38:48来源:互联网浏览:评论:0

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  1.引言

  PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物,也称为可入肺颗粒物。PM2.5粒径小,富含大量的有毒、有害物质且在大气中的停留时间长、输送距离远,因而对人体健康和大气环境质量的影响很大。据有关部门统计调查显示,2012年北京、上海因PM2.5污染分别造成早死人数为2349、2980人,分别占当年死亡总人数的比例为1.9%、1.6%,经济损失分别为18.6、23.7亿元。而2012年北京、上海因交通意外死亡人数分别为974人和1009人。可见,PM2.5对人类的危害极大。

  PM2.5粉尘颗粒的即时检测,是有效防治PM2.5污染的前提和重要保障。为此,本文介绍了PM2.5粉尘颗粒检测仪的研制方法,主要包括设计原理、结构组成、技术指标等。PM2.5粉尘颗粒检测仪可用于:室内、汽车内空调排风口粉尘浓度检测;环保监测部门大气飘尘检测,污染源调查;建筑或爆破等生产现场粉尘浓度的测定;精密仪器等高清洁生产环境的空气检测等。

  2.PM2.5粉尘颗粒检测仪的设计原理

  PM2.5粉尘颗粒检测仪设计原理如下:灰尘传感器实时的检测空气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物的含量,并根据含量比例输出模拟电压信号,该信号经过A/D转换后,由单片机进行采集、计算、数据处理后,在LED显示屏上,显示出PM2.5的数值。当PM2.5超过仪器设定值时,产生声光报警,并存储当前PM2.5值和时间参数等。

  3.PM2.5粉尘颗粒检测仪的结构组成

  PM2.5粉尘颗粒检测仪(如图1)由单片机、灰尘传感器单元、用户输入单元、A/D转换单元、LED显示屏、电源单元、监控复位单元、时钟单元和报警单元等九部分构成。

  3.1 灰尘传感器单元

  日本SHARP灰尘传感器GP2Y1010AU0F是一款光学空气质量传感器,设计用来感应空气中的尘埃粒子,其内部对角安放着红外线发光二极管和光电晶体管,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,通常在空气检测系统中应用。

  该传感器具有非常低的电流消耗(最大20mA,典型值11mA),可使用高达7VDC。该传感器输出为模拟电压,其值与粉尘浓度成正比。可测量0.8微米以上的微小粒子,体积小,重量轻。

  3.2 用户输入单元

  系统的用户输入单元有6个按键组成,分别为“系统设置键”、“确定键”、“灰尘浓度上限加10键”、“灰尘浓度上限加100键”、“灰尘浓度上限减10键”与“灰尘浓度上限减100键”。这几个按键用于设置PM2.5上下限报警值,其中,“系统设置键”用于告诉系统进入中断,设置灰尘浓度超限值;“设置键”用于选择设置上下限值;“确定键”用于告知系统设置完成。

  3.3 A/D转换单元

  A/D转换单元采用A/D转换器ADC0809对传感器单元测定的模拟量数据进行转换,转换成中央处理单元能够识别处理的数字量。

  3.4 中央处理单元

  中央处理单元采用AT89C51微处理单元,进行采集、计算、数据处理产生浓度结果数据,并对数据结果进行超限比较。当被测气体的浓度超过设定的报警下限时,仪器产生声光报警,并在显示屏上显示当前PM2.5的值,同时保存数据结果。

  3.5 电源单元

  电源单元负责为系统的其他单元供电,其中传感器单元不但需要工作电压,还需要加热电压,使气室维持一个理想的温度,使测量结果尽量准确。

  3.6 声光报警单元

  声光报警单元由蜂鸣器与发光二极管组成。当测量气体达到报警上下限时,发光二极管亮,蜂鸣器发出短促不连续响声。

  4.PM2.5粉尘颗粒检测仪的技术指标

  PM2.5粉尘颗粒检测仪的主要技术指标:浓度测量范围:(0.5~1000)mg/m3;采样流量:2L/min;采样流量误差:≤2.5%;稳定性相对误差:±2.5%;测量误差:≤10%;显示方式:数码LED。

  5.结束语

  PM2.5粉尘颗粒检测仪主要适用于工矿企业劳动部门防尘监测、卫生检疫检测、环境环保检测(污染源调查)、市政监烟、现场工厂环境、车间粉尘浓度测定、排气口粉尘浓度监测、临时在线除尘/造粒工艺研究总浓度检测、煤矿井下作业场所的总粉尘、呼吸性粉尘、煤尘安全检测等。该系统具有性价比高,智能化程度高,工作稳定可靠的优点。

 

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