專利名稱：制作標準氣體樣品的實驗倉的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種顆粒物切割器領域，尤其涉及一種能夠制作確切濃度的標準氣體樣品的實驗倉。
背景技術：
隨著工業(yè)的不斷發(fā)展，人類生存環(huán)境遭到破壞，其中空氣污染形勢嚴峻，空氣中的懸浮顆粒物能夠造成灰霾天氣。氣象專家和醫(yī)學專家認為，由細顆粒物造成的灰霾天氣對人體健康的危害甚至要比沙塵暴更大。粒徑10微米以上的顆粒物，會被擋在人的鼻子外面；粒徑在2. 5微米至10 微米之間的顆粒物，能夠進入上呼吸道，但部分可通過痰液等排出體外，另外也會被鼻腔內(nèi)部的絨毛阻擋，對人體健康危害相對較?。欢皆?. 5微米以下的細顆粒物，直徑相當于人類頭發(fā)的1/10大小，不易被阻擋。被吸入人體后會直接進入支氣管，干擾肺部的氣體交換，引發(fā)包括哮喘、支氣管炎和心血管病等方面的疾病。大氣氣溶膠是地球大氣成分中含量很少的組分，但它對空氣質(zhì)量、能見度、酸沉降、云和降水、大氣的輻射平衡(進而對全球氣候變化)、平流層和對流層的化學反應等均有重要影響。最近10多年來大量的流行病學研究觀察到人體健康損害與暴露于其中的細顆粒物PM2. 5 (particulate matter, PM)之間的相關程度顯著高于粗顆粒物。PM2. 5,也稱為可入肺顆粒物，是指大氣中空氣動力學直徑小于或等于2. 5微米的細顆粒物。PM2. 5粒徑小，富含大量的有毒、有害物質(zhì)且在大氣中的停留時間長、輸送距離遠，不僅對空氣質(zhì)量和能見度等有重要的影響，而且嚴重威脅到人類的健康。PM2. 5可以直接進入人類支氣管甚至達到肺泡，長期附著在支氣管和肺部，人體自身的新陳代謝無法將其排除到體外。主要是對呼吸系統(tǒng)和心血管系統(tǒng)造成傷害，包括呼吸道受刺激、咳嗽、呼吸困難、降低肺功能、加重哮喘、導致慢性支氣管炎、心律失常、非致命性的心臟病、心肺病患者過早死亡。大氣中PM2. 5 的濃度長期高于10 μ g/m3，死亡風險就開始上升。濃度每增加10μ g/m3，總的死亡風險、得心肺疾病的死亡風險和得肺癌的死亡風險分別上升大氣中PM2. 5的來源有3種(1)自然來源顆粒物，包括火山灰、塵灰、森林火災、 裸露地表、沙塵暴、風揚塵土、漂浮的海鹽、花粉、真菌孢子、細菌等等。(2)原生性懸浮顆粒物，包手火力發(fā)電廠、石化工廠和一般工廠燃燒不完全所產(chǎn)生的懸浮顆粒物。(3)衍生性顆粒懸浮物，包括工廠、機動車、石化行業(yè)排放的硫氧化物或氮氧化物、有機化合物受到日光照射后所產(chǎn)生的硫酸鹽、硝酸鹽、有機化合物及其它化合物互相作用形成的細顆粒物。其中機動車是PM2. 5的主要來源。目前，國際上廣泛用于測定PM2. 5的方法有三種重量法、β射線吸收法和微量振蕩天平法。這些方法的操作步驟主要分為兩步，先把ΡΜ2. 5與較大的顆粒物分離，然后測定分離出來的ΡΜ2. 5的重量。在ΡΜ2. 5分離和捕集方面，研發(fā)了 ΡΜ2. 5切割器，其原理是在抽氣泵的作用下，空氣以一定的流速流過切割器時，那些較大的顆粒因為慣性大，撞在涂了油的部件上而被截留，慣性較小的ΡΜ2. 5則能絕大部分隨著空氣順利通過。不過，就ΡΜ2. 5的切割器的捕集能力及效果來說，直徑小于2. 5微米的顆粒也不是全都能通過，恰好為2. 5微米的顆粒也有50%的概率能通過切割器；直徑大于2. 5微米的顆粒并非全被截留，因此利用PM2. 5切割器分離捕集細顆粒物，不同現(xiàn)場的采集統(tǒng)計結果與真實值之間可能會存在偏差，造成高估或低估。按照《環(huán)境空氣PMlO和PM2. 5的測定重量法》的標準要求，動力學直徑3. O微米以上顆粒的通過率需小于16%，而2. I微米以下顆粒的通過率要大于84%，進而確定結果落在一個可信的區(qū)間。顆粒物切割器是用于對直徑為一個特定數(shù)值范圍內(nèi)的塵埃顆粒進行分離，例如 PM2. 5切割器是對直徑小于等于2. 5微米的顆粒進行分離，切割器在使用之前須經(jīng)過校準， 當前PM2. 5的測試方法為通過測量流量、切割器的尺寸，通過采用數(shù)學公式換算來計算其結果，因此其測量結果會存在較大的誤差，目前有一種方案是制作確切濃度的標準氣體樣品，通過對比確切濃度的標準氣體樣品和待校準切割器所收集到的數(shù)據(jù)來對待校準切割器進行校準，而這個方案的關鍵是怎樣制作確切濃度的標準氣體樣品。因此，亟需一種能夠制作確切濃度的標準氣體樣品的實驗倉。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種制作標準氣體樣品的實驗倉。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的技術方案是提供一種制作標準氣體樣品的實驗倉，用于將顆粒物與潔凈的空氣混合形成確切濃度的氣體樣品，所述制作標準氣體樣品的實驗倉包括相互連通的混合倉和懸浮倉，所述混合倉連接有用于向所述制作標準氣體樣品的實驗倉內(nèi)輸氣的輸氣管連通，所述混合倉內(nèi)置有已定數(shù)量的顆粒物，靠近所述混合倉的底部均勻的開設有貫穿所述混合倉側壁的進氣嘴，還包括有混合氣流發(fā)生裝置，所述混合氣流發(fā)生裝置包括第一吹氣裝置及第二吹氣裝置，所述第一吹氣裝置與所述進氣嘴連通用于對所述混合倉內(nèi)產(chǎn)生向上的氣流，所述第二吹氣裝置設置于所述混合倉的頂部中央處對所述混合倉內(nèi)產(chǎn)生向下的氣流，所述混合倉將所述氣源輸出的氣體與所述顆粒物混合形成確切濃度的標準氣體樣品，所述標準氣體樣品進入所述懸浮倉進行緩沖后供待校準切割器進行采樣。所述第一吹氣裝置產(chǎn)生的向上氣流的速度為32 38米/秒，所述第二吹氣裝置產(chǎn)生的向下氣流的速度為10 14米/秒。所述懸浮倉呈倒置的錐形狀，靠近所述混合倉和懸浮倉的頂部均開設有連接口， 所述混合倉通過所述連接口與所述懸浮倉連通，所述懸浮倉的底部延伸并彎折形成與所述切割器連通的出氣口。所述混合倉還包括有密封蓋，所述混合倉的上端呈敞口型，所述密封蓋蓋設于所述混合倉的上端對所述混合倉進行密封，所述第二吹氣裝置裝設于所述密封蓋上。所述制作標準氣體樣品的實驗倉還包括有固定支架，所述混合倉和懸浮倉均固定在所述固定支架上。還包括有設置在所述輸氣管上的控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)包括控制器、流量控制器、溫度控制器及濕度控制器，所述流量控制器、溫度控制器及濕度控制器均與所述控制器電性連接。所述控制系統(tǒng)還包括流量計，所述流量計設置在所述輸氣管上。
所述控制系統(tǒng)還包括靜電調(diào)節(jié)器，所述靜電調(diào)節(jié)器設置在所述輸氣管上。與現(xiàn)有技術相比，在本發(fā)明制作標準氣體樣品的實驗倉中，所述混合氣流發(fā)生裝置包括第一吹氣裝置及第二吹氣裝置，所述第一吹氣裝置與所述進氣嘴連通用于對所述混合倉內(nèi)產(chǎn)生向上的氣流，所述第二吹氣裝置設置于所述混合倉的頂部中央處對所述混合倉內(nèi)產(chǎn)生向下的氣流，所述混合倉將所述氣源輸出的氣體與所述顆粒物混合形成確切濃度的氣體樣品，所述氣體樣品進入所述懸浮倉進行緩沖后供待校準切割器進行采樣，本發(fā)明制作標準氣體樣品的實驗倉的重點在于將顆粒物混合成確切濃度的氣體樣品。通過以下的描述并結合附圖，本發(fā)明將變得更加清晰，這些附圖用于解釋本發(fā)明的實施例。


圖I為本發(fā)明制作標準氣體樣品的實驗倉的一個實施例的結構示意圖。圖2為本發(fā)明制作標準氣體樣品的實驗倉用在校準系統(tǒng)上的結構示意圖。圖3為本發(fā)明制作標準氣體樣品的實驗倉的混合倉內(nèi)氣體樣品的垂直運動的分布圖。圖4為本發(fā)明制作標準氣體樣品的實驗倉的混合倉內(nèi)氣體樣品的水平運動的分布圖。圖示說明氣源10，輸氣管20，控制系統(tǒng)30，控制器31，流量控制器32，溫度控制器33，濕度控制器34，流量計35，靜電調(diào)節(jié)器36，制作標準氣體樣品的實驗倉40，混合倉 40a，懸浮倉40b，進氣嘴41，第一吹氣裝置42a，第二吹氣裝置42b，接口 43，出氣口 44，密封蓋45，固定支架46，接頭47。
具體實施例方式現(xiàn)在參考附圖描述本發(fā)明的實施例，附圖中類似的元件標號代表類似的元件。如上所述，如圖1-4所示，本發(fā)明提供的制作標準氣體樣品的實驗倉40，用于將顆粒物與潔凈的空氣混合形成確切濃度的氣體樣品，所述制作標準氣體樣品的實驗倉40包括相互連通的混合倉40a和懸浮倉40b,所述混合倉40a連接有用于向所述制作標準氣體樣品的實驗倉 40內(nèi)輸氣的輸氣管20連通，所述輸氣管20與氣源10連通，所述混合倉40a內(nèi)置有已定數(shù)量的顆粒物，靠近所述混合倉40a的底部均勻的開設有貫穿所述混合倉40a側壁的進氣嘴 41,在本實施例中，開設有8個所述進氣嘴41，還包括有混合氣流發(fā)生裝置(圖上未視)，所述混合氣流發(fā)生裝置包括第一吹氣裝置42a及第二吹氣裝置42b，所述第一吹氣裝置42a與每個所述進氣嘴41連通用于對所述混合倉40a內(nèi)產(chǎn)生向上的氣流，所述第二吹氣裝置42b 設置于所述混合倉40a的頂部中央處對所述混合倉40a內(nèi)產(chǎn)生向下的氣流，所述混合倉40a 將所述氣源10輸出的氣體與所述顆粒物混合形成確切濃度的氣體樣品，所述氣體樣品進入所述懸浮倉40b進行緩沖后供待校準切割器進行采樣。如圖I所示，所述混合倉40a與懸浮倉40b的倉體均采用倒置的錐形結構設計，其作用有1、由于是圓錐體，因此不會出現(xiàn)邊角，從而減少了死角的存在，讓顆粒物不會殘留于其中；2、由于其呈圓錐體狀，因此可以在關閉輸入氣源10的時候，讓顆粒物自然沉淀，可以對標準氣體樣品進行回收使用。此外，靠近所述混合倉40a和懸浮倉40b的上部均開設有連接口 43,所述混合倉40a通過所述連接口 43與所述懸浮倉40b連通,所述懸浮倉40b 的底部延伸并彎折形成與所述切割器連通的出氣口 44。如圖1、3及4所示，所述混合倉40a的下部呈逐步收緊使得整個所述混合倉40a 成倒置的錐形狀，如圖2-4所示，所述第一吹氣裝置42a產(chǎn)生的向上氣流的速度為32 38 米/秒，所述第二吹氣裝置42b產(chǎn)生的向下氣流的速度為10 14米/秒。在繞所述混合倉 40a的下部一周均勻的產(chǎn)生強勁的上升的氣流，而且由于上升的氣流是傾斜上升，而中部則產(chǎn)生下沉的氣流，因此將會呈螺旋上升，因此，實際上所述混合倉40a內(nèi)部將產(chǎn)生如圖3及4 所示的龍卷風，當顆粒物放置于龍卷風下方時，顆粒物會被吸引向上，通過多次旋轉后可以讓氣體樣品均勻混合于當前氣流之中，形成氣體樣品。當氣流旋轉到頂端時，部分氣流會由于慣性而脫離風體，因此，氣體樣品將通過所述接口 43，進入所述懸浮倉40b，氣體樣品顆粒在所述懸浮倉40b內(nèi)經(jīng)過緩沖后通過所述出氣口 44排出送至懸浮倉40b，進入待測的顆粒物切割器。如圖I所示，所述混合倉40a還包括有密封蓋45，所述混合倉40a的上端呈敞口型，所述密封蓋45蓋設于所述混合倉40a的上端對所述混合倉40a進行密封，所述密封蓋 45可以打開，以便對整個所述混合倉40a進行清洗，所述第二吹氣裝置42b裝設于所述密封蓋45的中央處。如圖I所示,所述制作標準氣體樣品的實驗倉40還包括有固定支架46,所述混合倉40a和懸浮倉40b均固定在所述固定支架46上,通過設置所述支架46,能夠確保所述制作標準氣體樣品的實驗倉40在校準過程中處于穩(wěn)定的狀態(tài)。如圖2所示，所述制作標準氣體樣品的實驗倉40還包括有設置在所述輸氣管20 上的控制系統(tǒng)30，所述控制系統(tǒng)30包括控制器31、流量控制器32、溫度控制器33及濕度控制器34，所述流量控制器32、溫度控制器33及濕度控制器34均與所述控制器31電性連接。如圖2所示，所述控制系統(tǒng)30還包括流量計35，所述流量計35設置在所述輸氣管 20上，通過所述流量計30可以直觀的觀察到所述輸氣管20上的流量的大小。如圖2所示，所述控制系統(tǒng)30還包括靜電調(diào)節(jié)器36，所述靜電調(diào)節(jié)器36設置在所述輸氣管20上。如圖2所示，所述輸氣管20上依次設置的是流量計35、流量控制器32、溫度控制器33、濕度控制器34、靜電調(diào)節(jié)器36、混合倉40a、懸浮倉40b及用于和切割器或者采樣器連接的接頭47。結合圖1-4，在本發(fā)明制作標準氣體樣品的實驗倉40中，所述混合氣流發(fā)生裝置包括第一吹氣裝置42a及第二吹氣裝置42b，所述第一吹氣裝置42a與每個所述進氣嘴41 連通用于對所述混合倉40a內(nèi)產(chǎn)生向上的氣流，所述第二吹氣裝置42b設置于所述混合倉 40a的頂部中央處對所述混合倉40a內(nèi)產(chǎn)生向下的氣流，所述混合倉40a將所述氣源10輸出的氣體與所述顆粒物混合形成確切濃度的氣體樣品，所述氣體樣品進入所述懸浮倉40b 進行緩沖后供待校準切割器進行采樣。本發(fā)明制作標準氣體樣品的實驗倉40的重點在于將顆粒物混合成確切濃度的氣體樣品。本發(fā)明提供的制作標準氣體樣品的實驗倉40可以生成PM2. 5顆粒物氣體樣品，也可以生成其他直徑的顆粒物氣體樣品。以上所揭露的僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，當然不能以此來限定本發(fā)明之權利范圍，因此依本發(fā)明申請專利范圍所作的等同變化，仍屬本發(fā)明所涵蓋的范圍。
權利要求
1.一種制作標準氣體樣品的實驗倉，用于將顆粒物與潔凈的空氣混合形成確切濃度的標準氣體樣品，其特征在于，包括相互連通的混合倉和懸浮倉，所述混合倉連接有用于向所述制作標準氣體樣品的實驗倉內(nèi)輸氣的輸氣管連通，所述混合倉內(nèi)置有已定數(shù)量的顆粒物，靠近所述混合倉的底部均勻的開設有貫穿所述混合倉側壁的進氣嘴，還包括有混合氣流發(fā)生裝置，所述混合氣流發(fā)生裝置包括第一吹氣裝置及第二吹氣裝置，所述第一吹氣裝置與所述進氣嘴連通用于對所述混合倉內(nèi)產(chǎn)生向上的氣流，所述第二吹氣裝置設置于所述混合倉的頂部中央處對所述混合倉內(nèi)產(chǎn)生向下的氣流，所述混合倉將所述氣源輸出的氣體與所述顆粒物混合形成確切濃度的標準氣體樣品，所述標準氣體樣品進入所述懸浮倉進行緩沖后供待校準切割器進行采樣。
2.如權利要求I所述的制作標準氣體樣品的實驗倉，其特征在于所述第一吹氣裝置產(chǎn)生的向上氣流的速度為32 38米/秒，所述第二吹氣裝置產(chǎn)生的向下氣流的速度為 10 14米/秒。
3.如權利要求I所述的制作標準氣體樣品的實驗倉，其特征在于所述懸浮倉呈倒置的錐形狀，靠近所述混合倉和懸浮倉的頂部均開設有連接口，所述混合倉通過所述連接口與所述懸浮倉連通，所述懸浮倉的底部延伸并彎折形成與所述切割器連通的出氣口。
4.如權利要求I所述的制作標準氣體樣品的實驗倉，其特征在于所述混合倉還包括有密封蓋，所述混合倉的上端呈敞口型，所述密封蓋蓋設于所述混合倉的上端對所述混合倉進行密封，所述第二吹氣裝置裝設于所述密封蓋上。
5.如權利要求I所述的制作標準氣體樣品的實驗倉，其特征在于所述制作標準氣體樣品的實驗倉還包括有固定支架，所述混合倉和懸浮倉均固定在所述固定支架上。
6.如權利要求I所述的制作標準氣體樣品的實驗倉，其特征在于還包括有設置在所述輸氣管上的控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)包括控制器、流量控制器、溫度控制器及濕度控制器，所述流量控制器、溫度控制器及濕度控制器均與所述控制器電性連接。
7.如權利要求6所述的制作標準氣體樣品的實驗倉，其特征在于所述控制系統(tǒng)還包括流量計，所述流量計設置在所述輸氣管上。
8.如權利要求6所述的制作標準氣體樣品的實驗倉，其特征在于所述控制系統(tǒng)還包括靜電調(diào)節(jié)器，所述靜電調(diào)節(jié)器設置在所述輸氣管上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種制作標準氣體樣品的實驗倉，其包括相互連通的混合倉和懸浮倉，混合倉連接有用于向制作標準氣體樣品的實驗倉內(nèi)輸氣的輸氣管連通，混合倉內(nèi)置有已定數(shù)量的顆粒物，靠近混合倉的底部均勻的開設有貫穿混合倉側壁的進氣嘴，還包括有混合氣流發(fā)生裝置，混合氣流發(fā)生裝置包括第一吹氣裝置及第二吹氣裝置，第一吹氣裝置與進氣嘴連通用于對混合倉內(nèi)產(chǎn)生向上的氣流，第二吹氣裝置設置于混合倉的頂部中央處對混合倉內(nèi)產(chǎn)生向下的氣流，混合倉將氣源輸出的氣體與顆粒物混合形成確切濃度的標準氣體樣品，標準氣體樣品進入懸浮倉進行緩沖后供待校準切割器進行采樣。本發(fā)明能夠制作確切濃度的標準氣體樣品。
文檔編號G01N1/28GK102607913SQ20121005649
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月6日 優(yōu)先權日2012年3月6日
發(fā)明者廖海祁, 朱平, 梁杰, 范靜宏, 郭冰 申請人:深圳市華測檢測技術股份有限公司