一種pm2.5監(jiān)測(cè)儀及其方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種PM2.5監(jiān)測(cè)儀及其方法，具體包含：空氣采集裝置、太赫茲監(jiān)測(cè)裝置、數(shù)據(jù)輸出裝置；所述空氣采集裝置，用以獲取空氣組分；所述太赫茲監(jiān)測(cè)裝置與空氣采集裝置相連，用于檢測(cè)所述空氣采集裝置獲取的空氣組分，獲得當(dāng)前空氣組分中PM2.5的特征標(biāo)識(shí)峰并輸出；所述數(shù)據(jù)輸出裝置與太赫茲監(jiān)測(cè)裝置，用以對(duì)接收到的PM2.5的特征標(biāo)識(shí)峰分析并輸出相對(duì)應(yīng)的PM2.5濃度值。利用本發(fā)明測(cè)量大氣中PM2.5濃度值，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，測(cè)量結(jié)果精確度高、儀器穩(wěn)定性好。并且能適用于不同環(huán)境。
【專利說(shuō)明】—種PM2.5監(jiān)測(cè)儀及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，尤其是一種PM2.5監(jiān)測(cè)儀及其方法，具體地，涉及一種基于太赫茲時(shí)域光譜技術(shù)的PM2.5監(jiān)測(cè)儀及其方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)城市環(huán)境空氣已從煤煙型污染轉(zhuǎn)變?yōu)閺?fù)合型污染，這種復(fù)合型污染為機(jī)動(dòng)車排放、燃煤排放和顆粒物污染的復(fù)合。大氣中微粒動(dòng)力學(xué)直徑小于等于2.5微米的顆粒物就是PM2.5，因其能夠進(jìn)入人體肺泡，故又稱為可入肺顆粒物。PM2.5由直接排入空氣中的一次微粒物和空氣中的氣態(tài)污染物通過(guò)化學(xué)轉(zhuǎn)化形成的二次微粒組成。PM2.5毒性較大，對(duì)空氣污染、大氣能見(jiàn)度、人體健康以及大氣能量平衡都有很大的影響。2012年2月，國(guó)務(wù)院發(fā)布新修訂的《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》增加了 PM2.5的監(jiān)測(cè)指標(biāo)，因此，PM2.5已成為國(guó)內(nèi)外城市大氣污染的首要污染物。
[0003]目前，檢測(cè)PM2.5重量主要分為兩個(gè)步驟，即把PM2.5與較大的顆粒物分離，以及測(cè)定分離出來(lái)的PM2.5重量。國(guó)內(nèi)外分離PM2.5的方法基本一致，由具有特式結(jié)構(gòu)的切割器以及其產(chǎn)生的特定空氣流速達(dá)到分離效果，對(duì)于PM2.5重量的測(cè)量，主要有重量法、β射線吸收法以及微量振蕩天平法。我們現(xiàn)階段采用的ΡΜ2.5監(jiān)測(cè)器大部分是從國(guó)外進(jìn)口，價(jià)格高昂而且還有一定的技術(shù)壁壘，因此，我們迫切需要研發(fā)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的ΡΜ2.5監(jiān)測(cè)儀器和技術(shù)手段。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種ΡΜ2.5監(jiān)測(cè)儀及其檢測(cè)方法，該監(jiān)測(cè)儀器結(jié)構(gòu)緊湊合理，工藝操作簡(jiǎn)單方便，對(duì)ΡΜ2.5檢測(cè)精度高、裝置穩(wěn)定性好，適應(yīng)范圍廣、安全可靠。
[0005]為達(dá)上訴目的，本發(fā)明提供一種ΡΜ2.5監(jiān)測(cè)儀，所述監(jiān)測(cè)儀包含:空氣采集裝置、太赫茲監(jiān)測(cè)裝置、數(shù)據(jù)輸出裝置；所述空氣采集裝置，用以獲取空氣組分；所述太赫茲監(jiān)測(cè)裝置與空氣采集裝置相連，用于檢測(cè)所述空氣采集裝置獲取的空氣組分，獲得當(dāng)前空氣組分中ΡΜ2.5的特征標(biāo)識(shí)峰并輸出；所述數(shù)據(jù)輸出裝置與太赫茲監(jiān)測(cè)裝置，用以對(duì)接收到的ΡΜ2.5的特征標(biāo)識(shí)峰分析并輸出相對(duì)應(yīng)的ΡΜ2.5濃度值。
[0006]在上述技術(shù)方案中，所述空氣采集裝置包括控制電路、抽氣泵、過(guò)濾器；
[0007]所述控制電路，用以控制抽氣泵抽取空氣；所述抽氣泵與控制電路相連，用以抽取空氣；所述過(guò)濾器與抽氣泵相連，用以過(guò)濾抽氣泵所抽取空氣的ΡΜ2.5物質(zhì)。
[0008]在上述技術(shù)方案中，所述過(guò)濾器還包含一濾膜，通過(guò)所述濾膜過(guò)濾空氣組分中的ΡΜ2.5，所述濾膜為石英纖維濾膜或聚四氟乙烯薄膜濾膜。
[0009]在上述技術(shù)方案中，所述太赫茲監(jiān)測(cè)裝置包括探測(cè)器與接收器，所述探測(cè)器與接收器設(shè)置于所述濾膜兩側(cè)，用于分別測(cè)量空白濾膜和帶有所述ΡΜ2.5樣品的濾膜并分別獲得參考信號(hào)與樣品信號(hào)，根據(jù)所述參考信號(hào)與樣品信號(hào)，獲得所述ΡΜ2.5樣品的特征標(biāo)識(shí)峰。
[0010]在上述技術(shù)方案中，所述數(shù)據(jù)輸出裝置包含數(shù)據(jù)庫(kù)、分析模塊及顯示模塊；所述數(shù)據(jù)庫(kù)用以存儲(chǔ)PM2.5的特征標(biāo)識(shí)峰與PM2.5濃度的對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)信息；所述分析模塊與數(shù)據(jù)庫(kù)相連，用以將接收到的當(dāng)前空氣組分中PM2.5的特征標(biāo)識(shí)峰與數(shù)據(jù)庫(kù)中對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)信息作比對(duì)并輸出當(dāng)前PM2.5濃度；所述顯示模塊與分析模塊相連，用于顯示接收到的PM2.5濃度。
[0011]在上述技術(shù)方案中，所述空氣采集裝置還包含:溫度和濕度傳感器、雨水分離器，所述溫度和濕度傳感器與雨水分離器分別設(shè)置于抽氣泵上。
[0012]本發(fā)明還提供一種PM2.5監(jiān)測(cè)方法，所述監(jiān)測(cè)方法包含:獲取空氣組分；檢測(cè)所述空氣采集裝置獲取的空氣組分獲得當(dāng)前空氣組分中PM2.5的特征標(biāo)識(shí)峰并輸出；將接收到的PM2.5的特征標(biāo)識(shí)峰作比對(duì)，獲得當(dāng)前PM2.5濃度。
[0013]在上述技術(shù)方案中，所述空氣采集裝置獲取的空氣組分獲得當(dāng)前空氣組分中PM2.5的特征標(biāo)識(shí)峰包含:通過(guò)太赫茲分別測(cè)量空白濾膜和帶有所述PM2.5樣品的濾膜，分別獲得參考信號(hào)與樣品信號(hào)，對(duì)所述參考信號(hào)與樣品信號(hào)進(jìn)行分析計(jì)算得出對(duì)應(yīng)的頻率譜圖，獲得所述PM2.5樣品的特征標(biāo)識(shí)峰。
[0014]在上述技術(shù)方案中，所述PM2.5監(jiān)測(cè)方法還包含:將不同PM2.5濃度下所測(cè)的PM2.5的特征標(biāo)識(shí)峰于對(duì)應(yīng)的PM2.5濃度數(shù)據(jù)作匹配，獲得一對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)信息并保存。
[0015]在上述技術(shù)方案中，所述將接收到的PM2.5的特征標(biāo)識(shí)峰作比對(duì)包含:將接收到的PM2.5的特征標(biāo)識(shí)峰與所述對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)信息作比對(duì)。
[0016]本發(fā)明的有益技術(shù)效果在于:本發(fā)明利用太赫茲時(shí)域光譜技術(shù)測(cè)量大氣中PM2.5濃度值，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，測(cè)量結(jié)果精確度高、儀器穩(wěn)定性好。并且此PM2.5檢測(cè)器與國(guó)外同性能檢測(cè)器相比價(jià)格低廉，能適用于不同環(huán)境，是我國(guó)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的PM2.5監(jiān)測(cè)器。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1是本發(fā)明PM2.5監(jiān)測(cè)裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2是本發(fā)明利用太赫茲時(shí)域光譜技術(shù)測(cè)得附著有不同重量PM2.5濾膜的頻域譜圖，插圖為頻率4.4THz和6.0THz下，PM2.5濃度與太赫茲強(qiáng)度的關(guān)系；
[0019]圖3是本發(fā)明PM2.5檢測(cè)方法的流程示意圖。
[0020]【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】:
[0021 ]1-溫度和濕度傳感器；
[0022]2-雨水分離器；
[0023]3-濾膜；
[0024]4-太赫茲激光器；
[0025]5-太赫茲探測(cè)器；
[0026]6-太赫茲接收器；
[0027]7-空氣采集裝置；
[0028]8-數(shù)據(jù)輸出裝置。
【具體實(shí)施方式】
[0029]為了使本發(fā)明所解決的技術(shù)問(wèn)題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0030]如圖1所示，本發(fā)明提供一種PM2.5監(jiān)測(cè)儀，所述監(jiān)測(cè)儀包含:空氣采集裝置、太赫茲監(jiān)測(cè)裝置、數(shù)據(jù)輸出裝置三部分；
[0031]其中空氣采集裝置7，主要是用以獲取空氣組分；具體包括利用空氣采集器進(jìn)行采集，制備附著不同重量PM2.5的濾膜樣品。采集時(shí)，采集器進(jìn)氣口距離地面高度大于lm，且采集點(diǎn)周圍30cm內(nèi)沒(méi)有障礙物影響空氣流通。用以減少空氣內(nèi)影響監(jiān)測(cè)的物質(zhì)攝入，保障監(jiān)測(cè)的質(zhì)量。
[0032]其中太赫茲監(jiān)測(cè)裝置與空氣采集裝置相連，用于檢測(cè)所述空氣采集裝置獲取的空氣組分，獲得當(dāng)前空氣組分中PM2.5的特征標(biāo)識(shí)峰并輸出；本發(fā)明中的太赫茲?rùn)z測(cè)裝置7為高度集成裝置，太赫茲探測(cè)器和接收器為全光纖式連接，能很好的與空氣采集裝置7和數(shù)據(jù)輸出裝置8集成到一起。檢測(cè)時(shí)，為了提高精度，每個(gè)樣品均重復(fù)測(cè)量三次，取其平均值作為最終的樣品信號(hào)。
[0033]其中數(shù)據(jù)輸出裝置8與太赫茲監(jiān)測(cè)裝置7，用以對(duì)接收到的PM2.5的特征標(biāo)識(shí)峰分析并輸出相對(duì)應(yīng)的PM2.5濃度值。
[0034]上述方案中，通過(guò)空氣采集裝置將空氣中的PM2.5顆粒集中到濾膜上，太赫茲時(shí)域光譜技術(shù)對(duì)附著有PM2.5顆粒的濾膜進(jìn)行檢測(cè)，得到其相對(duì)應(yīng)的太赫茲特征譜，并建立不同重量PM2.5顆粒的太赫茲數(shù)據(jù)庫(kù)，根據(jù)所得的數(shù)據(jù)庫(kù)和分析模塊，對(duì)此特征譜進(jìn)行智能分析，得到所測(cè)樣品的PM2.5濃度并通過(guò)顯示模塊輸出數(shù)據(jù)。
[0035]在上述技術(shù)方案中，采集時(shí)，空氣采集裝置進(jìn)氣口距離地面高度不小于1.0m，進(jìn)氣口空氣速度為0-16.7L/min，且采集點(diǎn)周圍30cm內(nèi)沒(méi)有障礙物影響空氣流通。采集器中的濾膜一般為Teflon薄膜濾膜或者石英纖維濾膜等合適的材質(zhì)；濾膜尺寸有37mm、47mm、81mm、90mm等尺寸,本發(fā)明中使用的采集濾膜是直徑為47mm的石英纖維濾膜,石英在太赫茲波段吸收較弱，能夠很好地避免濾膜對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。
[0036]本發(fā)明一優(yōu)選的實(shí)施例中，空氣采集裝置還可包括探測(cè)器和采集網(wǎng)管，探測(cè)器由抽氣泵、過(guò)濾器、激光探測(cè)腔、控制電路和顯示電路等組成。此采集裝置中還包括溫度和濕度傳感器和與雨水分離器，以避免雨天或者大霧天空氣中水分、溫度等對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響；其中所述控制電路控制抽氣泵抽取空氣；所述抽氣泵與控制電路相連，用以抽取空氣；所述過(guò)濾器與抽氣泵相連，用以過(guò)濾抽氣泵所抽取空氣的PM2.5物質(zhì)。
[0037]本發(fā)明通過(guò)上述方案，利用太赫茲時(shí)域光譜技術(shù)測(cè)量大氣中PM2.5濃度值，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，測(cè)量結(jié)果精確度高、儀器穩(wěn)定性好。并且此PM2.5檢測(cè)器與國(guó)外同性能檢測(cè)器相比價(jià)格低廉，能適用于不同環(huán)境，是我國(guó)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的PM2.5監(jiān)測(cè)器。
[0038]再請(qǐng)參開(kāi)圖1所示，圖中太赫茲?rùn)z測(cè)裝置7包括探測(cè)器與接收器，所述探測(cè)器5與接收器6設(shè)置于所述濾膜兩側(cè)，用于分別測(cè)量空白濾膜和帶有所述PM2.5樣品的濾膜并分別獲得參考信號(hào)與樣品信號(hào)，根據(jù)所述參考信號(hào)與樣品信號(hào)，獲得所述PM2.5樣品的特征標(biāo)識(shí)峰。
[0039]本發(fā)明一優(yōu)選的實(shí)施例中，太赫茲?rùn)z測(cè)裝置可以是高度集成的太赫茲時(shí)域光譜檢測(cè)裝置也可以是手工搭建的開(kāi)放式太赫茲?rùn)z測(cè)裝置，太赫茲探測(cè)器和接收器為全光纖探測(cè)器和接收器。[0040]本發(fā)明一優(yōu)選的實(shí)施例中，數(shù)據(jù)輸出裝置7還可包含數(shù)據(jù)庫(kù)、分析模塊及顯示模塊；所述數(shù)據(jù)庫(kù)用以存儲(chǔ)PM2.5的特征標(biāo)識(shí)峰與PM2.5濃度的對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)信息；所述分析模塊與數(shù)據(jù)庫(kù)相連，用以將接收到的當(dāng)前空氣組分中PM2.5的特征標(biāo)識(shí)峰與數(shù)據(jù)庫(kù)中對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)信息作比對(duì)并輸出當(dāng)前PM2.5濃度；所述顯示模塊與分析模塊相連，用于顯示接收到的PM2.5濃度。
[0041]在上述技術(shù)方案中，數(shù)據(jù)輸出裝置包含不同重量PM2.5的太赫茲數(shù)據(jù)庫(kù)和分析模塊以及顯示模塊等部分。其中，數(shù)據(jù)庫(kù)的建立步驟如下:
[0042]利用空氣采集器采集不同質(zhì)量的PM2.5樣品，在透射式太赫茲時(shí)域光譜裝置上測(cè)量透過(guò)空白濾膜的太赫茲時(shí)域波譜，作為參考信號(hào)，測(cè)量透過(guò)附著有PM2.5顆粒的濾膜的太赫茲時(shí)域波譜，作為樣品信號(hào)，為了提高精度，每個(gè)樣品均重復(fù)測(cè)量三次，取其平均值作為最終的參考信號(hào)和樣品信號(hào)。將參考信號(hào)和樣品信號(hào)的太赫茲時(shí)域波形進(jìn)行快速傅里葉紅外變換得到參考信號(hào)和樣品信號(hào)的頻域譜圖，所述頻域譜圖請(qǐng)參考圖2所示，分析每個(gè)樣品的太赫茲頻域譜圖，得到其特征標(biāo)識(shí)峰；
[0043]然后，通過(guò)對(duì)比稱重法，開(kāi)展對(duì)THz光譜數(shù)據(jù)的特征峰提取研究，將多種方法合理結(jié)合，形成新的更有效的檢測(cè)方法；具體包括:
[0044]1、對(duì)附著有不同重量PM2.5顆粒的濾膜進(jìn)行太赫茲?rùn)z測(cè)，建立相對(duì)應(yīng)的太赫茲指紋譜數(shù)據(jù)庫(kù)；
[0045]2、對(duì)附著有已知PM2.5重量的濾膜進(jìn)行太赫茲?rùn)z測(cè)，驗(yàn)證數(shù)據(jù)庫(kù)的準(zhǔn)確性，若不準(zhǔn)確，進(jìn)行進(jìn)一步校正，最終得到精確的數(shù)據(jù)庫(kù)。
[0046]在上述技術(shù)方案中，標(biāo)準(zhǔn)樣品的有效太赫茲范圍為0.2-20.0THz。
[0047]本發(fā)明通過(guò)上述方案，利用太赫茲時(shí)域光譜技術(shù)測(cè)量大氣中PM2.5濃度值，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，測(cè)量結(jié)果精確度高、儀器穩(wěn)定性好。并且此PM2.5檢測(cè)器與國(guó)外同性能檢測(cè)器相比價(jià)格低廉，能適用于不同環(huán)境，是我國(guó)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的PM2.5監(jiān)測(cè)器。
[0048]本發(fā)明還提供一種PM2.5監(jiān)測(cè)方法，請(qǐng)參考圖3所示，所述監(jiān)測(cè)方法包含:S301獲取空氣組分；S302檢測(cè)所述空氣采集裝置獲取的空氣組分獲得當(dāng)前空氣組分中PM2.5的特征標(biāo)識(shí)峰并輸出；S303將接收到的PM2.5的特征標(biāo)識(shí)峰作比對(duì)，獲得當(dāng)前PM2.5濃度。
[0049]在上述技術(shù)方案中，檢測(cè)所述空氣采集裝置獲取的空氣組分獲得當(dāng)前空氣組分中PM2.5的特征標(biāo)識(shí)峰包含:通過(guò)太赫茲分別測(cè)量空白濾膜和帶有所述PM2.5樣品的濾膜，分別獲得參考信號(hào)與樣品信號(hào)，對(duì)所述參考信號(hào)與樣品信號(hào)進(jìn)行分析計(jì)算得出對(duì)應(yīng)的頻率譜圖，獲得所述PM2.5樣品的特征標(biāo)識(shí)峰。
[0050]在上述技術(shù)方案中，PM2.5監(jiān)測(cè)方法還包含:將不同PM2.5濃度下所測(cè)的PM2.5的特征標(biāo)識(shí)峰于對(duì)應(yīng)的PM2.5濃度數(shù)據(jù)作匹配，獲得一對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)信息并保存。
[0051]在上述技術(shù)方案中，將接收到的PM2.5的特征標(biāo)識(shí)峰作比對(duì)包含:將接收到的PM2.5的特征標(biāo)識(shí)峰與所述對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)信息作比對(duì)。
[0052]在實(shí)際工作中，PM2.5監(jiān)測(cè)儀監(jiān)測(cè)PM2.5濃度，具體可如下操作:
[0053]利用空氣采集器采集不同重量的PM2.5樣品:
[0054]利用空氣采集器進(jìn)行采集，制備附著不同重量PM2.5的濾膜樣品。采集器時(shí)，采集器進(jìn)氣口距離地面高度為1.5m，進(jìn)氣口空氣速度為9.0L/min，且采集點(diǎn)周圍30cm內(nèi)沒(méi)有障礙物影響空氣流通。[0055]首先，將空白濾膜放在恒溫恒濕箱中平衡24h，溫度設(shè)定為25°C，相對(duì)濕度為50%，用精度為0.1mg的分析天平稱量空白濾膜重量為m0，設(shè)定采集時(shí)間和空氣流速進(jìn)行采集，記錄設(shè)定的進(jìn)氣口處的空氣流量和采集時(shí)間，到規(guī)定時(shí)間后，關(guān)閉采集器，取下濾膜，將次濾膜放在恒溫恒濕箱中平衡lh，溫度設(shè)定為25°C，相對(duì)濕度為50%，用同一天平進(jìn)行稱量，得到重量為ml，兩次稱量的重量差即ml-mO即為本時(shí)間段采集到的大氣中PM2.5重量。所有空氣采集過(guò)程中采用的是直徑為47mm的石英濾膜。為了保證測(cè)量精度，樣品采集完成以后，用太赫茲時(shí)域光譜裝置對(duì)樣品進(jìn)行測(cè)量之前，將濾膜放入培養(yǎng)皿中，將此培養(yǎng)皿超凈間中保護(hù)。
[0056]然后，測(cè)量樣品光學(xué)信號(hào)，具體方法為在透射式太赫茲時(shí)域光譜裝置上測(cè)量透過(guò)空白濾膜的太赫茲時(shí)域波譜，作為參考信號(hào)，測(cè)量透過(guò)附著有PM2.5顆粒的濾膜的太赫茲時(shí)域波譜，作為樣品信號(hào)，為了提高精度，每個(gè)樣品均重復(fù)測(cè)量三次，取其平均值作為最終的參考信號(hào)和樣品信號(hào)。
[0057]最后，建立標(biāo)準(zhǔn)指紋譜庫(kù)，具體方法為將參考信號(hào)和樣品信號(hào)的太赫茲時(shí)域波形進(jìn)行快速傅里葉紅外變換得到參考信號(hào)和樣品信號(hào)的頻域譜圖，分析每種樣品的頻域譜圖，得到其特征標(biāo)識(shí)峰；圖2為利用太赫茲時(shí)域光譜技術(shù)測(cè)得空白濾膜和附著有不同重量PM2.5濾膜的頻域譜圖，其中，PM2.5重量分別為0.0002g，0.0005g，0.0Ollg，0.0021g,
0.00278，插圖為頻率4.41'取和6.01'取下，PM2.5值與太赫茲強(qiáng)度的關(guān)系。從圖2可以看出，不同重量的PM2.5樣品在4.4THz和6.0THz下都有特征吸收峰，并且PM2.5顆粒質(zhì)量越大，對(duì)太赫茲波譜吸收越強(qiáng)；對(duì)附著有不同重量PM2.5顆粒的濾膜進(jìn)行太赫茲?rùn)z測(cè)，結(jié)合更有效的方法分析每種樣品的特征標(biāo)識(shí)峰位置，建立不同重量PM2.5的標(biāo)準(zhǔn)指紋譜庫(kù)；對(duì)附著有已知PM2.5重量的濾膜進(jìn)行太赫茲?rùn)z測(cè)，驗(yàn)證數(shù)據(jù)庫(kù)的準(zhǔn)確性，若不準(zhǔn)確，進(jìn)行進(jìn)一步校正，最終得到精確的數(shù)據(jù)庫(kù)。
[0058]由此，基于數(shù)據(jù)庫(kù)，根據(jù)所測(cè)的附著有未知質(zhì)量PM2.5濾膜的太赫茲頻域譜圖，分析模塊能迅速分析所測(cè)樣品中PM2.5質(zhì)量，已知所測(cè)樣品的采集時(shí)間和空氣進(jìn)氣口流量，即可得出PM2.5濃度值。在顯示模塊上將直接讀出此數(shù)據(jù)。其中，未知樣品的PM2.5濃度按以下公式計(jì)算:
[0059]V = NXT,
r nJm
[0060], as
[0061]式中:N為進(jìn)氣口空氣流速N，L/min ；T為采集時(shí)間min ；V為采集體積，m3 ; Am為此時(shí)間段內(nèi)濾膜上增加的PM2.5顆粒質(zhì)量；P為PM2.5的濃度，mg/m3。
[0062]通過(guò)上述方案，利用太赫茲時(shí)域光譜技術(shù)測(cè)量大氣中PM2.5濃度值，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，測(cè)量結(jié)果精確度高、儀器穩(wěn)定性好。并且此PM2.5檢測(cè)器與國(guó)外同性能檢測(cè)器相比價(jià)格低廉，能適用于不同環(huán)境，是我國(guó)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的PM2.5監(jiān)測(cè)器。
[0063]以上通過(guò)具體的和優(yōu)選的實(shí)施例詳細(xì)的描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，本發(fā)明并不局限于以上所述實(shí)施例，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種PM2.5監(jiān)測(cè)儀，其特征在于，所述監(jiān)測(cè)儀包含:空氣采集裝置、太赫茲監(jiān)測(cè)裝置、數(shù)據(jù)輸出裝置； 所述空氣采集裝置，用以獲取空氣組分； 所述太赫茲監(jiān)測(cè)裝置與空氣采集裝置相連，用于檢測(cè)所述空氣采集裝置獲取的空氣組分，獲得當(dāng)前空氣組分中PM2.5的特征標(biāo)識(shí)峰并輸出； 所述數(shù)據(jù)輸出裝置與太赫茲監(jiān)測(cè)裝置相連，用以對(duì)接收到的PM2.5的特征標(biāo)識(shí)峰分析并輸出相對(duì)應(yīng)的PM2.5濃度值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PM2.5監(jiān)測(cè)儀，其特征在于，所述空氣采集裝置包括控制電路、抽氣泵、過(guò)濾器； 所述控制電路，用以控制抽氣泵抽取空氣；所述抽氣泵與控制電路相連，用以抽取空氣；所述過(guò)濾器與抽氣泵相連，用以過(guò)濾抽氣泵所抽取空氣的PM2.5物質(zhì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的PM2.5監(jiān)測(cè)儀，其特征在于，所述過(guò)濾器還包含一濾膜，通過(guò)所述濾膜過(guò)濾空氣組分中的PM2.5，所述濾膜為石英纖維濾膜或聚四氟乙烯薄膜濾膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的PM2.5監(jiān)測(cè)儀，其特征在于，所述太赫茲監(jiān)測(cè)裝置包括探測(cè)器與接收器，所述探測(cè)器與接收器設(shè)置于所述濾膜兩側(cè)，用于分別測(cè)量空白濾膜和帶有所述PM2.5樣品的濾膜并分別獲得參考信號(hào)與樣品信號(hào)，根據(jù)所述參考信號(hào)與樣品信號(hào)，獲得所述PM2.5樣品的特征標(biāo)識(shí)峰。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的PM2.5監(jiān)測(cè)儀，其特征在于，所述數(shù)據(jù)輸出裝置包含數(shù)據(jù)庫(kù)、分析模塊及顯示模塊；所述數(shù)據(jù)庫(kù)用以存儲(chǔ)PM2.5的特征標(biāo)識(shí)峰與PM2.5濃度的對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)信息；所述分析模塊與數(shù)據(jù)庫(kù)相連，用以將接收到的當(dāng)前空氣組分中PM2.5的特征標(biāo)識(shí)峰與數(shù)據(jù)庫(kù)中對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)信息作比對(duì)并輸出當(dāng)前PM2.5濃度；所述顯示模塊與分析模塊相連，用于顯示接收到的PM2.5濃度。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的PM2.5監(jiān)測(cè)儀，其特征在于，所述空氣采集裝置還包含:溫度和濕度傳感器、雨水分離器，所述溫度和濕度傳感器與雨水分離器分別設(shè)置于抽氣泵上。
7.一種PM2.5監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，所述監(jiān)測(cè)方法包含: 獲取空氣組分； 檢測(cè)所述空氣采集裝置獲取的空氣組分獲得當(dāng)前空氣組分中PM2.5的特征標(biāo)識(shí)峰并輸出； 將接收到的PM2.5的特征標(biāo)識(shí)峰作比對(duì)，獲得當(dāng)前PM2.5濃度。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的PM2.5監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，所述檢測(cè)所述空氣采集裝置獲取的空氣組分獲得當(dāng)前空氣組分中PM2.5的特征標(biāo)識(shí)峰包含:通過(guò)太赫茲分別測(cè)量空白濾膜和帶有所述PM2.5樣品的濾膜，分別獲得參考信號(hào)與樣品信號(hào)，對(duì)所述參考信號(hào)與樣品信號(hào)進(jìn)行分析計(jì)算得出對(duì)應(yīng)的頻率譜圖，獲得所述PM2.5樣品的特征標(biāo)識(shí)峰。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的PM2.5監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，所述PM2.5監(jiān)測(cè)方法還包含:將不同PM2.5濃度下所測(cè)的PM2.5的特征標(biāo)識(shí)峰于對(duì)應(yīng)的PM2.5濃度數(shù)據(jù)作匹配，獲得一對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)信息并保存。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的PM2.5監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，所述將接收到的PM2.5的特征標(biāo)識(shí)峰作比對(duì)包含:將接收到的PM2.5的特征標(biāo)識(shí)峰與所述對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)信息作比對(duì)。
【文檔編號(hào)】G01N15/06GK103954543SQ201410202951
【公開(kāi)日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2014年5月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月14日
【發(fā)明者】趙昆, 李倩, 張振偉, 張存林 申請(qǐng)人:中國(guó)石油大學(xué)(北京), 首都師范大學(xué)