對未來空氣質(zhì)量檢測的展

 隨著人們生活水平的不斷提高和對環(huán)保的日益重視 ，對各種有毒、有害氣 體的探測,對大氣污染、工業(yè)廢氣的監(jiān)測以及對食品和居住環(huán)境質(zhì)量的檢測都對 氣體傳感器提出了更高的要求。納米、薄膜技術(shù)等新材料研制技術(shù)的*應(yīng)用為 氣體傳感器集成化和智能化提供了很好的前提條件。氣體傳感器將在充分利用微 機(jī)械與微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信號處理技術(shù)、傳感技術(shù)、故障診斷技術(shù)、智 能技術(shù)等多學(xué)科綜合技術(shù)的基礎(chǔ)上得到發(fā)展。研制能夠同時(shí)監(jiān)測多種氣體的全自 動數(shù)字式的智能氣體傳感器將是該領(lǐng)域的重要研究方向。

檢測空?質(zhì)量的顆粒物傳感器介紹以及?作原理

 顆粒物（簡稱為“PM"）是懸浮固體顆粒與?液滴的混合物，可被吸?體內(nèi)并可能導(dǎo)致嚴(yán)重健康問題。PM 包括特性（即形狀、光學(xué)屬性、尺?和成分）各異的各種顆粒，但*常見的是按粒徑分為?個?類。不同類別的顆粒物通常按照普通命名法“PMx"進(jìn)?報(bào)告，其中“x"指懸浮顆粒混合物或“?溶膠"中的*?顆粒直徑。例如，PM2.5 通常指直徑為 2.5 微?及更?的可吸?顆粒，PM10 指直徑為 10 微?及更?的顆粒，等等。為了評估我們呼吸的空?質(zhì)量，各國政府曾將特定顆粒物種類 PM10 和 PM2.5 定為重要的監(jiān)測指標(biāo) , 。這是因?yàn)镻M10 顆粒會刺激眼睛和喉嚨等外露器官黏膜，PM2.5 顆粒會?路通過肺部進(jìn)?肺泡。PM1.0 和 PM4.0 等新顆粒物種類也將列?空?質(zhì)量監(jiān)測設(shè)備的監(jiān)測范圍。這些新的測量結(jié)果可以為傳統(tǒng)的 PM10 和 PM2.5 指標(biāo)提供其它補(bǔ)充信息，以便進(jìn)?更好的顆粒污染分析以及根據(jù)檢測的?溶膠類型（例如室內(nèi)塵埃與煙霧）研發(fā)適?于特定環(huán)境的監(jiān)測設(shè)備。

 顆粒物?般定義包括粒徑不?于 100 納?的顆粒。??于 100 納?的顆粒則按“超微顆粒"（或“UFP"）進(jìn)?報(bào)告，本?將不予論述。在上述顆粒物定義范圍內(nèi) — 包括粒徑從 0.1 到 10 微?的顆粒，顆粒越?，它們便能越深?地穿過我們的呼吸道進(jìn)??液中，給我們的健康帶來更?的危害。世界衛(wèi)?組織 (WHO) 將懸浮顆粒物報(bào)告為 1 類致癌物和?類健康?臨的*?環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，每年約有 1/9 的死亡?群是因其?喪?。上圖顯?了常見污染源的粒徑范圍，包括清?們曾?“質(zhì)量濃度"（單位：µg/m3）測量 PM 值。這背后的原因在于，傳統(tǒng)上*為準(zhǔn)確的 PM 測量?法是重量測定法。這種測量程序利?預(yù)先稱重的過濾器收集周圍環(huán)境中按粒徑進(jìn)?預(yù)分類的顆粒（例如讓粒徑?于 2.5 微?的所有顆粒進(jìn)?）。在采樣期（通常為 24 ?時(shí)）結(jié)束之際，對過濾器進(jìn)?稱重，確定集聚的顆粒物總重量（單位為µg）。然后?過濾器質(zhì)量增?值除以空?在 24 ?時(shí)通過過濾器的總體積，得到質(zhì)量濃度（單位為 µg/m3）。雖然長期以來重量測定法?直被視為*準(zhǔn)確的質(zhì)量濃度測定?法，但這種?法在?常應(yīng)?的普及當(dāng)中存在某些限制，諸如：測量儀器笨重，價(jià)格昂貴，每次測量只能處理?種 PM 粒徑（例如 PM2.5），?法進(jìn)?實(shí)時(shí)采樣，?且?法輸出顆粒計(jì)數(shù)。因此，實(shí)時(shí)光學(xué)顆粒計(jì)數(shù)器 (OPC) 逐漸進(jìn)?了空?質(zhì)量監(jiān)測市場。這種儀器基于不同的光學(xué)原理 — 通常是散射或吸收原理，其中*常?的光線散射。在 OPC 中，顆粒通過光源（通常是激光束），使?射光產(chǎn)?散射（或吸收）。然后散射光被光電?極管檢測到，轉(zhuǎn)化為實(shí)時(shí)顆粒計(jì)數(shù)和質(zhì)量濃度值。

 ?前，光學(xué)檢測是應(yīng)?*為?泛的技術(shù)。這是因?yàn)楣鈱W(xué)檢測易于使?，?且具有?與倫?的性價(jià)?。近年來，OPC 已經(jīng)?型化??以集成到空調(diào)設(shè)備、空?質(zhì)量監(jiān)測器和空?凈化器當(dāng)中，可?于調(diào)節(jié)和控制家庭、汽車和室外環(huán)境的空?質(zhì)量。

 雖然 OPC 的基本原理看起來很簡單，但從實(shí)施?度看，并?所有 OPC 都以相同?式?作，其測量的空?質(zhì)量主要取決于設(shè)備?程設(shè)計(jì)。光學(xué)原理對計(jì)算顆粒數(shù)量?常有效，但這種設(shè)備主要?于估算顆粒物質(zhì)量濃度，?且由于顆粒物具有不同光學(xué)屬性（例如形狀和顏?）及不同質(zhì)量密度，導(dǎo)致設(shè)備容易產(chǎn)?估算誤差。因此質(zhì)量估算好壞在很?程度上取決于?產(chǎn)商將測得光學(xué)信號轉(zhuǎn)化為顆粒物質(zhì)量濃度的算法。此外，內(nèi)部?流?程對傳感器精度和漂移也有顯著影響，因?yàn)轭w粒很容易積聚在光學(xué)元件（激光器、光電?極管、束流捕集器）上，如果?程設(shè)計(jì)不當(dāng)，就會導(dǎo)致元件性能隨時(shí)間流失?逐漸下降。

?作原理

雖然 OPC 的基本原理看起來很簡單，但從實(shí)施?度看，并?所有 OPC 都以相同?式?作，其測量的空?質(zhì)量主要取決于設(shè)備?程設(shè)計(jì)。光學(xué)原理對計(jì)算顆粒數(shù)量?常有效，但這種設(shè)備主要?于估算顆粒物質(zhì)量濃度，?且由于顆粒物具有不同光學(xué)屬性（例如形狀和顏?）及不同質(zhì)量密度，導(dǎo)致設(shè)備容易產(chǎn)?估算誤差。因此質(zhì)量估算好壞在很?程度上取決于?產(chǎn)商將測得光學(xué)信號轉(zhuǎn)化為顆粒物質(zhì)量濃度的算法。此外，內(nèi)部?流?程對傳感器精度和漂移也有顯著影響，因?yàn)轭w粒很容易積聚在光學(xué)元件（激光器、光電?極管、束流捕集器）上，如果?程設(shè)計(jì)不當(dāng)，就會導(dǎo)致元件性能隨時(shí)間流失?逐漸下降。