專利名稱：氣溶膠粒子濃度和尺寸分布的快速檢測方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氣溶膠粒子的檢測方法，特別是一種檢測氣溶膠粒子濃度和尺寸 分布的方法及其裝置。
背景技術(shù)：
許多氣溶膠粒子對人體有明顯傷害，如非食用油(煤焦油，木焦油，礦物油和天 然浙青等)受熱產(chǎn)生的油煙霧會造成嚴重的環(huán)境污染。以浙青油煙霧為例，凡加工，制造和 使用浙青，煤炭，石油及含浙青的物質(zhì)，在加熱和燃燒的過程中均會產(chǎn)生成分復(fù)雜的浙青油 煙氣溶膠，由于嚴重污染空氣，國家已規(guī)定了嚴格的排放標準(GB16^7-1996)?，F(xiàn)有污染 源為80mg/m3，新污染源為40mg/m3。目前對這類油煙霧濃度的檢測缺少完備的手段。專利 號為02221112. 8的中國專利提出一種檢測樣品中浙青含量的儀器，是將樣品在儀器的燃 燒室中燃燒，用電子天平測量反應(yīng)物后計算出相應(yīng)浙青含量。該設(shè)備并不適合檢測浙青油 煙氣溶膠濃度。再以總懸浮顆粒物(TSP)或煙塵的檢測為例，常規(guī)的方法是抽取一定體積的空氣 通過已恒重的濾膜或濾筒，氣流中的氣溶膠粒子被阻留在膜上或筒中，由采樣前后的重量 差及采樣體積，可計算出TSP或煙塵濃度(如果有水分，需加熱烘干后在稱量)。對于可吸入 塵(飄塵，IP)，也可采用前述重量差法。此外，還有壓電晶體振蕩法和β射線吸收法。后 者是通過測定清潔濾帶(未采塵)和采塵濾帶對射線吸收程度的差異來測量采塵量的，由于 含塵空氣的體積已知，故可計算出IP的濃度。從近年來這方面公開的專利看，快速檢測或 監(jiān)測TSP，IP或煙塵的技術(shù)發(fā)展較快，但大體趨勢仍然集中在兩個方向。一是利用氣溶膠粒 子對各種光線(可見光，紅外光，激光等)的作用(阻擋，吸收，漫反射等)，通過測量光線照射 前后的變化來獲取氣溶膠濃度的信息。如專利號為02804173. 9的高靈敏度的顆粒檢測，專 利號為02232672. 3的煙塵濃度連續(xù)檢測激光發(fā)射裝置，專利申請?zhí)枮?1136683. 4的單端 不透明度法測塵裝置，專利申請?zhí)枮?9103172. 5的帶粒子傳感器的煙塵探測器，專利號為 97119085. 2的煙塵檢測器，專利申請?zhí)枮?3211786. 4的煙塵光電探測探頭，專利申請?zhí)枮?91202747. 9的便攜式光電煙塵濃度檢測儀，專利申請?zhí)枮?12Μ195. 8的煙塵、煙氣排放監(jiān) 測裝置，專利號為96114134. 4的粉塵排放連續(xù)自動監(jiān)測裝置和專利號為94202316. 1的煙 塵黑度監(jiān)測記錄儀。這一類方法的局限是，當檢測或監(jiān)測環(huán)境較惡劣時(如煙道氣流腐蝕性 強，水汽量大，粘性油煙濃度大)，檢測誤差增大，甚至儀器很快就會失效或損壞。另一發(fā)展 方向是β射線吸收法的優(yōu)化或改進。如專利號為02200914.0的射線電離型煙、塵傳感器， 專利號為99205791. 4的多功能煙塵、氣探測槍和專利號為02238238. 0的β射線顆粒物煙 塵排放連續(xù)監(jiān)測儀。除了由前一類方法的局限外，β射線源的價格和安全也會造成一些問 題?？紤]到氣溶膠粒子對人體健康危害程度的不同，有時還需測定粒子大小的分布。 粒子粒徑的分布有兩種表示方式，一是不同粒徑的數(shù)目分布，一是不同粒徑的重量濃度分 布。前者可用光散射式粒子計數(shù)器測定。后者可用根據(jù)撞擊捕獲原理制成的采樣器分級捕集不同粒徑范圍的氣溶膠粒子，再用稱重法測定濃度分布。一般來講，這些設(shè)備價格較貴， 檢測過程復(fù)雜，受環(huán)境條件干擾較大，檢測周期也長。申請人:曾于2006年4月25日提出了發(fā)明名稱為《一種現(xiàn)場檢測氣溶膠粒子濃度 的方法及其檢測儀》的專利申請，目前已授予專利權(quán)，專利號為2006102003813。使用該方 法和設(shè)備可方便、快速的對大多數(shù)氣溶膠粒子的總濃度和粒徑進行檢測。但當氣溶膠粒子 尺寸分布較分散時，該方法對粒子濃度的檢測精確度還需要進一步提高，氣溶膠粒子粒徑 的分布也需更詳細的測量和計算。對此，本發(fā)明對上述專利技術(shù)進行了進一步的改進。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種氣溶膠粒子濃度和尺寸分布的快速檢測方法及其裝置，要解決當 氣溶膠粒子尺寸分布較分散時，粒子濃度的精確檢測問題，以及現(xiàn)有檢測方法無法檢測出 粒子粒徑分布比例的問題。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是
這種氣溶膠粒子濃度和尺寸分布的快速檢測方法，檢測步驟如下 步驟一，形成一個含氣溶膠粒子的氣流；
步驟二，讓上述氣流通過至少一個管形電暈區(qū)，使氣流中至少有部分待測氣溶膠粒子 在電暈區(qū)帶上負電荷；
步驟三，在現(xiàn)場實際測量前，先預(yù)先測得電暈區(qū)的長度L，管徑H和氣流速度Vtl，查出或 測出粒子的密度d，用具有確定直徑D的氣溶膠粒子氣流進行標定實驗，確定該直徑粒子在 電暈場中的運動時間內(nèi)，能夠從進口附近某處，剛好到達出口管壁處所需的電暈場電壓P， 然后改變氣流速度，重新測出在該氣流速度Vtl下的對應(yīng)該直徑粒子所需的電暈場電壓P，再 改變粒子直徑D重新進行測量，得到氣流速度，粒子直徑和電暈場電壓三者的經(jīng)驗公式 當氣流速度為一定值V。，電暈場電壓增大到1\時，L= 2 2N_2k D2(2 2N_2-2 1^Hn 式中N是粒子按直徑劃分的檔次數(shù)； Y1, t，Y3,….. 為粒子在電荷收集網(wǎng)上放電的電量 H11H2,……nN為由小到大各尺寸檔的粒子數(shù)； D為粒子直徑；
讓是&與第N檔次粒子濃度之間的比例系數(shù)； 將上述公式存入計算機，作為以后實測時候選用的參數(shù)；
步驟四，進行實際測量，先測量氣流速度，在氣流速度較平穩(wěn)的情況下，按此流速根據(jù) 上述實驗參數(shù)選定一組電暈場電壓Pk到IV從最低電壓P1開始，測量出Y1,然后增加電壓 到P2,測出Y2,逐次增加，直到電壓Pn，得到Y(jié)n ；同時根據(jù)步驟三中的公式，求解Y1到Y(jié)n的N 個方程后得到H1, n2，……nN之間的比例關(guān)系，即各尺寸檔粒子的數(shù)量比；
步驟五，用本發(fā)明的方法與國家標準規(guī)定的非現(xiàn)場檢測方法同時檢測同一種氣溶膠粒 子的濃度值，經(jīng)本發(fā)明的方法測出Yn，并由國家標準規(guī)定的非現(xiàn)場檢測方法得到第N檔次 粒子濃度值；經(jīng)比較找到\與第N檔次粒子濃度值之間的對應(yīng)關(guān)系，即比例系數(shù)k的值； 步驟六，最后根據(jù)公SYn= 2 2N_2k D2 (2 2N_2-2，已知Yn、k、D，求出各尺寸檔的粒 子數(shù)η ；
步驟七，已知不同種類粒子的密度或比重d，將各尺寸檔的粒子數(shù)η分別乘上各檔粒子的單個質(zhì)量再求和，得到氣流中總的粒子濃度值。所述步驟一，氣溶膠粒子包括烹飪油煙霧，礦物油煙霧，工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生的煙塵和煙 霧，大氣中的沙塵，飄塵及可吸入顆粒物。所述步驟一，形成一個含氣溶膠粒子的氣流的方法包括對于靜態(tài)或基本不流動 的空氣，采用抽氣泵抽取含氣溶膠粒子的空氣，形成所需氣流；對于原本有一定流速的管道 內(nèi)或管道外氣流，不用氣泵，直接讓原氣流進入電暈場，實現(xiàn)絕對的等速采樣；對于管道內(nèi) 氣流速度過小的情況，仍需采用氣泵抽取，形成達到一定流速的氣流。所述步驟二中的電暈區(qū)由管狀探頭形成，管狀探頭的外殼內(nèi)有一個接正高壓的金 屬管作為陽極和一個接負高壓的金屬絲作為陰極，在兩電極之間形成至少一個電暈場，電 暈場氣流出口附近有一個垂直于氣流方向設(shè)置的電荷收集網(wǎng)。所述步驟三，確定在氣流速度Vtl下對應(yīng)該直徑粒子所需的電暈場電壓P的具體方 法如下
方法一，通過實驗直接測得所需的電暈場電壓，先采用較小的電暈場電壓，使電暈管壁 上不吸附任何粒子，然后慢慢逐漸增大電壓，直到觀察到電暈場出口處的管壁上開始出現(xiàn) 被吸附氣溶膠粒子為止，這時的電壓就是相對于粒子直徑D的Pi。依次類推，找到P2，P3直 到IV然后改變氣流速度，重新測出在該流速下的各電壓值；
方法二，通過計算得到所需的電暈場電壓，根據(jù)公式q = S3IdD3Vtl2 / (3L2 )，計算得 到所需電場力q，再根據(jù)電場力q和電暈場電壓P的關(guān)系式得出電暈場電壓P。
所述步驟三，粒子的檔次劃分方法為，即最小的粒子，直徑為D1=D,第二檔的直徑為 D2=2D，第三檔位1)3=40，依次類推，第N檔的粒子直徑η D。所述步驟五，國家標準規(guī)定的非現(xiàn)場檢測方法為重量差法或β射線吸收法。這種氣溶膠粒子濃度和尺寸分布的快速檢測裝置，包括外殼、陽極、陰極、電源和 變壓器，所述陽極為連接電源正高壓的金屬管，陰極為連接電源負高壓的金屬絲，金屬絲 軸向設(shè)置于金屬管中心處，金屬管的氣流入口處安裝有送風(fēng)機，金屬管的氣流出口處安裝 有抽風(fēng)機，氣流出口處有一個垂直于氣流方向設(shè)置的電荷收集網(wǎng)。所述送風(fēng)機為風(fēng)扇或鼓風(fēng)機。本發(fā)明的原理如下
在高電壓產(chǎn)生的強電場下，氣體將發(fā)生局部電離。在電場力的作用下，空間中的固態(tài) 或液態(tài)氣溶膠粒子荷電并被分離出來。本發(fā)明就是基于這種類似于靜電除塵的原理進行構(gòu) )思ο
在電暈極和陽極間施加足夠高的直流電壓，就會在空間中產(chǎn)生電場，電暈極附近的電 場強度最高，使電暈極周圍的氣體電離(電暈放電)。氣體電離后產(chǎn)生大量正離子和自由電 子。自由電子在電場力的作用下飛向陽極，當通過含氣溶膠粒子的氣體時，自由電子附著 在塵粒上形成負離子。負離子在電場力的作用下飛向帶正電的管壁(陽極)或電暈場外帶正 電的電荷收集網(wǎng)上，同時釋放出一定電荷量。如果電荷量與粒子濃度呈正相關(guān)關(guān)系，則可 以據(jù)此實現(xiàn)氣溶膠粒子濃度的快速檢測。為此，下列條件是必須的
(1)建立均勻或非均勻電暈場，比如用金屬管作為正極(陽極)，位于管軸心的金屬絲作 為高壓負極(電暈極)，再將位于金屬管出口附近，且與電暈極垂直的金屬絲網(wǎng)連接正極，作 為氣溶膠粒子放電的電荷收集網(wǎng)。
6
(2)電暈場的長度設(shè)計原則是既能讓氣流中的粒子有足夠時間荷電，當電壓一定 時，又能使得絕大部分荷電粒子只能在電荷收集網(wǎng)上失去電荷。(3)進入電暈區(qū)的氣流為紊流狀態(tài)，由于紊流的混摻作用，氣流從電暈區(qū)出來后， 其中的氣溶膠粒子趨向于均勻分布，即某一時刻，電荷收集網(wǎng)平面上各處接觸的粒子數(shù)基
本一致。(4)通過電暈區(qū)的氣流速度除邊界層外，都是均勻分布。如果粒子趨向管壁方向的 速度與氣流速度相比小得多，認為與收集網(wǎng)相接觸的粒子均具有與之垂直的相同速度。如果不考慮反電暈，粒子聚集和電暈不均勻性等因素的影響以及粒子在收集網(wǎng)上 的有效失電比(即能夠失去電荷的粒子數(shù)與氣流中所含粒子總數(shù)之比)不小于收集網(wǎng)實際 截面積與總截面積之比，則可以推導(dǎo)出下列公式。設(shè)在時刻t，檢測區(qū)氣流中的氣溶膠粒子濃度為C，可表為 C = [N(4 3ir3/3)d]/[vA(i/t)](1)
其中N是Λ時間內(nèi)流經(jīng)檢測區(qū)的粒子數(shù)；r是粒子平均半徑，d是粒子密度；ν是檢測 區(qū)氣流流速；A是檢測區(qū)(電暈管)橫截面積.
粒子在收集網(wǎng)上有效放電后，連接收集網(wǎng)的電路上就會出現(xiàn)電流。電流通過一個阻值 為R的電阻時，電阻上就會出現(xiàn)電壓降(不是原靜電場電壓)。在Λ時間內(nèi)，假定N個粒子 中有η個粒子能在收集網(wǎng)上有效放電，則η與由此產(chǎn)生的電流i之間有下列關(guān)系 η = i(i/t)/q(2)
其中q是一個粒子的平均荷電量。設(shè)有效失電比
η= Ν/η(3)
由于在一定流速范圍內(nèi)，n只與收集網(wǎng)材料，結(jié)構(gòu)設(shè)計和幾何尺寸相關(guān)，當這些參數(shù)確 定之后，n就是一固定值參數(shù)。考慮到在時刻t，流經(jīng)電阻的電流與電壓之間的關(guān)系
V = IR(4)
由上述公式，可推出任一時刻t，流經(jīng)電阻的電壓與氣溶膠粒子濃度之間的基本關(guān)系式
是
C= (4 π r3d η V) / (3vARq)(5)
由此公式可以定性看出，測出的流經(jīng)電阻的電壓V越高，離子濃度C就越大，這就是氣 溶膠粒子濃度檢測依據(jù)的基本原理。但為定量計算，還應(yīng)知道粒子的荷電量。粒子荷電的 機理有兩種，分別是電場荷電和擴散荷電。根據(jù)相關(guān)理論公式，對不同的粒子直徑，可以 計算出兩種荷電機理的荷電量，如下表所示。荷電時間(S)荷電時間(S)
0. 01 0.11.00.001 0. 01 0.1 1. O
粒子半徑(ym) 電場荷電獲得的電量(λ)擴散荷電獲得的電量(Xe)
1.0117 3253974070.12 0.16
0. 20 0. 24
10.011700 32500 39700 407001.01.4
1.8 2.2100. 01170000 3250000 3970000 4070000 5.412
16 100
上面的計算結(jié)果表明如下事實
(1)氣溶膠粒子主要靠電場荷電。擴散荷電比例很小，可以忽略。(2)如果電暈管長度 較短，即使氣流速度較慢，粒子荷電時間也很短，所荷電量較小。以5m/s的氣流速度計算， 油煙粒子在長度為IlOmm的電暈管中的荷電時間僅有0. 022s。(3)粒子尺寸越大，荷電量也 大，且與粒子的半徑或直徑的平方成正比。也就是說，荷電量與粒子的表面積成正比。(4) 如果粒子尺寸較集中，比如通過控制油煙氣流的溫度，將油煙粒子的直徑控制在一定范圍 (如5-10 μ m)，就可以假定每個粒子的荷電量近似相等，最終得到集電極電路上的電信號與 油煙粒子濃度成正比的關(guān)系。但如果氣溶膠粒子的直徑分布較分散，則需要先得知不同尺 寸粒子的分布比例，然后根據(jù)粒子直徑與荷電量的關(guān)系，計算出氣流中不同尺寸粒子的質(zhì) 量，最終得到總的粒子濃度。本發(fā)明測量計算不同尺寸氣溶膠粒子數(shù)量或質(zhì)量分布的原理如下
在電暈區(qū)中，帶負電荷的氣溶膠粒子受兩種力的作用，一是電場力，它使粒子向帶正電 的電暈管壁方向運動，二是氣流中氣體分子的推力，它使粒子隨氣流向前運動。如果管壁的 表面與氣流方向平行，則這兩種力的作用方向就相互垂直。所以，當電場力較大而氣流速度 較小時，一定質(zhì)量的帶負電的氣溶膠粒子就可能被管壁吸引而不再隨氣流向前運動(單區(qū) 靜電除塵器就是采用這一原理工作的)。反之，如氣體推力占優(yōu)勢，則帶負電的粒子來不及 被管壁吸引就被排除，只能在管外的電荷收集網(wǎng)上放電，已授權(quán)發(fā)明專利ZL2006102003813 中，直徑分布較集中的粒子濃度的檢測，就是采用這種原理，使絕大部分氣溶膠粒子都能在 電荷收集網(wǎng)上放電。所以，當氣流速度和電暈場(或電暈管)長度一定時，只需控制電暈場的電壓大小， 就能控制吸引到管壁上的粒子的質(zhì)量。電壓較小時，電場力較小，只有小質(zhì)量的帶電粒子才 能被管壁吸引。這時在電荷收集網(wǎng)上放電的就只有比這種質(zhì)量大的粒子。由此得到的就是 這種較大粒子的濃度。隨電壓的增大，電場力也增大，中等質(zhì)量的粒子也能被管壁吸附。根 據(jù)電荷收集網(wǎng)上的放電電荷就能得到更大質(zhì)量粒子的濃度。依此類推，當電壓足夠小時，所 有的帶電粒子都能在電荷收集網(wǎng)上放電。反之，當電壓足夠大時，所有的帶電粒子都能被管 壁吸附，這時電荷收集網(wǎng)上就無粒子放電。根據(jù)電壓的調(diào)整和電荷收集網(wǎng)上放電量的相應(yīng) 變化，就能將粒子按質(zhì)量歸類。如果假定粒子都近似球形，就可以方便地算出氣流中不同直 徑的氣溶膠粒子的濃度分布情況。具體的計算方法如下
如圖一所示，在電暈場中，作為陰極的電暈極通常為直徑較小的金屬絲1。接正高壓 的陽極通常為金屬板或金屬管。電荷收集網(wǎng)2位于電暈場氣流出口附近，并垂直于氣流方 向。帶負電荷的氣溶膠粒子在電暈場中受到氣體分子的推力F和電場力q的聯(lián)合作用，其 運動軌跡接近一拋物線。假定電暈場內(nèi)氣流速度與場外速度一致(即完全達到等速采樣的 條件)，F(xiàn)通常為零，氣溶膠粒子在進入電暈場之前，具有與電暈極方向平行的速度Vtl (等于 場外的氣流速度)，則進入電暈場帶上負電荷的粒子，在電場力作用下的動力學(xué)方程是
q = ma(6)
其中m是粒子質(zhì)量，a是垂直于電暈極并朝向管壁的加速度。粒子的運動學(xué)方程是
權(quán)利要求
1.一種氣溶膠粒子濃度和尺寸分布的快速檢測方法，其特征在于檢測步驟如下 步驟一，形成一個含氣溶膠粒子的氣流；步驟二，讓上述氣流通過至少一個管形電暈區(qū)，使氣流中至少有部分待測氣溶膠粒子 在電暈區(qū)帶上負電荷；步驟三，在現(xiàn)場實際測量前，先預(yù)先測得電暈區(qū)的長度L，管徑H和氣流速度Vtl，查出或 測出粒子的密度d，用具有確定直徑D的氣溶膠粒子氣流進行標定實驗，確定該直徑粒子在 電暈場中的運動時間內(nèi)，能夠從進口附近某處，剛好到達出口管壁處所需的電暈場電壓P， 然后改變氣流速度，重新測出在該氣流速度Vtl下的對應(yīng)該直徑粒子所需的電暈場電壓P，再 改變粒子直徑D重新進行測量，得到氣流速度，粒子直徑和電暈場電壓三者的經(jīng)驗公式 當氣流速度為一定值V。，電暈場電壓增大到1\時，L= 2 2N_2k D2(2 2N_2-2 1^Hn 式中N是粒子按直徑劃分的檔次數(shù)； Y1, t，Y3,….. 為粒子在電荷收集網(wǎng)上放電的電量 H11H2,……nN為由小到大各尺寸檔的粒子數(shù)； D為粒子直徑；讓是&與第N檔次粒子濃度之間的比例系數(shù)； 將上述公式存入計算機，作為以后實測時候選用的參數(shù)；步驟四，進行實際測量，先測量氣流速度，在氣流速度較平穩(wěn)的情況下，按此流速根據(jù) 上述實驗參數(shù)選定一組電暈場電壓Pk到IV從最低電壓P1開始，測量出Y1,然后增加電壓 到P2,測出Y2,逐次增加，直到電壓Pn，得到Y(jié)n ；同時根據(jù)步驟三中的公式，求解Y1到Y(jié)n的N 個方程后得到H1, n2，……nN之間的比例關(guān)系，即各尺寸檔粒子的數(shù)量比；步驟五，用本發(fā)明的方法與國家標準規(guī)定的非現(xiàn)場檢測方法同時檢測同一種氣溶膠粒 子的濃度值，經(jīng)本發(fā)明的方法測出Yn，并由國家標準規(guī)定的非現(xiàn)場檢測方法得到第N檔次 粒子濃度值；經(jīng)比較找到\與第N檔次粒子濃度值之間的對應(yīng)關(guān)系，即比例系數(shù)k的值； 步驟六，最后根據(jù)公式&= 2 2N_2k D2 (2 2N_2-2 1Irv已知A、k、D，求出各尺寸檔的粒 子數(shù)η ；步驟七，已知不同種類粒子的密度或比重d，將各尺寸檔的粒子數(shù)η分別乘上各檔粒子 的單個質(zhì)量再求和，得到氣流中總的粒子濃度值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣溶膠粒子濃度和尺寸分布的快速檢測方法，其特征在于 所述步驟一，氣溶膠粒子包括烹飪油煙霧，礦物油煙霧，工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生的煙塵和煙霧，大氣 中的沙塵，飄塵及可吸入顆粒物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣溶膠粒子濃度和尺寸分布的快速檢測方法，其特征在于 所述步驟一，形成一個含氣溶膠粒子的氣流的方法包括對于靜態(tài)或基本不流動的空氣，采 用抽氣泵抽取含氣溶膠粒子的空氣，形成所需氣流，對于原本有一定流速的管道內(nèi)或管道 外氣流，不用氣泵，直接讓原氣流進入電暈場，實現(xiàn)絕對的等速采樣，對于管道內(nèi)氣流速度 過小的情況，仍需采用抽氣泵抽取，形成達到一定流速的氣流。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣溶膠粒子濃度和尺寸分布的快速檢測方法，其特征在于 所述步驟二中的管形電暈區(qū)由管狀探頭形成，管狀探頭的外殼內(nèi)有一個接正高壓的金屬管 (2)作為陽極和一個接負高壓的金屬絲(1)作為陰極，在兩電極之間形成至少一個電暈場， 電暈場氣流出口附近有一個垂直于氣流方向設(shè)置的電荷收集網(wǎng)(3 )。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣溶膠粒子濃度和尺寸分布的快速檢測方法，其特征在于 所述步驟三，確定在氣流速度Vtl下對應(yīng)該直徑粒子所需的電暈場電壓P的具體方法如下方法一，通過實驗直接測得所需的電暈場電壓，先采用較小的電暈場電壓，使電暈管壁 上不吸附任何粒子，然后慢慢逐漸增大電壓，直到觀察到電暈場出口處的管壁上開始出現(xiàn) 被吸附氣溶膠粒子為止，這時的電壓就是相對于粒子直徑D的P1 ；依次類推，找到P2，P3直到IV然后改變氣流速度，重新測出在該流速下的各電壓值；方法二，通過計算得到所需的電暈場電壓，根據(jù)公式q = S3IdD3Vtl2 / (3L2 )，計算得 到所需電場力q，再根據(jù)電場力q和電暈場電壓P的關(guān)系式得出電暈場電壓P。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣溶膠粒子濃度和尺寸分布的快速檢測方法，其特征在于 所述步驟三，粒子的檔次劃分方法為，即最小的粒子，直徑為D1=D,第二檔的直徑為&=2D， 第三檔位1)3=40，依次類推，第N檔的粒子直徑為0,=2 D。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣溶膠粒子濃度和尺寸分布的快速檢測方法，其特征在于 所述步驟五，國家標準規(guī)定的非現(xiàn)場檢測方法為重量差法或β射線吸收法。
8.一種氣溶膠粒子濃度和尺寸分布的快速檢測裝置，包括外殼、陽極、陰極、電源和變 壓器，其特征在于所述陽極為連接電源正高壓的金屬管(2)，陰極為連接電源負高壓的金 屬絲(1)，金屬絲(1)軸向設(shè)置于金屬管(2)中心處，金屬管(2)的氣流入口處安裝有送風(fēng) 機，金屬管(2)的氣流出口處安裝有抽風(fēng)機，氣流出口處有一個垂直于氣流方向設(shè)置的電荷 收集網(wǎng)(3)。
9.據(jù)權(quán)利要求8所述的氣溶膠粒子濃度和尺寸分布的快速檢測裝置，其特征在于所 述送風(fēng)機為風(fēng)扇或鼓風(fēng)機。
全文摘要
一種氣溶膠粒子濃度和尺寸分布的快速檢測方法及其裝置，形成一個含氣溶膠粒子的氣流；讓上述氣流通過至少一個電暈區(qū)，使氣流中至少有部分待測氣溶膠粒子在電暈區(qū)帶上負電荷；在現(xiàn)場實際測量前，先預(yù)先測得電暈區(qū)的長度L，管徑H和氣流速度v0，查出或測出粒子的密度d，用具有確定直徑D的氣溶膠粒子氣流進行標定實驗，再進行實際測量，最后根據(jù)公式Y(jié)N=22N-2kD2(22N-2-21-N)nN，已知YN、 k、D，求出各尺寸檔的粒子數(shù)n；將各尺寸檔的粒子數(shù)n分別乘上各檔粒子的單個質(zhì)量再求和，得到氣流中總的粒子濃度值。通過本發(fā)明的方法可以方便、靈敏和快速地檢測出空氣或管道氣流中氣溶膠粒子的尺寸分布比例和濃度。
文檔編號G01N15/02GK102147350SQ20111006436
公開日2011年8月10日 申請日期2011年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月17日
發(fā)明者何宗彥 申請人:何宗彥