一種氣溶膠快速采集稱(chēng)重與無(wú)線傳輸裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型專(zhuān)利涉及一種氣溶膠快速收集稱(chēng)重與信號(hào)無(wú)線傳輸裝置，屬于環(huán)保監(jiān)測(cè)儀器領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]氣溶膠是懸浮于空氣中的微細(xì)顆粒物，既可以是固態(tài)的，也可以是液態(tài)的，其化學(xué)組成非常復(fù)雜。一般來(lái)說(shuō)，氣溶膠顆粒的粒徑大約在0.01?10微米，可分為自然和人類(lèi)產(chǎn)生兩類(lèi)。隨著現(xiàn)代化建設(shè)高速發(fā)展，工業(yè)制造中產(chǎn)生的氣溶膠顆粒越來(lái)越多，這些大量懸浮的氣溶膠顆粒包含各種微量金屬、硫酸與硝酸鹽、無(wú)機(jī)氧化物和含氧有機(jī)化合物等，對(duì)地球表面的大氣能見(jiàn)度、氣候、環(huán)境等產(chǎn)生了極為重大影響。尤其是近些年來(lái)大氣霧霾現(xiàn)象頻發(fā)，氣溶膠是罪魁禍?zhǔn)祝睆叫∮?.5微米的氣溶膠(PM2.5)已經(jīng)成為污染環(huán)境最重要的一類(lèi)，因此對(duì)PM2.5等氣溶膠進(jìn)行準(zhǔn)確采集觀測(cè)正越來(lái)越受到人們的關(guān)注，而正確地對(duì)氣溶膠顆粒物進(jìn)行質(zhì)量濃度的分級(jí)、標(biāo)定和預(yù)警，是研究和解決氣溶膠顆粒物污染的首要問(wèn)題。當(dāng)前對(duì)氣溶膠的監(jiān)測(cè)已經(jīng)成為我國(guó)環(huán)境保護(hù)的重要環(huán)節(jié)。
[0003]目前采集與測(cè)定大氣中的懸浮氣溶膠質(zhì)量濃度的方法一般為離線采樣測(cè)量法和在線采樣測(cè)量法。按照測(cè)量原理的不同，又可以將它們分為激光β射線法、激光散射法、壓電晶體差頻法、濾膜稱(chēng)重法、微量振蕩天平法等等，它們各有優(yōu)缺點(diǎn)。其中濾膜稱(chēng)重法測(cè)定的是氣溶膠顆粒物的絕對(duì)質(zhì)量濃度，因而測(cè)量精度相對(duì)較高，測(cè)量不會(huì)受到顆粒物大小、形狀、顏色等因素的影響，但是該裝備的采樣儀復(fù)雜、濾膜操作費(fèi)時(shí)、不能立即給出測(cè)試結(jié)果(需要3?24小時(shí))。為此，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)出了基于龍卷風(fēng)原理的收集裝置，龍卷風(fēng)可以用來(lái)讓氣溶膠匯聚更快地被濾膜吸收，增強(qiáng)氣溶膠顆粒物進(jìn)入濾膜的效率和速度。同時(shí)，為了在一定程序上提高測(cè)量結(jié)果的信息傳輸和預(yù)報(bào)效率，通過(guò)無(wú)線傳輸裝置給用戶(hù)氣溶膠濃度的變化信息，這樣便可以達(dá)到及時(shí)預(yù)警或報(bào)警的作用。鑒于目前我國(guó)的GPRS，藍(lán)牙，WIFI等無(wú)線通訊工具發(fā)展日漸成熟，因此可以利用無(wú)線數(shù)據(jù)技術(shù)來(lái)提高監(jiān)測(cè)大氣氣溶膠污染情況的效率。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]氣溶膠是大氣成分中很重要的組成部分，它不僅影響著人類(lèi)的健康，還能增加大氣的化學(xué)反應(yīng)，增加降水、成云和成霧的可能性，降低能見(jiàn)度，影響大氣輻射收支，導(dǎo)致環(huán)境溫度和植物生長(zhǎng)速率的改變。因此對(duì)大氣氣溶膠濃度及時(shí)監(jiān)測(cè)來(lái)達(dá)到預(yù)警報(bào)警的作用有重要意義。目前我國(guó)主要標(biāo)準(zhǔn)是采用膜法采集氣溶膠，雖然精度高，但是濾膜采集氣溶膠所用時(shí)間漫長(zhǎng)，且收集的部分氣溶膠易揮發(fā)，導(dǎo)致測(cè)量失準(zhǔn)。針對(duì)以上缺點(diǎn)，本實(shí)用新型提出了高效率的龍卷風(fēng)收集裝置和無(wú)線傳輸裝置。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述【背景技術(shù)】存在的需求，本實(shí)用新型提供一種氣溶膠顆?？焖俨杉Q(chēng)重與無(wú)線傳輸?shù)难b置。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述的技術(shù)目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:一種氣溶膠快速采集稱(chēng)重與無(wú)線傳輸裝置，其特征是，包括氣溶膠采集裝置、龍卷風(fēng)集納裝置、物體質(zhì)量稱(chēng)量裝置和數(shù)據(jù)處理與傳輸裝置，所述氣溶膠采集裝置連接龍卷風(fēng)集納裝置，所述龍卷風(fēng)集納裝置連接物體質(zhì)量稱(chēng)量裝置，所述物體質(zhì)量稱(chēng)量裝置連接數(shù)據(jù)處理與傳輸裝置。
[0007]進(jìn)一步的，所述龍卷風(fēng)集納裝置包括進(jìn)風(fēng)裝置和螺旋管道，所述進(jìn)風(fēng)裝置包括兩個(gè)相向設(shè)置的進(jìn)風(fēng)口，所述進(jìn)風(fēng)口分別連接導(dǎo)氣管和氣栗。
[0008]進(jìn)一步的，所述螺旋管道設(shè)置為兩級(jí)螺旋管道。
[0009]進(jìn)一步的，所述氣溶膠采集裝置包括氣溶膠進(jìn)氣口、氣溶膠龍卷風(fēng)交疊采集區(qū)以及排氣口，所述氣溶膠進(jìn)氣口連接氣溶膠氣栗。
[0010]通過(guò)兩個(gè)相對(duì)方向設(shè)置的進(jìn)風(fēng)口和導(dǎo)氣管形成兩股空氣強(qiáng)烈相向?qū)α鬟\(yùn)動(dòng)，再利用流動(dòng)的氣流在兩級(jí)螺旋管道相互摩擦旋轉(zhuǎn)形成空氣漩渦，從而在氣溶膠龍卷風(fēng)交疊采集區(qū)產(chǎn)生自然快速旋轉(zhuǎn)的人造龍卷風(fēng)，而龍卷風(fēng)形成氣壓差將抽取空氣中的氣溶膠顆粒物，一方面，有些氣溶膠具有一定的揮發(fā)性，龍卷風(fēng)形成的漩渦可以有效地減緩了氣溶膠的揮發(fā)，另一方面，龍卷風(fēng)強(qiáng)大的氣流顯著提高了氣溶膠采集裝置的吸氣效率，同時(shí)也加速了氣溶膠顆粒物被濾膜高效吸收，從而極大地縮短了濾膜稱(chēng)重的時(shí)間，有利于快速氣溶膠質(zhì)量濃度檢測(cè)與預(yù)警。
[0011]進(jìn)一步的，所述物體質(zhì)量稱(chēng)量裝置包括高精度微量天平和濾膜，由于氣溶膠質(zhì)量很小，所以采用高精度的稱(chēng)重分析天平(精度±0.01mg/m3)。濾膜稱(chēng)重法是工業(yè)生產(chǎn)與試驗(yàn)中常用的清潔度測(cè)定方法之一。它的測(cè)定原理是:將一定濃度的待測(cè)氣溶膠樣品通過(guò)干燥過(guò)的濾膜充分過(guò)濾，氣溶膠顆粒物被收集在濾膜表面，利用分析天平進(jìn)行稱(chēng)重，然后將濾膜清洗并再次充分干燥和進(jìn)行天平稱(chēng)重，根據(jù)分析天平稱(chēng)出過(guò)濾清洗前后干燥的濾膜質(zhì)量，計(jì)算其增加值即為氣溶膠顆粒物的質(zhì)量。采用濾膜質(zhì)量稱(chēng)重時(shí)，可通過(guò)下式計(jì)算氣溶膠顆粒物質(zhì)量濃度，即單位體積空氣中氣溶膠顆粒物的質(zhì)量:C=(m2-ml)/Q.t，上式中C為氣溶膠質(zhì)量濃度，單位為mg/m3，m2、ml分別為采樣后、前濾膜質(zhì)量，單位為mg，Q是氣溶膠采樣儀的吸氣效率，單位為m3/min，t為采樣時(shí)間，單位為min。
[0012]進(jìn)一步的，所述數(shù)據(jù)處理與傳輸裝置包括ARM主控處理器和無(wú)線發(fā)收模塊。
[0013]進(jìn)一步的，所述處理器采用STM32F429芯片，該處理器具有低功耗，實(shí)時(shí)性能出色等特性。
[0014]進(jìn)一步的，所述無(wú)線發(fā)收模塊采用WIFI或S頂900B無(wú)線模塊。S頂900B外觀小巧，性能穩(wěn)定，性?xún)r(jià)比高，利用它連接GPRS無(wú)線網(wǎng)絡(luò)來(lái)對(duì)大氣氣溶膠質(zhì)量濃度的測(cè)量值進(jìn)行及時(shí)傳輸與發(fā)布。
[0015]本實(shí)用新型的原理為:氣溶膠氣栗抽取足夠的大氣送入氣溶膠進(jìn)氣口，利用龍卷風(fēng)集納裝置和濾膜高效率采集空氣中的氣溶膠顆粒物，然后利用物體質(zhì)量稱(chēng)量裝置進(jìn)行對(duì)氣溶膠顆粒質(zhì)量的測(cè)量，最后通過(guò)數(shù)據(jù)處理與傳輸裝置將測(cè)量的氣溶膠質(zhì)量濃度數(shù)據(jù)傳輸?shù)接脩?hù)的手機(jī)或電腦。
[0016]本實(shí)用新型所達(dá)到的有益效果:本實(shí)用新型所述一種氣溶膠的快速采集稱(chēng)重與無(wú)線傳輸裝置采用高效率的采集、收集、信息處理與傳輸?shù)确绞?，與傳統(tǒng)的濾膜稱(chēng)重法采樣不同，利用龍卷風(fēng)提高了吸氣效率和收集效率，減輕了氣溶膠在保存過(guò)程中的改變所帶來(lái)的誤差，也解決了半揮發(fā)性組分導(dǎo)致測(cè)量不準(zhǔn)的問(wèn)題。數(shù)據(jù)的無(wú)線傳輸使得對(duì)氣溶膠濃度的監(jiān)測(cè)更加方便。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1是本實(shí)用新型的流程圖；
[0018]圖2是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)不意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)