專利名稱：氣體中塵粒濃度測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是一種用于氣體中塵粒濃度測量的裝置，可廣泛地應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測中污染源煙塵、大氣中懸浮微粒、勞動保護崗位中粉塵等污染塵粒濃度的監(jiān)測和固體顆?；蚍垠w在氣動輸送，噴吹等方面濃度的測量。
現(xiàn)有的氣體中塵粒濃度測量裝置主要由采樣儀和天平構(gòu)成，氣體塵粒濃度的測量，普遍使用采樣儀器以一定方式將氣體中塵粒采樣過濾至一已稱重的濾膜(或濾筒)上，然后將濾膜(或濾筒)再次稱重，以采樣前后兩次稱重之差得采樣塵粒質(zhì)量，根據(jù)此次采樣氣體的標(biāo)況體積，利用人工計算得出氣體中塵粒濃度，效率較低，勞動強度較大。以上所說的采樣氣體的標(biāo)況體積是由采樣儀中微機電路部分測量計算得出，所說的微機電路部分如圖3中濾線框外所示，它系現(xiàn)有技術(shù)，如武漢市天虹智能儀表廠，青島嶗山應(yīng)用技術(shù)研究所等廠家生產(chǎn)的“氣體塵粒采樣儀”均采用該電路。
本實用新型的目的在于提供一種自身校準(zhǔn)、檢定比較簡單、方便，能提高勞動效率，減輕勞動強度，自動測量氣體中塵粒濃度的裝置，便于氣體中塵粒濃度的測量。
為達到上述目的，本實用新型的技術(shù)方案是包括采樣頭、微機電路部分，其特征在于它還包括塵粒過濾及其質(zhì)量測量機構(gòu)，該機構(gòu)的結(jié)構(gòu)是浮體(1)懸浮于容器(2)中的載浮液(3)中，浮體(1)的內(nèi)空腔體內(nèi)有塵粒過濾器(4)，塵粒過濾器(4)在氣路上將浮體(1)兩側(cè)對稱的氣嘴(8)、(9)隔開，氣嘴(8)、(9)通過軟管(10)、(11)分別與容器(2)內(nèi)壁兩側(cè)的氣嘴(12)、(13)相連通，并分別接通容器(2)的外空間，浮體(1)上端連接的長柱體(5)穿過容器(2)上端密封連接的長柱管(6)，長柱體(5)可在長柱管(6)內(nèi)上下自由移動，長柱體(5)和長柱管(6)都垂直于載浮液(3)的液面(14)，液面(14)在長柱體(5)的外表面與長柱管(6)的內(nèi)表面形成的空間里，容器(2)連通取壓嘴(7)，取壓嘴(7)密封連接微差壓傳感器，傳感信號通過前置放大電路接微機。
上述長柱體(5)可為管狀體或?qū)嵭捏w，其外表面光滑，下端與浮體(1)連為一體，其重心與浮體(1)的重心在同一條垂直于液面(14)的直線上。
上述長柱管(6)的內(nèi)表面光滑，其上下兩端內(nèi)表面各有一小突起環(huán)。
上述軟管(12)、(13)用柔性材料包括橡膠、氟橡膠、硅膠制成，其長度大于20mm，其重量與其在載浮液(3)中的浮力相當(dāng)。
本實用新型利用抽氣泵或其它動力，將被測氣體采集至浮體(1)中，經(jīng)塵粒過濾器(4)過濾，塵粒留在浮體(1)中，浮體(1)的質(zhì)量增加帶動長柱體(5)下降，容器(2)中載浮液(3)在長柱體(5)和長柱管(6)的間隔空間的液面(14)上升，由物理學(xué)浮力理論可知，浮體(1)增加的塵粒質(zhì)量等于載浮液(3)上升部分的液體質(zhì)量，此質(zhì)量與液面(14)上升高度成正比，液面(14)上升高度與取壓嘴(7)處產(chǎn)生的差壓成正比，由此可推導(dǎo)得出，塵粒質(zhì)量與其產(chǎn)生的微差壓成正比，通過微差壓傳感器，前置放大電路及微機電路即可測量出采樣塵粒的質(zhì)量，此質(zhì)量測量機構(gòu)利用高精度質(zhì)量法碼可以比較簡單、方便地進行校準(zhǔn)、檢定，量值傳遞精度高。
本實用新型還利用了流量傳感器測量采樣氣體的流量，利用微機定時累積采樣氣體的體積，利用溫度傳感器、微差壓傳感器測量采樣氣體的狀態(tài)，以便換算，若被采為管道氣體，可利用流速測量機構(gòu)測量被采樣管道氣體的流速，利用微機和監(jiān)控軟件進行自動檢測、控制、計算、換算得出氣體中塵粒的濃度，并自動顯示數(shù)據(jù)，提高了勞動效率，減輕了勞動強度。
以下結(jié)合
本實用新型的實施例。
圖1為塵粒過濾及其質(zhì)量測量機構(gòu)的縱向剖視結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為裝置氣體路連接流向方框圖；圖3為裝置微機電路部分原理圖。
附圖1中，浮體(1)為一空心圓柱體，也可為空心球體或其它型體，其內(nèi)空的塵粒濾器(4)由帶通氣孔的濾膜支撐體和包在支撐體表面的濾膜組成，濾膜由玻璃纖維或紡織濾布制成，支撐體連通氣嘴(8)，并通過氣嘴(8)固定在浮體(1)的內(nèi)空，浮體(1)表面有密封蓋，通過螺口可以打開，以便清除塵粒和更換濾膜，長柱體(5)為空心圓柱體，也可為上面部分為空心或為實心帶托盤的其它型體，其外面光滑，下端與浮體(1)安裝連為一體，其重心和浮體(1)的重心在同一條垂直于載浮液(3)的液面(14)的直線上，浮體(1)和長柱體(5)的總重量比其在載浮液(3)中的浮力小，長柱體(5)的上端為一喇叭型開口，以便放入填充物使浮體(1)達到初始懸浮位置附近，也可放入法碼對本裝置的質(zhì)量測量機構(gòu)進行校準(zhǔn)、檢定，容器(2)可為任意形體，其內(nèi)空需保證浮體(1)上下自由移動，無內(nèi)壁接觸性阻力，長柱管(6)為直圓管型，也可為其它連通型體，其內(nèi)表面光滑，上端開口，下端密封連接容器(2)的上口，長柱管(6)上下兩端的內(nèi)表面各有一小突起環(huán)，以減小長柱體(5)上下移動時與長柱管(6)內(nèi)表面的摩擦阻力，載浮液(3)為粘度較低的液體，如水、酒精、防凍液等，液面(14)在長柱體(5)與長柱管(6)的間隔空間里，間隔空間的截面形成液面(14)，取壓嘴(7)與容器(2)的連接管道在長柱管(6)下端以上5mm左右的水平位置，可通過螺口斷開，以便注入載浮液(3)時或調(diào)節(jié)浮體(1)的初始位時控制液面(14)的位置，工作時可密封連接上，軟管(10)、(11)用柔性材料制作，如橡膠、氟橡膠、硅膠等，其長度應(yīng)大于20mm，以減小其局部彈力對浮體(1)的影響，其外壁間斷地粘有附著物，使其在載浮液(3)中浮力與其重量相當(dāng)，以減小其附加浮力對浮體(1)的影響，浮體(1)、包括其內(nèi)的塵粒過濾器(4)的支撐體、容器(2)、長柱體(5)、長柱管(6)、取壓嘴(7)及其與容器(2)連接管道、氣嘴(8)、(9)、(12)、(13)分別用有一定機械強度的材料制作，如塑料、有機玻璃、金屬等、其壁厚需保證其工作或運輸時，不易變形的機構(gòu)強度，長柱管(6)的長度取決于微差壓傳感器的滿量程，如使用1kPa微差壓傳感器，利用水作載浮液時，其長度為102mm，利用酒精作載浮液時，其長度為128mm，長柱體(5)與長柱管(6)的橫載面尺寸決定測量質(zhì)量分辨率，液面(14)面積減小，測量質(zhì)量分辨率越小，用1kPa高精度微差壓傳感器，可分辨0.1Pa，長柱體(5)橫截面為φ10mm，長柱管(6)內(nèi)空橫截面為φ12mm時，其分辨率為0.35mg，若長柱體(5)橫截面為φ10mm時，長柱管(6)內(nèi)空橫截面為φ14mm時，其分辨率為0.75mg，根據(jù)所需分辨率，可決定長柱體(5)和長柱管(6)的橫截面機械尺寸，浮體(1)的型體大小，即機械尺寸可根據(jù)其所需過濾的塵粒的質(zhì)量而定，可大可小。長柱體(5)的長度和容器(2)的內(nèi)空高度須保證浮體(1)和長柱體(5)移動將液面(14)壓至壓力傳感器的滿量程。
附圖2中，被采樣氣體經(jīng)采樣頭(15)順序流過導(dǎo)塵管(16)、氣嘴(13)、浮體(1)，經(jīng)浮體(1)中塵粒過濾器(4)過濾下塵粒后，氣體順序流過氣嘴(12)、流量傳感器(17)，經(jīng)抽氣泵(18)排出，氣路按氣流的流向順序密封連接，采樣頭(15)為被采樣氣體入口，用有一定機械強度的金屬或非金屬材料制作，如采管道氣體時，用不銹鋼材料制作不同直徑的采樣嘴，在采大氣懸浮微粒時，用金屬或非金屬材料制作的切割器，導(dǎo)塵管(16)為采樣頭(15)與氣嘴(13)的連接管，用有一定機械強度的材料制作，要求內(nèi)壁光滑，以防止塵粒粘附，氣嘴(12)、(13)、浮體(1)如附圖1所述，流量傳感器(17)為壓差型流量傳感器，也可用渦街，渦輪等其它流量傳感器，抽氣泵(18)作采氣動力。
附圖3中，熱電偶(19)、溫度傳感器(20)、微差壓傳感器(21)、(22)、流量傳感器(17)、前置運放電路7650、OP07、多路選擇開關(guān)CD4051、A/D轉(zhuǎn)換器ICL7135、可編程擴展I/O口81C55、單片微處理器80C31、地址鎖存器74HC373、程序存貯器27C512、鍵盤Q、驅(qū)動器74HC244、顯示屏ACM-12832A、隔離調(diào)速器MOC3041、可控硅CT、抽氣泵KB120等電路連接并構(gòu)成微機系統(tǒng)及其結(jié)合軟件完成測量、控制、計算、顯示等系專業(yè)公知技術(shù)常識，該電路可采用武漢市大虹智能儀表廠，青島嶗山應(yīng)用技術(shù)研究所等廠家現(xiàn)有技術(shù)，本文不再詳述。在此僅說明各傳感器安裝連接位置，熱電偶(19)和微差壓傳感器(21)的一個傳感氣嘴在工作時接在附圖2所述的采樣頭(15)前，測量被采樣前氣體狀態(tài)，以便換算，溫度傳感器(20)和微差壓傳感器(21)的另一個傳感氣嘴裝在附圖2所述的流量傳感器(17)之前的氣路中，流量傳感器(17)的安裝如附圖2中流量傳感器(17)，微差壓傳感器(22)接皮托管(現(xiàn)有技術(shù))可測量被采管道氣體流速，工作時，皮托管取壓頭放入被采管道中，其尾端氣嘴用導(dǎo)壓管接微差壓傳感器(22)，利用氣體流動的動壓測其流速。本實用新型的區(qū)別特征在于增加了一個微差壓傳感器(23)和一個前置運放電路OP07，如圖3中虛線框部分，(其與虛線框外的微差壓傳感器(22)和前置運放電路OP07一致)，放大信號接多路選擇開關(guān)CD4051的另一通道，微機通過測量虛線框中的微差壓電信號，轉(zhuǎn)換成浮體(1)中過濾的塵粒質(zhì)量，利用微機測量計算采樣氣體的標(biāo)況體積(現(xiàn)有技術(shù))，自動計算得出氣體中塵粒的濃度。
利用本實用新型的裝置，自身校準(zhǔn)、檢定比較簡單、方便，能提高勞動效率，減輕勞動強度，便于氣體中塵粒濃度的測量，該裝置還可用于測量氣體的含濕量，只需在過濾器(4)中加入干燥濟，如CaCl2，氣路連接如附圖2所述，在采樣頭處加塵粒過濾膜將塵粒過濾掉，將氣嘴(12)、(13)位置互換，干燥濟吸收的水份使浮體(1)質(zhì)量增加，可測量所吸收水份的質(zhì)量，微機通過測量計算的采樣氣體的標(biāo)況體積，可自動計算出氣體的含濕量。
權(quán)利要求1．一種氣體中塵粒濃度測量裝置，包括采樣頭、微機電路部分，其特征在于它還包括塵粒過濾及其質(zhì)量測量機構(gòu)，該機構(gòu)的結(jié)構(gòu)是浮體(1)懸浮于容器(2)中的載浮液(3)中，浮體(1)的內(nèi)空腔體內(nèi)有塵粒過濾器(4)，塵粒過濾器(4)在氣路上將浮體(1)兩側(cè)對稱的氣嘴(8)、(9)隔開，氣嘴(8)、(9)通過軟管(10)、(11)分別與容器(2)內(nèi)壁兩側(cè)的氣嘴(12)、(13)相連通，并分別接通容器(2)的外空間，浮體(1)上端連接的長柱體(5)穿過容器(2)上端密封連接的長柱管(6)，長柱體(5)可在長柱管(6)內(nèi)上下自由移動，長柱體(5)和長柱管(6)都垂直于載浮液(3)的液面(14)，液面(14)在長柱體(5)的外表面與長柱管(6)的內(nèi)表面形成的空間里，容器(2)連通取壓嘴(7)，取壓嘴(7)密封連接微差壓傳感器，傳感信號通過前置放大電路接微機；
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于長柱體(5)可為管狀體或?qū)嵭捏w，其外表面光滑，下端與浮體(1)連為一體，其重心與浮體(1)的重心在同一條垂直于液面(14)的直線上；
3．根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的裝置，其特征在于長柱管(6)的內(nèi)表面光滑，其上下兩端內(nèi)表面各有一小突起環(huán)；
4．根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于軟管用柔性材料包括橡膠、氟橡膠、硅膠制成，其長度大于20mm，其重量與其在載浮液(3)中的浮力相當(dāng)。
專利摘要本實用新型涉及一種用于氣體中塵粒濃度測量的裝置,包括浮體(1)、容器(2)、載浮液(3)、塵粒過濾器(4)、長柱體(5)、長柱管(6)、取壓嘴(7);被測氣體中塵粒被過濾在浮體(1)中,浮體(1)質(zhì)量增加,載浮液(3)在取壓嘴(7)產(chǎn)生壓差,由此測量塵粒質(zhì)量,通過測量被采樣氣體的溫度、壓力及體積,經(jīng)微機計算得出結(jié)果。該裝置自身校準(zhǔn),檢定方便,能自動測量氣體中塵粒濃度,給氣體中塵粒濃度的測量帶來許多方便。
文檔編號G01N15/06GK2338745SQ9820368
公開日1999年9月15日 申請日期1998年4月22日 優(yōu)先權(quán)日1998年4月22日
發(fā)明者肖心玖 申請人:肖心玖