對未來空氣質量檢測的展

 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,、薄膜技術等新材料研制技術的*應用為 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 機械與微電子技術,、計算機技術,、信號處理技術、傳感技術,、故障診斷技術,、智 能技術等多學科綜合技術的基礎上得到發(fā)展。研制能夠同時監(jiān)測多種氣體的全自 動數字式的智能氣體傳感器將是該領域的重要研究方向,。

檢測空?質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?體內并可能導致嚴重健康問題。PM 包括特性（即形狀,、光學屬性,、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?報告,，其中“x”指懸浮顆?；旌衔锘颉?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 , 。這是因為PM10 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?肺泡。PM1.0 和 PM4.0 等新顆粒物種類也將列?空?質量監(jiān)測設備的監(jiān)測范圍,。這些新的測量結果可以為傳統(tǒng)的 PM10 和 PM2.5 指標提供其它補充信息,，以便進?更好的顆粒污染分析以及根據檢測的?溶膠類型（例如室內塵埃與煙霧）研發(fā)適?于特定環(huán)境的監(jiān)測設備。

 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?！保ɑ颉癠FP”）進?報告，本?將不予論述,。在上述顆粒物定義范圍內 — 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??液中,，給我們的健康帶來更?的危害,。世界衛(wèi)?組織 (WHO) 將懸浮顆粒物報告為 1 類致癌物和?類健康?臨的*?環(huán)境風險，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*為準確的 PM 測量?法是重量測定法,。這種測量程序利?預先稱重的過濾器收集周圍環(huán)境中按粒徑進?預分類的顆粒（例如讓粒徑?于 2.5 微?的所有顆粒進?）。在采樣期（通常為 24 ?時）結束之際,，對過濾器進?稱重,，確定集聚的顆粒物總重量（單位為µg）。然后?過濾器質量增?值除以空?在 24 ?時通過過濾器的總體積,，得到質量濃度（單位為 µg/m3）,。雖然長期以來重量測定法?直被視為*準確的質量濃度測定?法，但這種?法在?常應?的普及當中存在某些限制,，諸如：測量儀器笨重,，價格昂貴,，每次測量只能處理?種 PM 粒徑（例如 PM2.5），?法進?實時采樣,，?且?法輸出顆粒計數,。因此，實時光學顆粒計數器 (OPC) 逐漸進?了空?質量監(jiān)測市場,。這種儀器基于不同的光學原理 — 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?散射（或吸收）。然后散射光被光電?極管檢測到,，轉化為實時顆粒計數和質量濃度值,。

 ?前，光學檢測是應?*為?泛的技術,。這是因為光學檢測易于使?,，?且具有?與倫?的性價?。近年來,，OPC 已經?型化??以集成到空調設備,、空?質量監(jiān)測器和空?凈化器當中，可?于調節(jié)和控制家庭,、汽車和室外環(huán)境的空?質量,。

 雖然 OPC 的基本原理看起來很簡單，但從實施?度看,，并?所有 OPC 都以相同?式?作,，其測量的空?質量主要取決于設備?程設計。光學原理對計算顆粒數量?常有效,，但這種設備主要?于估算顆粒物質量濃度,，?且由于顆粒物具有不同光學屬性（例如形狀和顏?）及不同質量密度，導致設備容易產?估算誤差,。因此質量估算好壞在很?程度上取決于?產商將測得光學信號轉化為顆粒物質量濃度的算法,。此外，內部?流?程對傳感器精度和漂移也有顯著影響,，因為顆粒很容易積聚在光學元件（激光器,、光電?極管、束流捕集器）上,，如果?程設計不當,，就會導致元件性能隨時間流失?逐漸下降。

?作原理

雖然 OPC 的基本原理看起來很簡單,，但從實施?度看,，并?所有 OPC 都以相同?式?作,，其測量的空?質量主要取決于設備?程設計。光學原理對計算顆粒數量?常有效,，但這種設備主要?于估算顆粒物質量濃度,，?且由于顆粒物具有不同光學屬性（例如形狀和顏?）及不同質量密度，導致設備容易產?估算誤差,。因此質量估算好壞在很?程度上取決于?產商將測得光學信號轉化為顆粒物質量濃度的算法,。此外，內部?流?程對傳感器精度和漂移也有顯著影響,，因為顆粒很容易積聚在光學元件（激光器,、光電?極管、束流捕集器）上,，如果?程設計不當,，就會導致元件性能隨時間流失?逐漸下降。