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PM2.5的測(cè)試方法及PM2.5傳感器的工作原理
細(xì)顆粒物又稱細(xì)粒、細(xì)顆粒,、PM2.5,。細(xì)顆粒物指環(huán)境空氣中空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑小于等于2.5微米的顆粒物。它能較長(zhǎng)時(shí)間懸浮于空氣中,，其在空氣中含量濃度越高,，就代表空氣污染越嚴(yán)重。雖然PM2.5只是地球大氣成分中含量很少的組分,，但它對(duì)空氣質(zhì)量和能見度等有重要的影響,。與較粗的大氣顆粒物相比，PM2.5粒徑小,，面積大,，活性強(qiáng)，易附帶有毒,、有害物質(zhì)（例如,，重金屬、微生物等）,，且在大氣中的停留時(shí)間長(zhǎng),、輸送距離遠(yuǎn)，因而對(duì)人體健康和大氣環(huán)境質(zhì)量的影響更大,。
目前測(cè)量PM2.5的方法主要有以下5種：
一：紅外法和濁度法
紅外由于光線強(qiáng)度不夠,，只能用濁度法測(cè)量。所謂濁度法,，就是一邊發(fā)射光線,，另一邊接收，空氣越渾濁光線損失掉的能量就越大,，由此來(lái)判定目前的空氣濁度,。實(shí)際上這種方法是不能夠準(zhǔn)確測(cè)量PM2.5的，甚至光線的發(fā)射,、接收部分一旦被靜電吸附的粉塵覆蓋,，就會(huì)直接導(dǎo)致測(cè)量不精準(zhǔn),。這種方法做出來(lái)的傳感器只能定性測(cè)量（可以測(cè)出相對(duì)多少），不能定量測(cè)量（因?yàn)閿?shù)值會(huì)飄）,。更何況這種方法也區(qū)分不出顆粒物的粒徑來(lái),，所以凡是用這種傳感器的性能都相對(duì)要差一些。
第二種：激光法和粒子計(jì)數(shù)法
就是激光散射,，而不是直接測(cè)量濁度,，這一類的傳感器共同的特點(diǎn)就是離不開風(fēng)扇（或者用泵吸），因?yàn)檫@種方法空氣如果不流動(dòng)是測(cè)量不到空氣中的懸浮顆粒物的,，而且通過數(shù)學(xué)模型可以大致推算出經(jīng)過傳感器氣體的粒子大小,，空氣流量等，經(jīng)過復(fù)雜的數(shù)學(xué)算法,，終得到比較真實(shí)的PM2.5數(shù)值,，這一類傳感器是激光散射，對(duì)靜電吸附的灰塵免疫,，當(dāng)然如果用灰塵把傳感器堵死了,，自然也不可能測(cè)到。
第三種：Beta射線法
Beta射線儀是利用Beta射線衰減的原理,，環(huán)境空氣由采樣泵吸入采樣管,，經(jīng)過濾膜后排出，顆粒物沉淀在濾膜上,，當(dāng)β射線通過沉積著顆粒物的濾膜時(shí),，Beta射線的能量衰減，通過對(duì)衰減量的測(cè)定便可計(jì)算出顆粒物的濃度,。
Beta射線法顆粒物監(jiān)測(cè)儀由PM10采樣頭,、PM2.5切割器、樣品動(dòng)態(tài)加熱系統(tǒng),、采樣泵和儀器主機(jī)組成,。流量為1m3/h的環(huán)境空氣樣品經(jīng)過PM10采樣頭和PM2.5切割器后成為符合技術(shù)要求的顆粒物樣品氣體。在樣品動(dòng)態(tài)加熱系統(tǒng)中,，樣品氣體的相對(duì)濕度被調(diào)整到35%以下，樣品進(jìn)入儀器主機(jī)后顆粒物被收集在可以自動(dòng)更換的濾膜上,。在儀器中濾膜的兩側(cè)分別設(shè)置了Beta射線源和Beta射線檢測(cè)器,。隨著樣品采集的進(jìn)行，在濾膜上收集的顆粒物越來(lái)越多,，顆粒物質(zhì)量也隨之增加,，此時(shí)Beta射線檢測(cè)器檢測(cè)到的Beta射線強(qiáng)度會(huì)相應(yīng)地減弱。由于Beta射線檢測(cè)器的輸出信號(hào)能直接反應(yīng)顆粒物的質(zhì)量變化,，儀器通過分析Beta射線檢測(cè)器的顆粒物質(zhì)量數(shù)值,，結(jié)合相同時(shí)段內(nèi)采集的樣品體積,，終得出采樣時(shí)段的顆粒物濃度。配置有膜動(dòng)態(tài)測(cè)量系統(tǒng)后,，儀器能準(zhǔn)確測(cè)量在這個(gè)過程中揮發(fā)掉的顆粒物,，使終報(bào)告數(shù)據(jù)得到有效補(bǔ)償，接近于真實(shí)值,。
第四種：微量振蕩天平法
微量振蕩天平法是在質(zhì)量傳感器內(nèi)使用一個(gè)振蕩空心錐形管,，在其振蕩端安裝可更換的濾膜，振蕩頻率取決于錐形管特征和其質(zhì)量,。當(dāng)采樣氣流通過濾膜,，其中的顆粒物沉積在濾膜上，濾膜的質(zhì)量變化導(dǎo)致振蕩頻率的變化,，通過振蕩頻率變化計(jì)算出沉積在濾膜上顆粒物的質(zhì)量,，再根據(jù)流量、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度和氣壓計(jì)算出該時(shí)段顆粒物標(biāo)志的質(zhì)量濃度,。
微量振蕩天平法顆粒物監(jiān)測(cè)儀由PM10采樣頭,、PM2.5切割器、濾膜動(dòng)態(tài)測(cè)量系統(tǒng),、采樣泵和儀器主機(jī)組成,。流量為1m³/h，環(huán)境空氣樣品經(jīng)過PM10采樣頭和PM2.5切割器后,，成為符合技術(shù)要求的顆粒物樣品氣體,。樣品隨后進(jìn)入配置有濾膜動(dòng)態(tài)測(cè)量系統(tǒng)（FDMS）的微量振蕩天平法監(jiān)測(cè)儀主機(jī)，在主機(jī)中測(cè)量樣品質(zhì)量的微量振蕩天平傳感器主要部件是一支一端固定,，另一端裝有濾膜的空心錐形管,，樣品氣流通過濾膜，顆粒物被收集在濾膜上,。在工作時(shí)空心錐形管是處于往復(fù)振蕩的狀態(tài),，它的振蕩頻率會(huì)隨著濾膜上收集的顆粒物的質(zhì)量變化發(fā)生變化，儀器通過準(zhǔn)確測(cè)量頻率的變化得到采集到的顆粒物質(zhì)量,，然后根據(jù)收集這些顆粒物時(shí)采集的樣品體積計(jì)算得出樣品的濃度,。
5、重量法
我國(guó)目前對(duì)大氣顆粒物的測(cè)定主要采用重量法,。其原理是分別通過一定切割特征的采樣器,，以恒速抽取定量體積空氣，使環(huán)境空氣中的PM2.5和PM10被截留在已知質(zhì)量的濾膜上,，根據(jù)采樣前后濾膜的質(zhì)量差和采樣體積,，計(jì)算出PM2.5和PM10的濃度。必須注意的是,，計(jì)量顆粒物的單位ug/m3中分母的體積應(yīng)該是標(biāo)準(zhǔn)狀況下（0℃,、101.3kPa）的體積,，對(duì)實(shí)測(cè)溫度、壓力下的體積均應(yīng)換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積,。
由于紅外法測(cè)量PM2.5的傳感器性能較差,，且Beta射線法、微量振蕩天平法,、重量法三種方法的原理應(yīng)用比較困難且價(jià)格較高,，所以市面上比較多的是采用激光散射原理來(lái)測(cè)量PM2.5濃度的PM2.5傳感器。
建大仁科空氣質(zhì)量變送器RS-PM-*-2是一款工業(yè)級(jí)通用顆粒物濃度變送器,，采用激光散射測(cè)量原理,，通過*的數(shù)據(jù)雙頻采集技術(shù)進(jìn)行篩分，得出單位體積內(nèi)等效粒徑的顆粒物粒子個(gè)數(shù),，并以科學(xué)*的算法計(jì)算出單位體積內(nèi)等效粒徑的顆粒物質(zhì)量濃度,，以485 接口通過 ModBus-RTU 協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)輸出?？捎糜谑彝鈿庀笳?、揚(yáng)塵監(jiān)測(cè)、圖書館,、檔案館,、工業(yè)廠房等需要PM2.5或 PM10濃度監(jiān)測(cè)的場(chǎng)所。