目前激光塵埃粒子計(jì)數(shù)器的用戶越來越多,,激光塵埃粒子計(jì)數(shù)器廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥,、電子、精密機(jī)械,、彩管制造、微生物等行業(yè)中,,實(shí)現(xiàn)對各種潔凈等級的工作臺,、凈化室、凈化車間的凈化效果,、潔凈級別進(jìn)行監(jiān)控,以確保產(chǎn)品的質(zhì)量,。
激光塵埃粒子計(jì)數(shù)器是用來測量空氣中塵埃微粒的數(shù)量及粒徑分布的儀器,從而為空氣潔凈度的評定提供依據(jù)。常見的激光塵埃粒子計(jì)數(shù)器是光散射式(DAPC)的,,測量粒徑范圍0.1-10μm,,此外還有凝聚核式的激光塵埃粒子計(jì)數(shù)器(CNC),,可測量尺寸更小的塵埃粒子,。
激光塵埃粒子計(jì)數(shù)器的工作原理
激光塵埃粒子計(jì)數(shù)器基本原理是光學(xué)傳感器的探測激光經(jīng)塵埃粒子散射后被光敏元件接收并產(chǎn)生脈沖信號,,該脈沖信號被輸出并放大,,然后進(jìn)行數(shù)字信號處理,,通過與標(biāo)準(zhǔn)粒子信號進(jìn)行比較,,將對比結(jié)果用不同的參數(shù)表示出來,??諝庵械奈⒘T诠獾恼丈湎聲l(fā)生散射,這種現(xiàn)象叫光散射,。
光散射和微粒大小,、光波波長、微粒折射率及微粒對光的吸收特性等因素有關(guān),。但是就散射光強(qiáng)度和微粒大小而言,,有一個基本規(guī)律,,就是微粒散射光的強(qiáng)度隨微粒不的表面積增加而增大。這樣只要測定散射光的強(qiáng)度就可推知微粒的大小,,實(shí)際上,,每個粒子產(chǎn)生的散射光強(qiáng)度很弱,是一個很小的光脈沖,,需要通過光電轉(zhuǎn)換器的方法作用,,把光脈沖轉(zhuǎn)化為信號幅度較大的電脈沖,然后再經(jīng)過電子線路的進(jìn)一步放大和甄別,,從而完成對大量電脈沖的計(jì)數(shù)工作,。此時,電脈沖數(shù)量對于微粒的個數(shù),,電脈沖的幅度對應(yīng)于微粒的大小,。
光源
光源是激光塵埃粒子計(jì)數(shù)器的關(guān)鍵部件,,對儀器的性能影響很大,。光源要求穩(wěn)定性高、壽命長,、不受干擾,。激光塵埃粒子計(jì)數(shù)器的光源有普通光源和激光光源兩種。
普通光源為碘鎢燈,,體積大,、發(fā)熱量高,、壽命短,開機(jī)后需要預(yù)熱,。激光光源為激光器,體積小,、穩(wěn)定性高,、壽命長,、常與檢測腔及光檢測器做成一體,,組成傳感器,。
常見的激光光源有HeNe激光器、激光二極管,。采用普通光源的激光塵埃粒子計(jì)數(shù)器對0.3μm一下的微粒信號響應(yīng)很低,其信號幅度與計(jì)數(shù)器本身的噪聲幅度相差無幾,,信號很難從噪聲中檢測出來,。
此類儀器雖然標(biāo)有0.3μm這一通道,但只適于測定大于0.3μm特別是0.5μm以上的微粒,。由于激光的單色性好,,光能量集中穩(wěn)定,,所以采用激光光源的激光塵埃粒子計(jì)數(shù)器其傳感器有較高的信噪比,,此類儀器有些能檢測到0.1μm的微粒,。
測量腔
測量腔是進(jìn)行微粒觀測的空間,,被采集的空氣要從測量腔內(nèi)穿過,。儀器的光學(xué)系統(tǒng)使光源經(jīng)透鏡,、狹縫照射到測量腔中,,形成一個體積約幾個立方毫米的光敏感區(qū),。當(dāng)空氣中的塵埃通過光敏感區(qū)時,,會散射出一部分光能量,,被與入射光成一角度(90度或70度)的集光透鏡收集,,再投射到光檢測器上,。
光檢測器
光檢測器是將散射光能量轉(zhuǎn)換為電信號的光電轉(zhuǎn)換器件,。激光塵埃粒子計(jì)數(shù)器中常用的光檢測器是光電倍增管和光電二極管。
光電倍增管把光電子放大幾萬倍后轉(zhuǎn)換成幾個毫伏到幾十毫伏的電信號,,具有光譜線性好,、響應(yīng)時間快、暗電流小的優(yōu)點(diǎn),,缺點(diǎn)是體積大,。
光電倍增管工作時需加上幾百伏特的負(fù)高壓,儀器中有相應(yīng)的高壓產(chǎn)生電路,,在對儀器進(jìn)行調(diào)試或校準(zhǔn)時應(yīng)注意安全,。光電二極管是一種受到光照后能產(chǎn)生電子的半導(dǎo)體元件,具有體積小,、外圍電路簡單的特點(diǎn),,常與檢測腔做成一體。
流量監(jiān)控
激光塵埃粒子計(jì)數(shù)器的采樣流量一般為2.83L/min或28.3L/min,,進(jìn)口儀器常標(biāo)識為0.1cfm(立方英尺每分鐘)或1cfm,,主要是為了便于進(jìn)行符合Fed-Std-209E的潔凈度的計(jì)算。大流量的采樣(28.3L/min)更能準(zhǔn)確地反映空氣的潔凈狀況,,但使Z大采樣濃度降低,。
氣泵及過濾器
氣泵位于激光塵埃粒子計(jì)數(shù)器內(nèi)部,氣泵使儀器產(chǎn)生采樣流量,。氣泵要求噪音低,、振動小、產(chǎn)生的氣流穩(wěn)定,。過濾器應(yīng)能過濾掉0.3μm以上的微粒,,以免從儀器排出的空氣對潔凈區(qū)產(chǎn)生影響。
電路系統(tǒng)
不同粒徑大小的粒子經(jīng)激光塵埃粒子計(jì)數(shù)器的光電系統(tǒng)轉(zhuǎn)換后,,會產(chǎn)生不同幅度(電壓)的電脈沖信號,,粒徑越大,脈沖電壓越高,。信號電壓與粒徑之間的關(guān)系,,也叫轉(zhuǎn)換靈敏度,。
對于給定的激光塵埃粒子計(jì)數(shù)器,粒徑大小與脈沖電壓是一一對應(yīng)的,,例如某臺激光塵埃粒子計(jì)數(shù)器的轉(zhuǎn)換靈敏度為0.3μm對應(yīng)69mv,,0.5μm對應(yīng)531mv,1.0μm對應(yīng)701mv等,,若激光塵埃粒子計(jì)數(shù)器檢測到一個脈沖為100mv,,則這個粒子的大小肯定大于0.3μm而小于0.5μm。
激光塵埃粒子計(jì)數(shù)器是測量大于等于某一粒徑的粒子數(shù)量的儀器,,其內(nèi)部電路就是統(tǒng)計(jì)大于等于某一電壓值的脈沖數(shù)量的電路,。對于上段中的例子,測量空氣中大于等于0.3μm粒子的數(shù)量,,在電路中就是統(tǒng)計(jì)大于等于69mv的脈沖個數(shù),,測量大于等于0.5μm粒子的數(shù)量,,在電路中就是統(tǒng)計(jì)大于等于531mv的脈沖的分?jǐn)?shù),,以此類推,。所以儀器對塵埃粒子的測量,,主要靠轉(zhuǎn)換靈敏度這個參數(shù)。
另外需要說明的是,,每臺激光塵埃粒子計(jì)數(shù)器的轉(zhuǎn)換靈敏度均不同,,在出廠時及以后需要定期用標(biāo)準(zhǔn)粒子進(jìn)行校準(zhǔn),,以獲得Z佳轉(zhuǎn)換靈敏值,。電路系統(tǒng)就是完成對脈沖信號的放大、甄別,、計(jì)數(shù)的電路,。此外還包括電源,、控制,、顯示,、計(jì)算,、打印等電路。
使用激光塵埃粒子計(jì)數(shù)器的注意事項(xiàng):
1,、當(dāng)入口管被蓋住或被堵塞,,不要啟動計(jì)數(shù)器,;
2,、激光塵埃粒子計(jì)數(shù)器應(yīng)該在潔凈環(huán)境下使用,,以防止對激光傳感器的損傷,;
3、不要測有可能產(chǎn)生反應(yīng)的混合氣體(如氫氣和氧氣),。這些氣體也可能在計(jì)數(shù)器內(nèi)產(chǎn)生爆炸。測這些氣體需與廠家聯(lián)系為取得更多的信息,;
4,、沒有高壓減壓設(shè)備(如高壓擴(kuò)散器)不要取樣壓縮空氣,,所有的顆粒計(jì)數(shù)儀被設(shè)計(jì)用于在一個大氣壓力下操作,;
5,、水,,溶液或其他液體都不能從入口管進(jìn)入傳感器,;
6、塵埃粒子計(jì)數(shù)器主要用來測試凈化車間干凈的環(huán)境,,當(dāng)測的地方有松散顆粒的材質(zhì),,灰塵源,,噴霧處時,,須Z少保持距進(jìn)口管至少十二英寸遠(yuǎn),。以免以上的顆粒及液體污染傳感器及管路;
7,、取樣時,,避免取樣從計(jì)數(shù)器本身排出來的或被計(jì)數(shù)器出來的氣體所污染的氣體,;
8,、在連接外置打印機(jī)或連接外接溫濕度傳感器時,需先關(guān)掉計(jì)數(shù)器,;當(dāng)執(zhí)行打印操作時,,打印機(jī)上須有打印紙,,否則會損傷打印頭。
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