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四方光電激光揚塵傳感器助力打贏藍天保衛(wèi)戰(zhàn)

閱讀：2 發(fā)布時間：2025-5-20

根據(jù)“"期間公布的2020年政府工作報告，今年要實現(xiàn)單位國內(nèi)生產(chǎn)總值能耗和主要污染物排放量繼續(xù)下降,；深化重點地區(qū)大氣污染治理攻堅,；要打好藍天、碧水,、凈土保衛(wèi)戰(zhàn),，實現(xiàn)污染防治攻堅戰(zhàn)階段性目標(biāo)。2020年是打贏藍天保衛(wèi)戰(zhàn),、“十三五"規(guī)劃的全面收官之年,，我國大氣污染治理進入攻堅“深水期"，剩下的都是難啃的“硬骨頭",。作為一直以來的重點和難點,，揚塵污染治理已然成為大氣污染防治目標(biāo)完成與否的關(guān)鍵點之一。
揚塵治理,，需對癥下藥,；而把脈問診，監(jiān)測為先,。高性能的揚塵傳感器對實現(xiàn)揚塵全面監(jiān)測,、精準(zhǔn)治理、降低成本等多方面的重要性不言而喻,。

揚塵傳感器的需求及應(yīng)用現(xiàn)狀

行業(yè)發(fā)展初期,，揚塵監(jiān)測設(shè)備多基于β射線吸收法,，然而受儀器體積較大、成本高昂等因素掣肘,，量大面廣的需求無法得到真正滿足。
基于光散射原理的粉塵傳感器,，在民用室內(nèi)檢測應(yīng)用中,，經(jīng)歷了從采用LED光源和擴散式采樣，用于粉塵濃度變化的趨勢檢測,，到升級為激光光源和風(fēng)扇采樣,，可以精確檢測PM2.5數(shù)值的創(chuàng)新發(fā)展過程。然而針對室外揚塵監(jiān)測還需要PM10和TSP的精準(zhǔn)監(jiān)測要求,，則無法得到滿足,。
因此，能夠同時準(zhǔn)確測量PM2.5/PM10/TSP,、體積小,、購買和維護成本低成為了揚塵監(jiān)測設(shè)備配套傳感器面臨的主要挑戰(zhàn)。

室外揚塵顆粒物監(jiān)測的技術(shù)難點

①與β射線原理的設(shè)備保持較高的線性相關(guān)性
國站監(jiān)測設(shè)備采用的是β射線原理,，其他的揚塵監(jiān)測站的監(jiān)測數(shù)據(jù)必須要與其保持高度一致性,，但由于原理上的差異，要做到這一點,，傳感器需要采用更高性能的器件,，有效提升顆粒物識別的能力。
②滿足室外-30℃~70℃的工作溫度要求
溫度對傳感器激光管的影響非常大,，然而室外溫度范圍更寬,，夏天在太陽下暴曬，溫度可能會到達70℃,；冬天北方嚴寒地區(qū)溫度可能達到零下30℃,。這就要求傳感器在此溫度下不僅能夠正常工作，還要確保檢測的準(zhǔn)確性,。
③檢測精度不受水霧影響
由于室外環(huán)境經(jīng)常會遇到凝霜與露水的情況,，這些水汽進入到傳感器后會嚴重影響到傳感器的測量值，甚至?xí)斐蓚鞲衅鲹p壞,。
④長期使用,，精度不受積灰影響
揚塵傳感器工作在室外，大顆粒的灰塵經(jīng)過傳感器采樣風(fēng)道內(nèi)會受到重力影響附著在傳感器內(nèi)部,，長期使用,，會使得灰塵在傳感器內(nèi)部大量堆積，影響到測量準(zhǔn)確性,。

四方光電激光揚塵傳感器的技術(shù)特點

四方光電基于創(chuàng)新的光散射技術(shù)研究,，陸續(xù)推出紅外粉塵傳感器,、激光粉塵傳感器等系列傳感器產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于室內(nèi),、室外及車內(nèi)檢測等領(lǐng)域,。
在此基礎(chǔ)上，四方光電針對揚塵傳感器的應(yīng)用場景,，以及不同地方標(biāo)準(zhǔn)需求,，推動技術(shù)革新升級，成功研發(fā)揚塵顆粒物傳感器PM3003S及 PM3006,。

四方光電激光揚塵傳感器

圖1：PM3006S（左）及 PM3006（右）激光揚塵傳感器

1,、揚塵顆粒物智能識別技術(shù)（API技術(shù)）

PM3003S，PM3006采用了的API（Auto Particle Identification,，自動顆粒識別）技術(shù),，在多種塵源下進行標(biāo)定，根據(jù)檢測到的顆粒物分布進行自動判斷,，確保PM2.5,、PM10和TSP的檢測精度。

四方光電激光揚塵傳感器數(shù)據(jù)

2,、高溫,、恒功率、線型激光管
PM3003S,、 PM3006激光揚塵傳感器采用了工作溫度在-30~70℃的恒功率,、線型光源，其光功率高達100mW,，相比點光源高出20倍以上,，原始信號更強，大大提升了顆粒物的識別效率,。同時對光源采用了恒功率控制,，保證原始信號的穩(wěn)定輸出，確保測量的穩(wěn)定性,。

室外揚塵傳感器與民用粉塵傳感器光源差別

圖2：室外揚塵傳感器與民用粉塵傳感器光源差別

左：高功率線型光源,，右：低功率點光源

3、自帶除水霧裝置,，不受水汽影響,。

四方光電研制的PM3003S、 PM3006激光揚塵傳感器前端配套了除濕裝置,，防止室外環(huán)境中細小的水珠進入檢測氣室,，消除水汽對揚塵傳感器的精度影響。

四方光電激光揚塵傳感器說明四方光電激光揚塵傳感器數(shù)據(jù)

4、創(chuàng)新結(jié)構(gòu)設(shè)計,，長效防積灰,。

PM3003S、 PM3006激光揚塵傳感器通過流體力學(xué)仿真對采樣風(fēng)道進行了長效防積灰結(jié)構(gòu)設(shè)計,，經(jīng)過實際驗證,，可以減少室外環(huán)境對傳感器檢測精確度的影響，降低后期維護成本,。

四方光電激光揚塵傳感器誤差數(shù)據(jù)

我國室外揚塵網(wǎng)格化監(jiān)測經(jīng)歷了早期的β射線吸收法,，到采用民用凈化器大量應(yīng)用的激光粉塵傳感器的過程。在使用過程中發(fā)現(xiàn),，民用的激光粉塵傳感器不僅不能滿足-30~70℃室外環(huán)境溫度的全天候使用要求，同時還必須面對監(jiān)測場所,，特別是建設(shè)工地經(jīng)常噴灑降霾的水霧影響,，或者下雨潮濕的氣候環(huán)境等。這種環(huán)境下,，水霧經(jīng)常被判斷為嚴重霧霾造成爆表,。同時網(wǎng)格化室外粉塵監(jiān)控希望得到局部的可以與國家大氣環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)數(shù)據(jù)具備的PM2.5/PM10/TSP的多項參數(shù)對比，民用激光傳感器由于激光功率小,，采樣流量小,， PM10分辨率很低，無法提供準(zhǔn)確的PM10, 通常采用根據(jù)PM2.5的數(shù)字進行比例計算,，造成PM10監(jiān)測數(shù)據(jù)失真,。四方光電研制的PM3003S、 PM3006激光揚塵傳感器通過采用寬溫型大功率線型激光光源,、API粉塵自動識別技術(shù),、的流道設(shè)計實現(xiàn)抗污染、大流量車規(guī)級采樣機構(gòu),、高濕度環(huán)境的水霧去除裝置等,，低成本地實現(xiàn)了對室外揚塵粉塵與β射線吸收法達到0.9相關(guān)系數(shù)的高精度測量。

四方光電激光揚塵傳感器助力打贏藍天保衛(wèi)戰(zhàn)

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