目前激光塵埃粒子計數(shù)器的用戶越來越多,,激光塵埃粒子計數(shù)器廣泛應用于醫(yī)藥,、電子、精密機械,、彩管制造,、微生物等行業(yè)中,實現(xiàn)對各種潔凈等級的工作臺,、凈化室,、凈化車間的凈化效果、潔凈級別進行監(jiān)控,,以確保產(chǎn)品的質(zhì)量,。
激光塵埃粒子計數(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數(shù)器(CNC),,可測量尺寸更小的塵埃粒子,。
激光塵埃粒子計數(shù)器的工作原理
激光塵埃粒子計數(shù)器基本原理是光學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,,然后進行數(shù)字信號處理,,通過與標準粒子信號進行比較,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度就可推知微粒的大小,,實際上,每個粒子產(chǎn)生的散射光強度很弱,,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)過電子線路的進一步放大和甄別,,從而完成對大量電脈沖的計數(shù)工作。此時,,電脈沖數(shù)量對于微粒的個數(shù),,電脈沖的幅度對應于微粒的大小,。
光源
光源是激光塵埃粒子計數(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,開機后需要預熱,。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數(shù)器對0.3μm一下的微粒信號響應很低,,其信號幅度與計數(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,、響應時間快,、暗電流小的優(yōu)點,缺點是體積大,。
光電倍增管工作時需加上幾百伏特的負高壓,,儀器中有相應的高壓產(chǎn)生電路,在對儀器進行調(diào)試或校準時應注意安全,。光電二極管是一種受到光照后能產(chǎn)生電子的半導體元件,,具有體積小、外圍電路簡單的特點,,常與檢測腔做成一體,。
流量監(jiān)控
激光塵埃粒子計數(shù)器的采樣流量一般為2.83L/min或28.3L/min,進口儀器常標識為0.1cfm(立方英尺每分鐘)或1cfm,,主要是為了便于進行符合Fed-Std-209E的潔凈度的計算,。大流量的采樣(28.3L/min)更能準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數(shù)器,粒徑大小與脈沖電壓是一一對應的,,例如某臺激光塵埃粒子計數(shù)器的轉(zhuǎn)換靈敏度為0.3μm對應69mv,,0.5μm對應531mv,1.0μm對應701mv等,,若激光塵埃粒子計數(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)計大于等于531mv的脈沖的分數(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準粒子進行校準,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、計數(shù)的電路,。此外還包括電源,、控制、顯示,、計算,、打印等電路。
使用激光塵埃粒子計數(shù)器的注意事項:
1,、當入口管被蓋住或被堵塞,,不要啟動計數(shù)器;
2,、激光塵埃粒子計數(shù)器應該在潔凈環(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)生反應的混合氣體(如氫氣和氧氣),。這些氣體也可能在計數(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,、沒有高壓減壓設備(如高壓擴散器)不要取樣壓縮空氣,所有的顆粒計數(shù)儀被設計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入傳感器,;
6,、塵埃粒子計數(shù)器主要用來測試凈化車間干凈的環(huán)境,,當測的地方有松散顆粒的材質(zhì),灰塵源,,噴霧處時,須Z少保持距進口管至少十二英寸遠,。以免以上的顆粒及液體污染傳感器及管路,;
7、取樣時,,避免取樣從計數(shù)器本身排出來的或被計數(shù)器出來的氣體所污染的氣體,;
8、在連接外置打印機或連接外接溫濕度傳感器時,,需先關(guān)掉計數(shù)器,;當執(zhí)行打印操作時,打印機上須有打印紙,,否則會損傷打印頭,。
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