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塵埃粒子計(jì)數(shù)器的六大組件

更新時(shí)間:2021-12-23      點(diǎn)擊次數(shù):2085

光源是塵埃粒子數(shù)器的關(guān)鍵部件,對(duì)儀器的性能影響很大。光源要求穩(wěn)定性高、壽命長(zhǎng)、不受干擾。
1.光源
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(zhǎng),常與檢測(cè)腔及光檢測(cè)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。
采用普通光源的塵埃粒子計(jì)數(shù)器對(duì)0.3μm以下的微粒信號(hào)響應(yīng)很低,其信號(hào)幅度與計(jì)數(shù)器本身的噪聲幅度相差無幾,信號(hào)很難從噪聲中檢測(cè)出來。此類儀器雖然標(biāo)有0.3μm這一通道,但只適于測(cè)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(cè)到0.1μm的微粒。
2.測(cè)量腔
測(cè)量腔是進(jìn)行微粒觀測(cè)的空間,被采集的空氣要從測(cè)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(cè)量腔中,形成一個(gè)體積約幾個(gè)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(shí),會(huì)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(cè)器上。
3.光檢測(cè)器
光檢測(cè)器是將散射光能量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的光電轉(zhuǎn)換器件。塵埃粒子計(jì)數(shù)器中常用的光檢測(cè)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(gè)毫伏到幾十毫伏的電信號(hào),具有光譜線性好、響應(yīng)時(shí)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(shí)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(duì)儀器進(jìn)行調(diào)試或校準(zhǔn)時(shí)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(jiǎn)單的特點(diǎn),常與檢測(cè)腔做成一體。
4.流量監(jiān)控
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(shí)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,但使大采樣濃度降低。
5.氣泵及過濾器
氣泵位于儀器內(nèi)部,使儀器產(chǎn)生采樣流量。氣泵要求噪音低、振動(dòng)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(duì)潔凈區(qū)產(chǎn)生影響。
6.電路系統(tǒng)
不同粒徑大小的粒子經(jīng)塵埃粒子計(jì)數(shù)器的光電系統(tǒng)轉(zhuǎn)換后,會(huì)產(chǎn)生不同幅度(電壓)的電脈沖信號(hào),粒徑越大,脈沖電壓越高。信號(hào)電壓與粒徑之間的關(guān)系,也叫轉(zhuǎn)換靈敏度。對(duì)于給定的塵埃粒子計(jì)數(shù)器,粒徑大小與脈沖電壓是一一對(duì)應(yīng)的,例如某臺(tái)塵埃粒子計(jì)數(shù)器的轉(zhuǎn)換靈敏度為0.3μm對(duì)應(yīng)69mv,0.5μm對(duì)應(yīng)531mv,1.0μm對(duì)應(yīng)701mv等,若塵埃粒子計(jì)數(shù)器檢測(cè)到一個(gè)脈沖為100mv,則這個(gè)粒子的大小肯定大于0.3μm而小于0.5μm。
塵埃粒子計(jì)數(shù)器是測(cè)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(duì)于上段中的例子,測(cè)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的脈沖的個(gè)數(shù),測(cè)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的脈沖的個(gè)數(shù),依此類推。所以儀器對(duì)塵埃粒子的測(cè)量,主要靠轉(zhuǎn)換靈敏度這個(gè)參數(shù)。

另外需要說明的是,每臺(tái)塵埃粒子計(jì)數(shù)器的轉(zhuǎn)換靈敏度均不同,在出廠時(shí)及以后須定期用標(biāo)準(zhǔn)粒子進(jìn)行校準(zhǔn),以獲得佳轉(zhuǎn)換靈敏度值。
電路系統(tǒng)就是完成對(duì)脈沖信號(hào)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。

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