粉塵濃度探測器是環(huán)境監(jiān)測與工業(yè)安全的關(guān)鍵設(shè)備,其核心技術(shù)主要分為光散射法、β射線吸收法和靜電感應(yīng)法。三者原理迥異,適用于不同場景。
一、光散射法
原理:激光或紅外光照射懸浮顆粒,傳感器接收顆粒散射的光強(qiáng)。散射光強(qiáng)與顆粒物濃度呈正相關(guān),通過校準(zhǔn)換算為質(zhì)量濃度。
優(yōu)點:
響應(yīng)極快(秒級),適合實時監(jiān)控與報警。
結(jié)構(gòu)緊湊,成本較低,維護(hù)相對簡單。
可區(qū)分不同粒徑通道(如PM2.5、PM10)。
缺點:
測量結(jié)果受顆粒物材質(zhì)、顏色、形狀影響顯著,需針對特定粉塵校準(zhǔn)。
高濕度環(huán)境下,水霧會產(chǎn)生干擾。
通常作為相對測量,絕對精度低于β射線法。
典型應(yīng)用:室內(nèi)空氣質(zhì)量監(jiān)測、工業(yè)過程快速報警、便攜式檢測儀。
二、β射線吸收法
原理:利用低能β射線(如C-14源)穿透濾膜上采集的粉塵時發(fā)生的衰減。衰減程度與采集的粉塵質(zhì)量嚴(yán)格成比例,從而直接計算質(zhì)量濃度。
優(yōu)點:
直接測量質(zhì)量,是的基準(zhǔn)方法之一,精度高,數(shù)據(jù)。
幾乎不受顆粒物理化學(xué)性質(zhì)影響,結(jié)果可靠。
可進(jìn)行長期連續(xù)采樣分析。
缺點:
響應(yīng)速度慢(通常為1小時一個數(shù)據(jù)),無法實時報警。
設(shè)備昂貴、體積大,需定期更換放射源和濾膜,運維復(fù)雜。
涉及低劑量放射源,需特殊許可與管理。
典型應(yīng)用:環(huán)境空氣質(zhì)量國控站點、科研校準(zhǔn)、法規(guī)仲裁測量。
三、靜電感應(yīng)法
原理:基于粉塵顆粒在運動時因摩擦攜帶的靜電荷。探頭測量由粉塵通過感應(yīng)區(qū)域所產(chǎn)生的靜電電流或電位波動,其信號與粉塵濃度和速度相關(guān)。
優(yōu)點:
無光學(xué)部件,極其堅固耐用,適用于高溫、高壓、高濕等惡劣工業(yè)環(huán)境(如煙道、輸送管道)。
響應(yīng)速度快,設(shè)備簡單,安裝維護(hù)方便。
可適用于大顆粒和高濃度范圍。
缺點:
測量結(jié)果強(qiáng)烈依賴粉塵的荷電特性和流速,需嚴(yán)格標(biāo)定。
靈敏度相對較低,不適用于低濃度或清潔環(huán)境監(jiān)測。
精度一般,多為趨勢監(jiān)測或報警。
典型應(yīng)用:工業(yè)布袋除塵器泄漏監(jiān)測、粉體輸送過程監(jiān)控、煙道粉塵排放趨勢監(jiān)測。
總結(jié)對比
追求法律的高精度,選β射線法。
追求實時性、性價比與廣泛應(yīng)用,選光散射法。
用于惡劣工業(yè)過程監(jiān)控與趨勢報警,選靜電感應(yīng)法。
在實際應(yīng)用中,常采用“光散射法實時監(jiān)控+β射線法定期校準(zhǔn)”的組合模式,以兼顧速度與精度。