专利名称：具有湿度连续自动修正功能的激光粉尘检测仪及检测方法
技术领域：
本发明涉及一种检测仪器及检测方法，特别是关于一种具有湿度连续自动修 正功能的激光粉尘(颗粒物)检测仪及检测方法。
背景技术：
目前，国内、外所有的快速粉尘(颗粒物)测定仪器，比如环保系统广泛使
用的美国TOEM1400锥体振荡天平颗粒物测定仪，还有公共场所、劳动作业现场 及室内、外环境监测广泛使用的各种光散射式测(粉)尘仪以及各种型号的P射 线法测尘仪器，都会受到空气湿度变化的影响，尤其在高湿度的环境下，粉尘(颗 粒物)浓度的测量误差会大幅度增加。而现有技术的各种设备中，未见任一种粉 尘(颗粒物)测定仪器具有在粉尘(颗粒物)测量的同时，测定相应的空气湿度， 并对空气湿度变化产生的粉尘(颗粒物)浓度的测量误差进行连续自动修正的功 能。

发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种可以根据环境湿度变化，对粉尘(颗 粒物)浓度的测定结果进行连续自动修正的激光粉尘(颗粒物)检测仪及检测方 法。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案 一种具有湿度连续自动修正功 能的激光粉尘检测仪，其特征在于它包括 一具有一进气口和一出气口的暗室， 所述进气口与出气口之间安装有两隔板隔设的气体通道，所述暗室一端设置有由 一激光发生器产生的光源，所述暗室的另一端与所述光源对应依次设置有一光学 透镜组和一光电接收器，所述两隔板上开设有与所述光源对应的出光孔；所述暗 室的出气口依序连接一抽气泵、 一湿度传感器和一排气口；所述光电接收器依序 连接一前置放大器、 一积分电路、 一模数转换器和一单片机；所述湿度传感器和 激光发生器分别通过数据线连接所述单片机，所述单片机内预置有湿度修正模块、 粉尘浓度超标报警阈值、质量浓度转换系数K值及汉字库。
所述激光发生器通过一激光功率控制器连接所述单片机。
所述湿度修正模块内预置有粉尘的质量浓度与湿度修正系数之间的关系式
C = (R_B) X KXF F=/ (RH)
其中F为湿度修正系数；B为本发明的基底值，RH为所述湿度传感器测得
的空气实时湿度，R为光路系统测得的粉尘的相对质量浓度，K为存储在所述单
片机内的相应场所的质量浓度转换系数。
一种采用具有湿度连续自动修正功能的激光粉尘检测仪的检测方法，其特征
在于它包括以下步骤
1) 被测气体依序通过进气口、气流通道、暗室、抽气泵和湿度传感器；
2) 所述被测气体中的粉尘在光源发出的红外激光照射下产生散射光，该散射
光依序通过光电接收器、前置放大器、积分电路和模数转换器，转换为与粉尘浓
度成正比的每分钟脉冲计数即粉尘的相对质量浓度R，并输送到所述单片机；
3) 所述湿度传感器将感应到的被测气体的空气实时湿度RH输送给所述单片
机；
4) 所述单片机中的湿度修正模块利用以下公式对粉尘的质量浓度C进行计 算，其计算式如下
F=/ (RH) C = (R—B) X KXF
式中F为湿度修正函数；RH为湿度传感器测得的被测气体的空气实时湿度； B为所述激光粉尘检测仪的基底值；R为光路系统测得的粉尘的相对质量浓度；K 为存储在所述单片机内的相应场所的质量浓度转换系数。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点1、本发明的激光粉尘(颗 粒物)仪由于设置了一湿度传感器，并在单片机内设置有一湿度修正模块，因此， 本发明不仅可以检测粉尘(颗粒物)浓度，还可以检测到被测气体所在环境的空 气湿度，并自动修正湿度对粉尘(颗粒物)质量浓度C的影响。2、本发明由于在 湿度修正模块中设置了粉尘(颗粒物)的质量浓度与湿度修正系数之间的关系式， 因此可以实时并连续地在检测粉尘(颗粒物)浓度的同时对空气湿度影响进行修 正，进而得到更为准确的粉尘(颗粒物)的质量浓度C。本发明可以广泛用于各 种公共场所或劳动场所或室外大气环境的粉尘(颗粒物)检测中，特别是在湿度 变化较大的环境中。


图1是本发明的激光粉尘(颗粒物)检测仪的结构示意图
具体实施例方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
如图1所示，本发明提供的激光粉尘(颗粒物)检测仪包括一进气口 1，进气口 1通过一气流通道2连接一暗室3。暗室3 —端设置有一光源4，光源4依次连 接一激光发生器5、 一激光功率控制器6和一单片微型计算机(简称单片机)7。 激光发生器5采用一半导体激光器，激光功率控制器6通过一控制线与一单片机7 相连，光源4光线的强弱变化通过一数据线输送给单片机7，再由单片机7通过激 光功率控制器6向激光发生器5发出控制指令，从而实现激光发射功率的闭环控 制，使激光的发射强度恒定，进而提高激光粉尘(颗粒物)检测仪测量的稳定性。 其中，单片机7内预置有湿度修正模块、粉尘(颗粒物)浓度超标报警阈值和汉 字库。
暗室3的另一端设置有一光电接收器8，光电接收器8与光源4中间设置有一 光学透镜组9，光学透镜组9与光源4之间设置有两隔板10，两隔板10分别位于 气流通道2下方两侧，两隔板10上都开设有与光源4和光学透镜组9相应的出光 孔ll，隔板10的下端与暗室3之间留有间隙。
暗室3的下方设置有一与气流通道2相对的出气口 12，被测气体经过暗室3 后沿出气口 12进入一抽气泵13，抽气泵13的另一端通过管路连接一湿度传感器 14。湿度传感器14将感应到的被测气体湿度信号通过一数据线传输至单片机7， 同时，湿度传感器14还连接一排气口 15，作为排出被测气体的通道。
光路系统中的光电接收器8将接收到的粉尘(颗粒物)散射光光强度信号依 序通过前置放大器16和积分电路17，然后经过模数转换器18转换成与粉尘(颗 粒物)浓度成正比的每分钟脉冲计数即粉尘(颗粒物)的相对质量浓度R(CPM)， 最后输送到单片机7，前置放大器16、积分电路17和模数转换器18为本领域常 用设备，在此不再详述。
单片机7的显示输出端连接有一液晶显示器19,结合单片机7内预置的汉字 库，可以通过汉字显示所有检测信息。
上述实施例中，激光粉尘(颗粒物)检测仪还设置有标准散射板自校准系统 作为仪器的校准部件，其为一个标准的光学器件，在仪器设为校准状态时，将标 准散射板自校准系统打入光路中模拟粒子的散射，作为标准散射光来校准仪器。
上述实施例中，电源采用Ni-MH充电电池，可连续使用8小时，并配备有电 源适配器。
上述实施例中，激光粉尘(颗粒物)检测仪适合公共场所粉尘(颗粒物)检 测的粉尘质量浓度、标准散射板自校准、粉尘(颗粒物)浓度超标报警和适合大 气环境检测的定时采样等一般检测，以及在劳动卫生模式下，根据工业企业卫生 标准(GBZ1-2002)和工作场所有害因素接触限值(GBZ2-2002)标准，计算出时 间加权平均值(TWA)以及短时间接触容许浓度(STEL)。激光粉尘(颗粒物) 检测仪特别设置了环境空气湿度的测量，并通过单片机7中的湿度修正模块，自 动消除湿度对粉尘(颗粒物)的质量浓度的影响，从而使测得的粉尘(颗粒物) 的质量浓度更为精确。
本发明的激光粉尘(颗粒物)检测仪的检测方法如下
首先，被测气体被吸入进气口 l后，依次通过气流通道3、暗室3、抽气泵13 和湿度传感器14，最后通过一排气口 15排出，湿度传感器14将感应到的被测气 体的空气实时湿度RH输送给单片机7。在暗室3中，粉尘(颗粒物)在光源4发 出的红外激光照射下产生散射光，散射光光强度信号经过光电接收器8接收后， 再依序通过前置放大器16、积分电路17和模数转换器18，转化为与粉尘(颗粒 物)浓度成正比的每分钟脉冲计数即粉尘(颗粒物)的相对质量浓度R(CPM)，并 输送到单片机7。
根据以上湿度传感器14测得的被测气体的空气实时湿度RH、,.路系统测得 的粉尘(颗粒物)的相对质量浓度R(CPM)和存储在单片机7内的相应场所的质 量浓度转换系数K (mg/m3，CPM)，单片机7中预置的湿度修正模块可以利用预 置在其内的以下公式对粉尘(颗粒物)的质量浓度C (mg/m3)进行计算，其计算 式如下
C = (R—B) X KXF F=/ (RH)
式中F为湿度修正系数；B为本发明的基底值(CPM)。
上式中的粉尘(颗粒物)的质量浓度c利用了湿度修正模块，自动修正空气 湿度对粉尘(颗粒物)的质量浓度c的影响。当测得的粉尘(颗粒物)的质量浓
度C超过单片机7内预置的粉尘(颗粒物)浓度超标报警阈值时，单片机7发出 报警指令。因此，本发明可以通过湿度传感器14实时并连续地检测出被测气体所 在环境的空气湿度，并根据环境湿度变化，对粉尘浓度的测定结果进行连续自动 修正，得到更为精确的粉尘浓度。
上述各实施例中，各部件的结构、设置位置、及其连接都是可以有所变化的， 在本发明技术方案的基础上，对个别部件进行的改进和等同变换，不应排除在本 发明的保护范围之外。
权利要求
1、一种具有湿度连续自动修正功能的激光粉尘检测仪，其特征在于它包括一具有一进气口和一出气口的暗室，所述进气口与出气口之间安装有两隔板隔设的气体通道，所述暗室一端设置有由一激光发生器产生的光源，所述暗室的另一端与所述光源对应依次设置有一光学透镜组和一光电接收器，所述两隔板上开设有与所述光源对应的出光孔；所述暗室的出气口依序连接一抽气泵、一湿度传感器和一排气口；所述光电接收器依序连接一前置放大器、一积分电路、一模数转换器和一单片机；所述湿度传感器和激光发生器分别通过数据线连接所述单片机，所述单片机内预置有湿度修正模块、粉尘浓度超标报警阈值、质量浓度转换系数K值及汉字库。
2、 如权利要求l所述的具有湿度连续自动修正功能的激光粉尘检测仪，其特 征在于所述激光发生器通过一激光功率控制器连接所述单片机。
3、 如权利要求1或2所述的具有湿度连续自动修正功能的激光粉尘检测仪， 其特征在于所述湿度修正模块内预置有粉尘的质量浓度与湿度修正系数之间的 关系式<formula>formula see original document page 2</formula>其中F为湿度修正系数；B为本发明的基底值，RH为所述湿度传感器测得 的空气实时湿度，R为光路系统测得的粉尘的相对质量浓度，K为存储在所述单 片机内的相应场所的质量浓度转换系数。
4、 一种采用如权利要求l 3所述装置的具有湿度连续自动修正功能的激光 粉尘检测方法，其特征在于它包括以下步骤1) 被测气体依序通过进气口、气流通道、暗室、抽气泵和湿度传感器；2) 所述被测气体中的粉尘在光源发出的红外激光照射下产生散射光，该散射 光依序通过光电接收器、前置放大器、积分电路和模数转换器，转换为与粉尘浓 度成正比的每分钟脉冲计数即粉尘的相对质量浓度R,并输送到所述单片机；3) 所述湿度传感器将感应到的被测气体的空气实时湿度RH输送给所述单片机；4) 所述单片机中的湿度修正模块利用以下公式对粉尘的质量浓度C进行计 算，其计算式如下-<formula>formula see original document page 2</formula>式中F为湿度修正函数；RH为湿度传感器测得的被测气体的空气实时湿度; B为所述激光粉尘检测仪的基底值；R为光路系统测得的粉尘的相对质量浓度；K 为存储在所述单片机内的相应场所的质量浓度转换系数。
全文摘要
本发明涉及一种具有湿度连续自动修正功能的激光粉尘检测仪及检测方法，它包括一具有一进气口和一出气口的暗室，进气口与出气口之间安装有两隔板隔设的气体通道，暗室一端设置有由一激光发生器产生的光源，暗室的另一端与光源对应依次设置有一光学透镜组和一光电接收器，两隔板上与光源对应开设有出光孔；暗室的出气口依序连接一抽气泵、一湿度传感器和一排气口；光电接收器依序连接一前置放大器、一积分电路、一模数转换器和一单片机；湿度传感器和激光发生器分别通过数据线连接单片机，单片机内预置有湿度修正模块、粉尘浓度超标报警阈值、质量浓度转换系数K值及汉字库。本发明可以根据环境湿度变化，对粉尘(颗粒物)浓度的测定结果进行连续自动修正。
文档编号G01N15/06GK101354332SQ200810223078
公开日2009年1月28日 申请日期2008年9月26日 优先权日2008年9月26日
发明者周文刚, 晶 张, 朱一川, 朱芸德, 昕 毕 申请人:北京绿林创新数码科技有限公司