专利名称：一种用于细颗粒物采样的采样称重装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及大气环境监测分析仪器，具体来说涉及一种用于细颗粒物采样的 采样称重装置。
背景技术：
随着我国城市建设和经济的高速发展，不可避免地带来了生活、工业和交通排放 废气量的增加，使空气中颗粒物浓度不断提高，环境空气质量不断下降。如果这些问题不引 起重视，就要可能导致环境质量的进一步下降，将直接影响我国经济可持续发展以及人民 的身体健康。因此需要环保监测部门提供大量准确可靠和连续及时的环境监测依据。但是， 我国还有许多城市在可吸入颗粒物监测上还在采用人工采样、送样到实验室分析的监测方 法，不仅费工费时，而且样品捕获率低、分析时间长、数据上报慢和信息量少，其监测结果不 能很好地反映出城市颗粒物污染在空间和时间上的变化现状和规律，对城市环境空气中颗 粒物的扩散趋势及影响不能做出连续的判断，从而影响了城市环境管理水平的提高。所以， 有必要在全国主要城市建立或完善环境空气颗粒物自动监测系统。在颗粒物监测中，要对颗粒物采集和称重，国际上比较多采用的自动称重方法有 压电晶体差频法、光散射法、振荡天平法又称TEOM法、β射线吸收法，目前应用最多的是 TEOM法，国内现使用的可吸入颗粒物自动监测设备基本上都采用这种方法。但是，这些方法 主要应用在小流量(采样空气流量在30L/min以内)采样器中，在大、中流量(采样空气流 量在75L/min以上)的采样器中都没有采用自动称重装置。中、大流量的采样器因为相对来 说单位时间里采样量较大，能够在比较短的时间内采集到适合研究实验的样品数量，对于 提高环境状况分析的准确性大有裨益。但是，中、大流量的采样器因为风速大流速快，这样 采集和自动称重同时进行时，流速会严重影响颗粒物的称重结果，称重的结果就没有意义， 更不用说实现实时测量。

实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题在于针对现有技术的不足而提供的一种用于细 颗粒物采样的采样称重装置，该采样称重装置可以配合中、大流量采样器，对颗粒物采集和 称重。为了实现上述发明目的，一种用于细颗粒物采样的采样称重装置，其特征在于，包 括采样器、抽气泵、自动称重装置，在采样器及抽气泵之间设置采样通道，所述自动称重装 置设置在采样通道内，自动称重装置包括自动升降托架、称重部件和控制装置，所述自动升 降托架包括控制升降托架升降的伺服电机、与伺服电机连接的升降臂和由升降臂牵引带动 升降的并可采集细颗粒物的滤网架，所述称重部件由可称滤网架的称重传感器与支撑称重 传感器的支架连接组成，滤网架置于称重传感器上；控制装置分别与抽气泵、伺服电机、称 重传感器连接。进一步，在本实用新型中，伺服电机与升降臂采用螺旋传动方式，伺服电机必须是低速微型电机。滤网架底部安装倒角梯形定位块与称重传感器的倒角梯形承重杆配合。所述的内部处理装置为可编程微处理器装置。所述的可编程微处理器为嵌入式单片机。所述的控制装置与存储模块相连。所述的内部处理装置连接控制上位机的数据通讯接口模块。本实用新型的使用方法是抽气泵启动，采样器开始工作，由自动升降托架将滤网 架上顶，细颗粒物被采集到滤网架上的滤纸中，此时，滤网架与称重部件不接触，因此空气 的冲击力不会对实时测量数据产生影响。然后称重时，抽气泵停转，滤网架下降到称重传感 器上，与升降臂脱离，控制装置就可以将传感器输出的电信号转换成重量数据，再从数据通 信接口或显示器上实时输出。本实用新型在帮助采样器获得采样颗粒物实时质量浓度的同时，也避免了因采样 流量较大而对实测数据产生不利影响。这样就能很好的反映出城市颗粒物污染在空间和 时间上的变化现状和规律，对城市环境空气中颗粒物的扩散趋势及影响可以做出连续的判 断。本实用新型结构简单，加工方便。
图1为本实用新型的结构示意图。图2为控制电路结构的方框图。
具体实施方式
为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下 面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。如图1所示，在采样器1及抽气泵之间设置采样通道11，自动称重装置包括自动升 降托架、称重部件和与这两部分连接的控制装置，自动称重装置设置于采样通道11中，上 部与采样器1连接，下部与抽气泵2连接。自动称重装置的自动升降托架由伺服电机4、升 降臂3和滤网架5组成，伺服电机4与升降臂3采用滑动螺旋传动方式，电机控制螺杆转动， 固定在升降臂上的螺母可以上下移动，以牵引升降臂3上升或者下降，在升降臂3的前端设 有用于提升滤网架的凸出部14，在滤网架5外圈上有凸台15，凸台15位于凸出部上方，在 本实施例中，凸出部和凸台均为三角形，在升降臂3上升和下降的时候，凸出部14顶住凸台 15，使升降臂3牵引滤网架5同时上升和下降。滤网架5底部安装定位块9与称重传感器 的承重杆10配合，它们都是呈倒角梯形，以便称重时滤网架5下降能准确落位在称重传感 器7的中心位置上。伺服电机4必须是低速微型电机，保证牵引滤网架5下降放置到称重 传感器7上时，能够轻轻的不至影响称重的结果。称重部件由称重传感器7和称重传感器 支架8组成，称重传感器支架8固定在自动称重装置的外壁上，保证能很稳固精准的称重。如图3所示，控制装置是可编程微处理器20，对称重传感器8输出的电信号通过软 件处理算法转换成重量数据，对颗粒物重量数据进行分析，把处理的数据存入连接的存储 模块(E2PROM)中，数据也可以通过处理器20传输给上位机的数据通信接口模块22发送出去，微处理器20的人机对话25由键盘和显示器组成，每次采样的间隔时间，可以通过键盘 设置通知微处理器20，键盘输入的时间显示在液晶显示器上，便于实时掌握。其中，数据处 理单元采用单片嵌入式微机，通过I2C总线与存储单元21相连，上位机数据通信模块22、称 重传感器7的数据采样输入及人机对话25都采用RS232串行方式连接，伺服电机4和抽气 泵2的控制通过单片机的通用I/O驱动继电器实现。本实用新型的使用方法为采样时，抽气泵启动，采样器开始工作，伺服电机4将 滤网架5上顶在外壳上通气孔内侧，被采样器1分级后的细颗粒物被采集到滤纸6上。通 过键盘设置好采样时间，采样完成后，抽气泵2停转，伺服电机4工作将滤网架5降下来使 其落在称重传感器7上，这时升降臂3继续下降直到滤网架5上的凸台15和升降臂3上的 凸出部14脱离。称重传感器输出的电信号传输给控制装置20，转换成重量数据，控制装置 20将传感器获得的质量数据储存在存储模块21内，并通过显示器显示。相关数据还可根据 需要上发至上位机数据通讯模块22与系统共享。一次测量完成后，伺服电机4再次驱动升 降臂3上升，使凸出部14和凸台15顶住，将滤网架5抬升，又可以进行新的一轮采样测量。本实用新型在帮助采样器获得采样颗粒物实时质量浓度的同时，也避免了因采样 流量较大而对实测数据产生不利影响，且结构简单，加工方便，并使环境中颗粒物捕获率 高、分析时间短、数据上报快、上报信息量多。以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行 业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述 的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还 会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型 要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
权利要求一种用于细颗粒物采样的采样称重装置，其特征在于，包括采样器、抽气泵、自动称重装置，在采样器及抽气泵之间设置采样通道，自动称重装置设置在采样通道内，自动称重装置包括自动升降托架、称重部件和控制装置，所述自动升降托架包括控制升降托架升降的伺服电机、与伺服电机连接的升降臂和由升降臂牵引带动升降的并可采集细颗粒物的滤网架，所述称重部件由可称滤网架的称重传感器与支撑称重传感器的支架连接组成，滤网架置于称重传感器上；控制装置分别与抽气泵、伺服电机、称重传感器连接。
2.根据权利要求1所述的在线自动称重装置，其特征在于，伺服电机与升降臂采用螺 旋传动方式。
3.根据权利要求2所述的在线自动称重装置，其特征在于，伺服电机是低速微型电机。
4.根据权利要求1所述的在线自动称重装置，其特征在于，在升降臂上设置倒角梯形 凸出部，与在滤网架外圈上的倒角梯形凸台配合。
5.根据权利要求1所述的在线自动称重装置，其特征在于，所述的内部处理装置为可 编程微处理器装置。
6.根据权利要求5所述的在线自动称重装置，其特征在于，所述的可编程微处理器为 嵌入式单片机。
专利摘要一种用于细颗粒物采样的采样称重装置，包括采样器、抽气泵、自动称重装置，在采样器及抽气泵之间设置采样通道，自动称重装置设置在采样通道内，自动称重装置包括自动升降托架、称重部件和控制装置，所述自动升降托架包括控制升降托架升降的伺服电机、与伺服电机连接的升降臂和由升降臂牵引带动可采集细颗粒物的滤网架，所述称重部件由可称滤网架的称重传感器与支撑称重传感器的支架连接组成，滤网架置于称重传感器上；控制装置分别与抽气泵、伺服电机、称重传感器连接。本实用新型颗粒采集和自动称重分开进行，避免了因采样流量较大而对实测数据产生不利影响。
文档编号G01N1/14GK201662493SQ20102011317
公开日2010年12月1日 申请日期2010年2月11日 优先权日2010年2月11日
发明者吴维华, 陶俊杰 申请人:上海仪器仪表研究所