KQZL核生化空气质量监测仪

检测空⽓质量的颗粒物传感器介绍以及⼯作原理

颗粒物（简称为“PM"）是悬浮固体颗粒与⼩液滴的混合物，可被吸⼊体内并可能导致严重健康问题。PM 包括特性（即形状、光学属性、尺⼨和成分）各异的各种颗粒，但  常见的是按粒径分为⼏个⼦类。不同类别的颗粒物通常按照普通命名法“PMx"进⾏报告，其中“x"指悬浮颗粒混合物或“⽓溶胶"中的  ⼤颗粒直径。例如，PM2.5 通常指直径为 2.5 微⽶及更⼩的可吸⼊颗粒，PM10 指直径为 10 微⽶及更⼩的颗粒，等等。在历 ，为了评估我们呼吸的空⽓质量，各国政府曾将特定颗粒物种类 PM10 和 PM2.5 定为重要的监测指标 , 。这是因为PM10 颗粒会刺激眼睛和喉咙等外露器官黏膜，PM2.5 颗粒会⼀路通过肺部进⼊肺泡。PM1.0 和 PM4.0 等新颗粒物种类也将列⼊空⽓质量监测设备的监测范围。这些新的测量结果可以为传统的 PM10 和 PM2.5 指标提供其它补充信息，以便进⾏更好的颗粒污染分析以及根据检测的⽓溶胶类型（例如室内尘埃与烟雾）研发适⽤于特定环境的监测设备。

颗粒物⼀般定义包括粒径不⼩于 100 纳⽶的颗粒。⽽⼩于 100 纳⽶的颗粒则按“超微颗粒"（或“UFP"）进⾏报告，本⽂将不予论述。在上述颗粒物定义范围内 — 包括粒径从 0.1 到 10 微⽶的颗粒，颗粒越⼩，它们便能越深⼊地穿过我们的呼吸道进⼊⾎液中，给我们的健康带来更⼤的危害。世界卫⽣组织 (WHO) 将悬浮颗粒物报告为 1 类致癌物和⼈类健康⾯临的  ⼤环境风险，每年约有 1/9 的死亡⼈群是因其⽽丧⽣。上图显⽰了常见污染源的粒径范围，包括清除此种污染物所⽤的过滤技术

历 ，⼈们曾⽤“质量浓度"（单位：µg/m3）测量 PM 值。这背后的原因在于，传统上  为准确的 PM 测量⽅法是重量测定法。这种测量程序利⽤预先称重的过滤器收集周围环境中按粒径进⾏预分类的颗粒（例如让粒径⼩于 2.5 微⽶的所有颗粒进⼊）。在采样期（通常为 24 ⼩时）结束之际，对过滤器进⾏称重，确定集聚的颗粒物总重量（单位为

µg）。然后⽤过滤器质量增⼤值除以空⽓在 24 ⼩时通过过滤器的总体积，得到质量浓度（单位为 µg/m3）。虽然长期以来重量测定法⼀直被视为  准确的质量浓度测定⽅法，但这种⽅法在⽇常应⽤的普及当中存在某些限制，诸如：测量仪器笨重，价格昂贵，每次测量只能处理⼀种 PM 粒径（例如 PM2.5），⽆法进⾏实时采样，⽽且⽆法输出颗粒计数

因此，实时光学颗粒计数器 (OPC) 逐渐进⼊了空⽓质量监测市场。这种仪器基于不同的光学原理 — 通常是散射或吸收原理，其中  常⽤的光线散射。在 OPC 中，颗粒通过光源（通常是激光束），使⼊射光产⽣散射（或吸收）。然后散射光被光电⼆极管检测到，转化为实时颗粒计数和质量浓度值。

⽬前，光学检测是应⽤  为⼴泛的技术。这是因为光学检测易于使⽤，⽽且具有⽆与伦⽐的性价⽐。近年来，OPC 已经⼩型化⾄⾜以集成到空调设备、空⽓质量监测器和空⽓净化器当中，可⽤于调节和控制家庭、汽车和室外环境的空⽓质量。

虽然 OPC 的基本原理看起来很简单，但从实施⾓度看，并⾮所有 OPC 都以相同⽅式⼯作，其测量的空⽓质量主要取决于设备⼯程设计。光学原理对计算颗粒数量⾮常有效，但这种设备主要⽤于估算颗粒物质量浓度，⽽且由于颗粒物具有不同光学属性（例如形状和颜⾊）及不同质量密度，导致设备容易产⽣估算误差。因此质量估算好坏在很⼤程度上取决于⽣产商将测得光学信号转化为颗粒物质量浓度的算法。此外，内部⽓流⼯程对传感器精度和漂移也有显著影响，因为颗粒很容易积聚在光学元件（激光器、光电⼆极管、束流捕集器）上，如果⼯程设计不当，就会导致元件性能随时间流失⽽逐渐下降。

⼯作原理

虽然 OPC 的基本原理看起来很简单，但从实施⾓度看，并⾮所有 OPC 都以相同⽅式⼯作，其测量的空⽓质量主要取决于设备⼯程设计。光学原理对计算颗粒数量⾮常有效，但这种设备主要⽤于估算颗粒物质量浓度，⽽且由于颗粒物具有不同光学属性（例如形状和颜⾊）及不同质量密度，导致设备容易产⽣估算误差。因此质量估算好坏在很⼤程度上取决于⽣产商将测得光学信号转化为颗粒物质量浓度的算法。此外，内部⽓流⼯程对传感器精度和漂移也有显著影响，因为颗粒很容易积聚在光学元件（激光器、光电⼆极管、束流捕集器）上，如果⼯程设计不当，就会导致元件性能随时间流失⽽逐渐下降。

⽇本figaro 激光颗粒物传感器

⽇本figaro 激光颗粒物传感器 PM2.5传感器TF-LP01:TF-LP01是⽇本figaro开发的激光颗粒物传感器，是利⽤光散射原理对空⽓中粉尘颗粒进⾏检测的⼩型模组，能精准检测到具体PM1.0、PM2.5、PM10的数值，USART（3.3V TTL电平）和PWM（需定制）输出，具备体积⼩、检测精度⾼、重复性好、⼀致性好、实时响应可连续采集、抗⼲扰能⼒强、采⽤超静⾳风扇，传感器出⼚100%检测和标定等优点，适⽤于各种需要进⾏PM值检测的场合。

⽬前，激光颗粒物传感器TF-LP01已⼴泛在以下领域得到很好的应⽤：

⽬前，激光颗粒物传感器TF-LP01已⼴泛在以下领域得到很好的应⽤：

1.适⽤于⼯矿企业劳动部门⽣产现场粉尘浓度的测定-煤矿粉尘检测

2.卫⽣防疫站公共场所可吸⼊颗粒物的监测

3.环境环保监测部门⼤⽓飘尘检测，污染源调查

4.市政监烟

5.科学研究，滤料性能试验等⽅⾯现场测试

6.现场粉尘浓度测定，排⽓⼝粉尘浓度监测

7.药品制造测试

8.职业健康和安全检测

9.⼯⼚需要清洁空⽓的地⽅，精密仪器，测试仪器，电⼦部件，⾷品，药品等制造⼯艺的管理

10.各种研究机构，⽓象学，公众卫⽣学，⼯业劳动卫⽣⼯程学，⼤⽓污染研究等

11.建筑或爆破的地⽅的粉尘检测，⼯地场所暴露监测

12.室内空⽓质量检测，空⽓净化，例如：空⽓净化器、空调、抽湿机、新风机或系统，甲醛检测仪、智能家居等

13.车载⾏业，车内空⽓检测和净化，移动车载城市空⽓检测站

Alphasense PM传感器

微粒和⽓溶胶是劣质空⽓中  危险的成分，我们知道这些微粒的⼤⼩和成分决定了它们的毒性。在Alphasense，我们 开发了⼀系列由⽓溶胶科学家设计并由Alphasense设计的光学粒⼦计数器（OPC），以可承受的价格提供⾼质量的粒⼦计数和尺⼨。从那时起，该系列不断发展，以提供市场上质量好、成本低的设备。

经全球研究机构和⼤学实验室测试，Alphasense OPC提供PM1、PM2.5和PM10（以及可选PM4.25）的数字输出以及每种尺⼨的颗粒计数直⽅图。Alphasense的（正在申请 的）流量校正确保了稳定的读数，即使在⾼粉尘环境中也是如此。

Alphasense OPC在清洁和⾼度污染的城市环境中⼴泛商⽤，并越来越多的⽤于⼯业应⽤。

Alphasense OPC–N系列颗粒物传感器

为了应对⾼污染城市环境中的长期项⽬，Alphasense进⼀步加固了OPC-N系列，并根据商业应⽤的需求改进了功能。  新的OPC-N3具有与旧的OPC-N2相同的尺⼨和电源/接⼝，但是它现在的尺⼨从0.35µm到40µm，并分为24个⼤⼩的箱⼦。

OPC-N3的其他功能包括改进的空⽓动⼒学，减少颗粒沉积，更好的⼩颗粒检测和扩展的上部尺⼨测量。因此，OPC-N3可以在⼴泛的应⽤范围内进⾏测量，从洁净室到污染⽔平⾼达2000µg/m3（PM2.5）的区域，所有这些都具有能够测量花粉的 功能。

OPC-R系列

OPC-R系列在⼀个设备中提供了优异的性能，该设备不仅⾮常⼩，只有70毫⽶长x 21毫⽶直径，⽽且⾮常经济。OPC-R2取代了OPC-R1，带来了⽐其前⾝更好的⼩颗粒检测、更低的风扇噪声和更好的EMC保护。R1和R2具有相同的电源要求、通信协议和数据格式，这意味着从R1升级或转换到R2是⽆痛的。

采⽤  先进的激光散射技术，OPC-R系列设备受益于0.3 L/min流速的清洁流道和准直光学元件。我们的可移动流量出⼝适配器可⽅便地进⾏系统集成，SPI接⼝和PC分析软件可简化数据收集和分析。OPC-R2有16个⼤⼩的垃圾箱，可以每秒记录PM1、PM2.5和PM10以及⼤⼩直⽅图，这在应⽤程序需要的不仅仅是PM时⾄关重要。