一种便携式空气质量自动监测仪
摘要：随着我国经济的快速发展，环境保护的问题日益突出，环境保护工作的第一步，就是环境监测；而劳动者自我保护意识的提高和国家对劳动保护措施的加大，也需要大量的仪器对劳动环境空气质量进行检测，绿色食品、有机食品的种植、生产也需要对其种植生产环境空气质量进行检测。
关键字：便携式 空气质量自动监测仪
一、概述
随着我国经济的快速发展，环境保护的问题日益突出，环境保护工作的第一步，就是环境监测；而劳动者自我保护意识的提高和国家对劳动保护措施的加大，也需要大量的仪器对劳动环境空气质量进行检测，绿色食品、有机食品的种植、生产也需要对其种植生产环境空气质量进行检测。因此迫切需要大量的现代化的环境监测仪器，特别需要优质的自动监测系统和污染源在线连续监测系统。
国产化的空气质量监测系统，目前广泛使用空气采样器。空气采样器为我国的环境保护工作做出了重要贡献，但其固有的先天不足（先在实验室配制吸收液，然后送到现场采样，最后回到实验室分析），不仅操作繁琐、劳动强度大、工作效率低，而随机误差多、累积误差大，数据的可信度低使得监测精度低。最大的不足是不能满足在线实时检测的要求，预报则更无从谈起。而实时出数据的国产干法空气质量监测系统尚无产品上市，北京康而兴公司研发一种新型的便携式环境空气质量（干法）自动监测仪能及时、有效、准确反应出空气质量状况，有利于相关部门制订保护措施，以及对空气污染提出预警。
这种新型便携式空气质量自动监测仪的出色特点是采用进口高灵敏度安培型电化学传感器，这种传感器响应速度快、分辨率高、线性好、检测下限可达ppb级，通过选择不同传感器能对空气中多种有害气体如SO2、NO2、O3、CO、H2S、HF等污染气体进行连续检测。而且仪器还可以同时监测空气中可吸入颗粒物的浓度，即两种功能集成在一台仪器上，不需要再为监测空气中可吸入颗粒物而另购买单独的一台仪器。
该新型便携式空气质量自动监测仪尺寸只有[300×260×490mm]体积小、重量轻、携带方便，可以取代空气采样器进行连续自动采样自动分析，比目前固定式的在线空气监测系统更是物美价廉而又能很好地完成其工作。
二、仪器介绍
1、 仪器的工作原理
气体监测部分工作原理：仪器采用高灵敏度安培型电化学传感器，结合单片机技术和网络通讯技术，可以连续监测大气中SO2、NO2、O3、CO、H2S、HF等污染气体，全面显示需要的测量数据。首先由抽气泵将环境空气通过过滤器经流量调节后分别送到传感器室，将通过传感器时所产生的信号放大、A/D转换后，由微处理器进行采集、计算、数据处理，产生浓度结果数据，同时保存数据结果或将数据上传到计算机。
可吸入颗粒物工作原理：采用激光光源，质量浓度转换系数不受颗粒物颜色的影响，内装光学标准散板，确保仪器高稳定性。仪器设计了可更换的粒子切割器，实现了PM10、PM5、PM2.5、TSP多种离子分离切割器兼容。在线滤膜采样器，实现了连续监测粉尘浓度与滤膜采样兼容，可以分析所采集到颗粒物的成分以及求出该场所的质量浓度转换系数K值。设计了恒流控制器，确保采样流量恒定，切割曲线的正确。具有特别的保护气幕，避免了粉尘对仪器核心部件——光学系统的污染，确保仪器高可靠性。通过计算机软件实现仪器零点自动调节，提高了仪器测量精度，方便了用户使用。
2、 仪器结构
仪器由采样部分、过滤器、样气增湿/恒温控制、样气浓度分析、数据采集/数字滤波、动态数据图形显示、数据存储/查询/通讯、供电方式自动选择等部分组成。
⑴采样部分
采样部分是由进气管、过滤器、抽气泵、流量调节器等组成，其作用是由抽气泵将环境空气通过过滤器，分别以300ml/min的流量送到传感器气室，然后经仪器排放孔排出。其中过滤器包括在仪器标定零点时对样气进行过滤的零气过滤器和去除采样气体中的粉尘颗粒的除尘过滤器。
⑵样气浓度分析
电化学传感器对流经气室内的样气浓度进行检测，并输出与被测气体浓度相应的电流信号，由CPU控制的数据采集电路对传感器输出的多路信号进行实时采集，并通过数字滤波对异常数据进行处理，克服各种干扰的影响，确保采集的数据准确可靠，然后计算出气体浓度。
⑶数据的处理
仪器采用320×240dpi图形液晶显示屏，可直接显示各种监测数据、图形，人机交互界面友好。而且仪器采用大容量数据存储器，可存储1个月的历史监测数据，提供方便的数据查询方式，如若需要还可以通过USB接口将数据转存之计算机，利用配套的上位机软件自动计算日平均值、月平均值、污染指数、生成各种图形数据表，并进行打印。
⑷供电方式自动选择
仪器采用机内锂电池供电或外接交流市电供电方式，用电池供电时仪器可连续工作8小时。当外接市电时，仪器自动断开机内电池。机内配有3.6V传感器极化电池，通常由主机电源给电化学传感器提供极化电压，当主机电源低于仪器正常工作要求时，则由极化专用电池给传感器提供极化电压。
三、结语
该环境空气质量（干法）自动监测仪器具有以下特点：
1、选用分辨率高、体积小的电化学传感器，使整个仪器检测下限可达ppb级，使产品具有体积小、方便携带、反应速度快（小于30秒）、使用寿命长（大于3年）、可独立供电等特点，而且很容易扩展成多品种的应急检测仪器。
2、可同时监测气体参数和可吸入颗粒物，并在屏幕上显示出检测值。
3、该仪器从技术、器材和工艺方面，完全满足用户的实际需要，具备了替代国外同类产品的能力，而且价格远低于国外同类产品。
该仪器器可用于对城市大气环境、林区、工厂厂区、公路隧道、机场等区域的环境空气质量进行连续监测。它既可作为便携式仪器使用，也可自动在线连续监测。
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