分析粒子計(jì)數(shù)器的組成部件對(duì)儀器的影響
粒子計(jì)數(shù)器是測(cè)試空氣塵埃粒子顆粒的粒徑及其分布的儀器,那么粒子計(jì)數(shù)器的組成部分對(duì)儀器又有哪些影響呢?上海旦鼎來(lái)為您分析:
光源:要求穩(wěn)定性高、壽命長(zhǎng)、不受干擾。
光源有普通光源和激光光源兩種。普通光源為碘鎢燈,體積大、發(fā)熱量高、壽命短,開機(jī)后需要預(yù)熱。激光光源為激光器,體積小、穩(wěn)定性高、壽命長(zhǎng),常與檢測(cè)腔及光檢測(cè)器做成一體,組成傳感器。常見的激光光源有HeNe激光器、激光二極管。
采用普通光源的塵埃粒子計(jì)數(shù)器對(duì)0.3μm以下的微粒信號(hào)響應(yīng)很低,其信號(hào)幅度與計(jì)數(shù)器本身的噪聲幅度相差無(wú)幾,信號(hào)很難從噪聲中檢測(cè)出來(lái)。此類儀器雖然標(biāo)有0.3μm這一通道,但只適于測(cè)定大于0.3μm特別是0.5μm以上的微粒。
由于激光的單色性好,光能量集中穩(wěn)定,所以采用激光光源的塵埃粒子計(jì)數(shù)器其傳感器有較高的信噪比,此類儀器有些能檢測(cè)到0.1μm的微粒。
測(cè)量腔:只有采集的空氣從測(cè)量腔內(nèi)穿過(guò)測(cè)量才有意義
測(cè)量腔是是儀器的光學(xué)系統(tǒng)使光源經(jīng)透鏡、狹縫照射到測(cè)量腔中,形成一個(gè)體積約幾個(gè)立方毫米的光敏感區(qū)。當(dāng)空氣中的塵埃通過(guò)光敏感區(qū)時(shí),會(huì)散射出一部分光能量,被與入射光成一角度(90度或70度)的集光透鏡收集,再投射到光檢測(cè)器上。
光檢測(cè)器:將散射光能量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的光電轉(zhuǎn)換器件
光檢測(cè)器較為常用的是光電倍增管和光電二極管。光電倍增管把光電子放大幾萬(wàn)倍后轉(zhuǎn)換成幾個(gè)毫伏到幾十毫伏的電信號(hào),具有光譜線性好、響應(yīng)時(shí)間快、暗電流小的優(yōu)點(diǎn),缺點(diǎn)是體積大。光電倍增管工作時(shí)需加上幾百伏特的負(fù)高壓,儀器中有相應(yīng)的高壓產(chǎn)生電路,在對(duì)儀器進(jìn)行調(diào)試或校準(zhǔn)時(shí)應(yīng)注意安全。光電二極管是一種受到光照后能產(chǎn)生電子的半導(dǎo)體元件,具有體積小、外圍電路簡(jiǎn)單的特點(diǎn),常與檢測(cè)腔做成一體。
流量監(jiān)控:主要是為了便于進(jìn)行符合Fed-Std-209E的潔凈度的計(jì)算
采樣流量一般為2.83L/min或28.3L/min,進(jìn)口儀器常標(biāo)識(shí)為0.1cfm(立方英尺每分鐘)或1cfm,大流量的采樣(28.3L/min)更能準(zhǔn)確地反映空氣的潔凈狀況,但使較為大采樣濃度降低。
氣泵:要求噪音低、振動(dòng)小、產(chǎn)生的氣流穩(wěn)定
氣泵位于儀器內(nèi)部,使儀器產(chǎn)生采樣流量。
過(guò)濾器:應(yīng)能過(guò)濾掉0.3μm以上的微粒,
過(guò)濾器的作用是以免從儀器排出的空氣對(duì)潔區(qū)產(chǎn)生影響。
電路系統(tǒng):包括電源、控制、顯示、計(jì)算、打印等電路
電路系統(tǒng)就是完成對(duì)脈沖信號(hào)的放大、甄別、計(jì)數(shù)的電路,此外需要說(shuō)明的是,每臺(tái)塵埃粒子計(jì)數(shù)器的轉(zhuǎn)換靈敏度均不同,在出廠時(shí)及以后須定期用標(biāo)準(zhǔn)粒子進(jìn)行校準(zhǔn),以獲得較為佳轉(zhuǎn)換靈敏度值。
進(jìn)入粒子計(jì)數(shù)器的入口樣本對(duì)計(jì)數(shù)器的分辨率起著至關(guān)重要的作用。起到這一作用的是入口噴嘴。
入口噴嘴類型
入口有兩種類形:一種是扁平的(寬10mm,高0.1mm),另一種是內(nèi)徑為2-3mm的圓形。
入口噴嘴為扁平的時(shí),通常激光束是一條與噴嘴同軸的窄線。扁平噴嘴出來(lái)的氣流速度相當(dāng)均勻,它通過(guò)激光束中較為強(qiáng)而且較為均勻的部分,因此精度較為高。但是,扁平噴嘴的橫截面小,意味著要求真空度高于圓形噴嘴,這樣會(huì)增加能耗(這點(diǎn)非常重要,特別是在采用電池供電時(shí))。扁平噴嘴的制造比較復(fù)雜,價(jià)格也較高,而且它和激光之間的配合也是一個(gè)問(wèn)題。
入口噴嘴為圓形時(shí),激光束則通常與入射口的軸線大致成直角。粒子會(huì)通過(guò)一個(gè)非常狹窄,強(qiáng)度很高的激光面。圓形噴嘴比較簡(jiǎn)單,因?yàn)樗臋M截面較大,對(duì)于速度相同的氣流,對(duì)真空度的要求也較低,所以當(dāng)空氣吸入時(shí),能耗也較小。相對(duì)于扁平噴嘴,氣流速度較低意味著每個(gè)粒子散射的光也更多。形噴嘴的缺點(diǎn)在于它會(huì)降低氣流的均勻性,而且激光束的功率不是均勻的;光束會(huì)變粗,因而精度較低。
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