揚塵在線監測儀
1產品概述
基于β射線吸收原理的揚塵濃度監測儀是目前內外普遍采用的揚塵在線監測儀器。β射線法揚塵在線監測儀是可測量大氣中可吸入肺顆粒物(PM10和PM2.5)濃度的用儀器，用戶可以交互設置儀器參數進行連續在線測量。
儀器主機安裝在室內，通過密封的管道和室外的切割頭（PM10或PM2.5）連接，可以進行大氣顆粒物PM10（空氣動力學直徑≤10um）和PM2.5（空氣動力學直徑≤2.5um）。
儀器利用β射線作為輻射源，抽氣泵對大氣進行采樣，在采樣時監測儀實時監控抽氣的流量，大氣中的懸浮顆粒被吸附在β源和閃爍體探測器之間的濾紙表面，抽氣前后閃爍體探測器計數值的改變反映了濾紙上吸附灰塵的質量，根據采用體積換算為單位體積空氣中懸浮顆粒的濃度。
2部件組成
3功能描述
1.儀器主機：儀器主機面板有顯示和按鍵，實現人機交換功能。內部集成有采樣系統，機械傳動控制，信號檢測與數據處理、數據傳輸系統等。
2.切割器：切割器是根據空氣動力學原理設計的，用于分離不同直徑的顆粒物（PM10和PM2.5），切割器切割效率的有效流量16.7L/min。
3.采樣系統：采樣系統主要有采樣管路、動態加熱系統（DHS）和氣泵組成。氣泵使用的是刮板式大氣流量采樣真空泵，它具有自潤滑、無油污染、負載能力強等優點。
4基本原理
儀器是根據β射線吸收原理設計的，β射線是種速電子流，當能量的粒子由14C發射出來，在碰到塵粒子時，能量減退或被粒子吸收。β射線強度定時，被吸收量大小只與吸收物質的質量有關，與吸收物質的物化性無關。物質放置在發射源14C和監測β射線的裝置中間，β射線被吸收，能量衰減。這樣導致監測到的β粒子的數量減少。
通過吸收物質(如紙帶上的塵)，β射線粒子的衰減量接近指數。
5技術指標
揚塵在線監測儀技術指標符合標HJ653-2013《環境空氣顆粒物（PM10和PM2.5）連續自動檢測系統技術要求及檢測方法》的要求，具體指標如下表所示。
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序號 |
項目 |
性能指標 |
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1 |
測量范圍 |
（0-1000）µg/m3、（0-10000）µg/m3可選 |
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2 |
測量準確度 |
±2% |
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3 |
滿標值 |
1.5mg/cm2 |
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4 |
斑點面積 |
1cm2 |
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5 |
斑點之間的中心距 |
α±0.5mm,α為設定值約13.5mm |
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6 |
低檢測限 |
≤2µg/m3 |
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7 |
計量前溫度 |
-30℃～+50℃，示值誤差為±0.5℃ |
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8 |
計量前壓力 |
60kPa～110kPa，示值誤差為±2.5% |
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9 |
重現性 |
≤2% |
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10 |
儀器平行性 |
≤±15% |
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11 |
采樣流量偏差 |
±2%(以恒流量16.7L/min為基礎） |
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12 |
計時誤差 |
24h<10s |
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13 |
整機噪聲 |
≤65dB |
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14 |
氣密性 |
氣路部分（不含傳感器）的氣密性在抽氣負壓達到5kPa時，迅速密閉氣路，1min內負壓變化應小于200Pa |
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15 |
流量穩定性 |
流量在電壓為AC242V，阻力為9.0kPa、電壓為AC198V，阻力為11kPa的情況下，流量波動應不大于5% |
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16 |
平均無故障運行試驗 |
監測儀正常工作，平均無故障時間應不小于2000h |
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17 |
工作環境 |
環境溫度：20℃～50℃ 相對濕度：不大于80% 大氣壓：86kPa～106kPa 電源：電壓AC220V±22V、頻率50Hz±1Hz |
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18 |
其他 |
儀器工作時附近不應有劇烈震動的裝置或設備，無強電、磁場干擾；防止酸、堿及其他腐蝕性氣體或煙霧侵蝕儀器的光學及精密機械零件。 |
6主要功能
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序號 |
項目 |
性能/功能 |
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PM10 |
PM2.5 |
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1 |
探測器 |
蓋革計數管 |
光電倍增管閃爍體 |
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2 |
數據顯示周期 |
60min |
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3 |
采集周期 |
60min |
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4 |
校準方式 |
標準膜片（單點或多點） |
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5 |
接口 |
通訊串口、模擬輸出 |
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6 |
語言 |
中文 |
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7 |
操作 |
按鍵 |
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8 |
來電自啟動 |
停電后，再次來電能自動啟動 |
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9 |
故障報警 |
數據異常和斷紙報警 |
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10 |
數據存儲 |
儀器存儲測量數據，方便查詢和導出 |
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7產品特點
Ø 安全劑量的β射線作為輻射源。β放射源為14C，半衰期為5730，性能穩定，符合核安全衛士標準。
Ø 采用β射線吸收原理直接測量顆粒物的質量。
Ø 氣路流量采用質量流量計控制，恒流精度。
Ø 監測儀結構緊湊、具備自動校準功能、斷紙和數據異常報警功能。
Ø 使用動態加熱系統（DHS），消除環境濕度帶來的測試影響。
Ø 儀器能進行單點和多點標準膜片校準。
Ø 能實現多種樣品的采集并測試濃度，通過選擇不同的切割器測量空氣中TSP、PM10、PM5、PM2.5、PM1等濃度。
Ø 可以實時傳輸測量過程中的溫度、大氣壓、流量和測量濃度等數據功能。
Ø 測量單元和氣路單元分兩通道工作，采用光電傳感器定位，不僅消除回程誤差影響，保證了監測精度，還保護了探測器不受采樣氣流和壓力差的影響，提了探測器使用壽命和測量精度。
Ø 可自動連續監測，便于維護，運行成本低。
Ø 可通過串口RS232導出天或月的監測數據
Ø 可通過RS485或電流環進行實時傳輸。
8儀器安裝
1.安裝位置
監測儀需安裝在定溫度范圍的屋內，如活動房或土建房屋（站房要求參考HJ655-2013《環境空氣顆粒物（PM10和PM2.5）連續自動監測系統安裝和驗收技術規范》）。
儀器放置在操作溫度15℃ ～ 35℃，相對濕度無冷凝且不過85%，水平無震動，塵自由擴散的環境中。
2.儀器安裝
安裝步驟：（注意各配件對應的名稱，見圖所示）
將連接套及加熱管的套裝與保護套這整體從上方通過主機外殼，將保護套與主機外殼固定，如圖1所示；
圖1
在保護套上端接切割器，切割器側端安裝個接水器（后期水滿2\3后要及時將水倒出并清洗或更換接水器），如圖2所示；
圖2
整體安裝效果圖如圖3所示：
圖3 安裝示意圖
9安裝要求
1.點位周邊情況要求
Ø 監測儀器監測點周圍沒有阻礙環境空氣流通的大建筑物、樹木或其他障礙物；
Ø 從監測點到附近障礙物之間的水平間距，至少為該障礙物出采樣口垂直距離的兩部以上；
Ø 監測點周圍建設情況穩定；
Ø 監測點能長期使用，且不會改變位置；
Ø 監測點地處相對安全和防火措施有保障的地方；
Ø 監測點附近沒有強電磁干擾；
Ø 監測點附近具備穩定可靠地電源供給；
Ø 監測點的通訊線路方便安裝和維修；
Ø 監測點周邊有便于出入的車輛通道。
Ø 采用口距離地面的度在（3-15）m范圍內；
Ø 在采用口周圍270°捕集空間范圍內環境空氣流動不受任何影響；
Ø 采樣口離建筑物墻壁、屋頂等支撐物表面的距離大于1m；
Ø 采樣口于實體圍欄至少0.5m以上；
Ø 當設置多個采樣口時，采樣口之間的水平距離大于1m。
Ø 儀器安裝完成后，后方空間大于等于0.8m；
Ø 儀器安裝完成后，頂部空間大于等于0.4m；
Ø 采樣管豎直安裝；
Ø 采樣管與屋頂法蘭連接部分密封防水；
Ø 采樣管長度不過5m；
Ø 切割應方便拆卸、清洗；
Ø 采樣管支撐部件與房頂和采樣管的連接應牢固、可靠，防止采樣管搖動；
Ø 數據采集和傳輸設備是否能正確記錄、存儲、顯示采集到的數據和狀態。
10測量周期
監測儀用數學方法計算完成個周期需要的全部時間為個小時，基本的周期包括：
1、 整點時，儀器首先進行走紙，確保本周期的測量在潔凈紙帶處進行，然后執行潔凈紙帶I0的初始計數。
2、 電機帶動紙帶，將已經計數過的潔凈濾紙（I0）位置移動到抽氣壓頭下，采樣泵（真空泵）開始采樣。采樣時間為50分鐘。
3、 抽氣結束，電機帶動采樣過的濾紙返回計數器位置，測量收集塵的截面所吸收的β射線（I1）。后根據公式計算濃度以結束個周期。
4、 等待整點，個新的循環開始。
11故障排查
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序號
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故障現象
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可能原因
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解決方案
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1
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無法正常開機
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a、 電源電壓不正常；
b、 開關電源工作不正常。
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a、 檢查電源電源，確保電壓正常；
b、 檢查開關電源的輸入輸出電壓是否正常。
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|
2
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顯示“流量故障”或顯示流量偏小
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a、 抽氣泵無工作；
b、 抽氣管路未連接好或氣路堵塞；
c、 溫度采集錯誤；
d、 流量控制器未工作；
e、 控制芯片故障。
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a、 檢查抽氣泵電源接線和電源電壓是否正常，主機后面板上的繼電器是否好壞。
b、 檢查氣管連接是否正常，是否有異物堵塞現象。
c、 檢查溫度傳感器、鉑電阻接線、溫度變送器等是否正常。
d、 測量流量控制器控制電壓和反饋電壓是否正常。
e、 更換TLC2543或TLC5618芯片。
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|
3
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顯示“紙帶異常”
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a、 壓緊滾輪未放下；
b、 紙帶安裝錯誤或左右紙帶壓紙盤未擰緊；
c、 斷紙。
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a、 放下壓緊滾輪。
b、 重新安裝紙帶或擰緊左右紙帶壓紙盤。
c、 檢查斷紙原因：1）左右拉緊輪的張力，是否左大于右；2）調節平衡桿左右移動是否無任何阻力；3）調試壓緊輪壓力是否太大或壓緊輪轉動是否順暢；4) 檢查光耦位置是否偏移；5）檢查電機是否故障。
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4
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頻繁出現異常值
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a、 流量異常；
b、 切割器未清洗；
c、 系數修正錯誤；
d、 探測器故障。
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a、 按流量故障檢查排除。
b、 清洗切割器。
c、 檢查系數修正是否正常。
d、 首先測試計數是否正常，檢查壓模塊供電電壓，更換芯片6N137和MC14106。
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5
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通訊故障
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a、 通訊方式選擇錯誤；
b、 通訊故障；
c、 線序錯誤。
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a、 選擇正確的通訊方式。
b、 按485通訊調試。
c、 檢查通訊線纜和線序。
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6
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DHS不工作或顯示花屏
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a、 DHS控制線松動或脫落；
b、 電源供電異常；
c、 靜電過大。
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a、 重新插拔DHS控制線。
b、 檢查電源供電情況。
c、 做好接地線。
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7
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時鐘停止或異常
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a、 紙帶異常；
b、 電池沒電；
c、 時鐘芯片壞
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a、 更換紙帶或排除紙帶異常故障；
b、 更換電池；
c、 更換時鐘芯片DS1302。
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