高性能的揚(yáng)塵傳感器將幫助我們打贏(yíng)藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)

根據(jù)“兩會(huì)”期間公布的2020年政府工作報(bào)告,今年要實(shí)現(xiàn)單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值能耗和主要污染物排放量繼續(xù)下降;深化重點(diǎn)地區(qū)大氣污染治理攻堅(jiān);要打好藍(lán)天、碧水、凈土保衛(wèi)戰(zhàn),實(shí)現(xiàn)污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)階段性目標(biāo)。2020年是打贏(yíng)藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)、“十三五”規(guī)劃的全面收官之年,我國(guó)大氣污染治理進(jìn)入攻堅(jiān)“深水期”,剩下的都是難啃的“硬骨頭”。作為一直以來(lái)的重點(diǎn)和難點(diǎn),揚(yáng)塵污染治理已然成為大氣污染防治目標(biāo)完成與否的關(guān)鍵點(diǎn)之一。

揚(yáng)塵治理,需對(duì)癥下藥;而把脈問(wèn)診,監(jiān)測(cè)為先。高性能的揚(yáng)塵傳感器對(duì)實(shí)現(xiàn)揚(yáng)塵全面監(jiān)測(cè)、精準(zhǔn)治理、降低成本等多方面的重要性不言而喻。

揚(yáng)塵傳感器的需求及應(yīng)用現(xiàn)狀

行業(yè)發(fā)展初期,揚(yáng)塵監(jiān)測(cè)設(shè)備多基于β射線(xiàn)吸收法,然而受儀器體積較大、成本高昂等因素掣肘,量大面廣的需求無(wú)法得到真正滿(mǎn)足。基于光散射原理的粉塵傳感器,在民用室內(nèi)檢測(cè)應(yīng)用中,經(jīng)歷了從采用LED光源和擴(kuò)散式采樣,用于粉塵濃度變化的趨勢(shì)檢測(cè),到升級(jí)為激光光源和風(fēng)扇采樣,可以精確檢測(cè)PM2.5數(shù)值的創(chuàng)新發(fā)展過(guò)程。然而針對(duì)室外揚(yáng)塵監(jiān)測(cè)還需要PM10和TSP的精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)要求,則無(wú)法得到滿(mǎn)足。因此,能夠同時(shí)準(zhǔn)確測(cè)量PM2.5/PM10/TSP、體積小、購(gòu)買(mǎi)和維護(hù)成本低成為了揚(yáng)塵監(jiān)測(cè)設(shè)備配套傳感器面臨的主要挑戰(zhàn)。

室外揚(yáng)塵顆粒物監(jiān)測(cè)的技術(shù)難點(diǎn)

1、與β射線(xiàn)原理的設(shè)備保持較高的線(xiàn)性相關(guān)性，國(guó)站監(jiān)測(cè)設(shè)備采用的是β射線(xiàn)原理,其他的揚(yáng)塵監(jiān)測(cè)站的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)必須要與其保持高度一致性,但由于原理上的差異,要做到這一點(diǎn),傳感器需要采用更高性能的器件,有效提升顆粒物識(shí)別的能力。

2、滿(mǎn)足室外-30℃~70℃的工作溫度要求，溫度對(duì)傳感器激光管的影響非常大,然而室外溫度范圍更寬,夏天在太陽(yáng)下暴曬,溫度可能會(huì)到達(dá)70℃;冬天北方嚴(yán)寒地區(qū)最低溫度可能達(dá)到零下30℃。這就要求傳感器在此溫度下不僅能夠正常工作,還要確保檢測(cè)的準(zhǔn)確性。

3、檢測(cè)精度不受水霧響，由于室外環(huán)境經(jīng)常會(huì)遇到凝霜與露水的情況,這些水汽進(jìn)入到傳感器后會(huì)嚴(yán)重影響到傳感器的測(cè)量值,甚至?xí)斐蓚鞲衅饔谰脫p壞。

4、長(zhǎng)期使用,精度不受積灰影響，揚(yáng)塵傳感器工作在室外,大顆粒的灰塵經(jīng)過(guò)傳感器采樣風(fēng)道內(nèi)會(huì)受到重力影響附著在傳感器內(nèi)部,長(zhǎng)期使用,會(huì)使得灰塵在傳感器內(nèi)部大量堆積,影響到測(cè)量準(zhǔn)確性。

四方光電激光揚(yáng)塵傳感器的技術(shù)特點(diǎn)

四方光電基于創(chuàng)新的光散射技術(shù)研究,陸續(xù)推出紅外粉塵傳感器、激光粉塵傳感器等系列傳感器產(chǎn)品,廣泛應(yīng)用于室內(nèi)、室外及車(chē)內(nèi)檢測(cè)等領(lǐng)域。在此基礎(chǔ)上,四方光電針對(duì)揚(yáng)塵傳感器的應(yīng)用場(chǎng)景,以及不同地方標(biāo)準(zhǔn)需求,推動(dòng)技術(shù)革新升級(jí),成功研發(fā)揚(yáng)塵顆粒物傳感器PM3003X及 PM3006。

1、揚(yáng)塵顆粒物智能識(shí)別技術(shù)(API技術(shù))，PM3003X,PM3006采用了獨(dú)特的API(Auto Particle Identification,自動(dòng)顆粒識(shí)別)技術(shù),在多種塵源下進(jìn)行標(biāo)定,根據(jù)檢測(cè)到的顆粒物分布進(jìn)行自動(dòng)判斷,確保PM2.5、PM10和TSP的檢測(cè)精度。

2、高溫、恒功率、線(xiàn)型激光管

PM3003X、 PM3006激光揚(yáng)塵傳感器采用了工作溫度在-30~70℃的恒功率、線(xiàn)型光源,其光功率高達(dá)100mW,相比點(diǎn)光源高出20倍以上,原始信號(hào)更強(qiáng),大大提升了顆粒物的識(shí)別效率。同時(shí)對(duì)光源采用了恒功率控制,保證原始信號(hào)的穩(wěn)定輸出,確保測(cè)量的穩(wěn)定性。

3、自帶除水霧裝置,不受水汽影響。

四方光電研制的PM3003X、 PM3006激光揚(yáng)塵傳感器前端配套了除濕裝置,防止室外環(huán)境中細(xì)小的水珠進(jìn)入檢測(cè)氣室,消除水汽對(duì)揚(yáng)塵傳感器的精度影響。

4、創(chuàng)新結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),長(zhǎng)效防積灰。

PM3003X、 PM3006激光揚(yáng)塵傳感器通過(guò)流體力學(xué)仿真對(duì)采樣風(fēng)道進(jìn)行了長(zhǎng)效防積灰結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),經(jīng)過(guò)實(shí)際驗(yàn)證,可以減少室外環(huán)境對(duì)傳感器檢測(cè)精確度的影響,降低后期維護(hù)成本。

我國(guó)室外揚(yáng)塵網(wǎng)格化監(jiān)測(cè)經(jīng)歷了早期的β射線(xiàn)吸收法,到采用民用凈化器大量應(yīng)用的激光粉塵傳感器的過(guò)程。在使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn),民用的激光粉塵傳感器不僅不能滿(mǎn)足-30~70℃室外環(huán)境溫度的全天候使用要求,同時(shí)還必須面對(duì)監(jiān)測(cè)場(chǎng)所,特別是建設(shè)工地經(jīng)常噴灑降霾的水霧影響,或者下雨潮濕的氣候環(huán)境等。這種環(huán)境下,水霧經(jīng)常被判斷為嚴(yán)重霧霾造成爆表。

同時(shí)網(wǎng)格化室外粉塵監(jiān)控希望得到局部的可以與國(guó)家大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)數(shù)據(jù)具備的PM2.5/PM10/TSP的多項(xiàng)參數(shù)對(duì)比, 民用激光傳感器由于激光功率小,采樣流量小, PM10分辨率很低,無(wú)法提供準(zhǔn)確的PM10, 通常采用根據(jù)PM2.5的數(shù)字進(jìn)行比例計(jì)算,造成PM10監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)失真。四方光電研制的PM3003X、 PM3006激光揚(yáng)塵傳感器通過(guò)采用寬溫型大功率線(xiàn)型激光光源、API粉塵自動(dòng)識(shí)別技術(shù)、先進(jìn)的流道設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)抗污染、大流量車(chē)規(guī)級(jí)采樣機(jī)構(gòu)、高濕度環(huán)境的水霧去除裝置等,低成本地實(shí)現(xiàn)了對(duì)室外揚(yáng)塵粉塵與β射線(xiàn)吸收法達(dá)到0.9相關(guān)系數(shù)的高精度測(cè)量。

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