检测空气质量的原理

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近年随着空气污染越来越严重，雾霾现象已经让人们习以为常，可是雾霾依然是危害人类健康的，因此越来越多的监测空气质量的产品也出现了，这些设备可以帮助人们随时了解到你所处的环境的空气污染程度，让你及时的做出有效的防护措施。检测空气污染程度的方法也有很多，诸如光散射法，β射线法，震荡天平法等。
光散射法基于光散射原理。当光束入射到颗粒（不管是固体颗粒、液滴或气泡）上时将向空间四周散射，光的各个散射参数则与颗粒的粒径密切相关，这就为颗粒测量提供了一个尺度。可用于确定颗粒粒径的散射参数有：散射光强的空 间分布、散射光能的空间分布、透射光强度相对于入射光的衰减、散射光的偏振度等。通过测量这些与颗粒粒径密切相关的散射参数及其组合，可以得到粒径大小和分布，因此使得光散射式颗粒测量仪的型式多样。
β射线仪则是利用β射线衰减的原理，环境空气由采样泵吸入采样管，经过滤膜后排出，颗粒物沉淀在滤膜上，当β射线通过沉积着颗粒物的滤膜时，β射线的能量衰减，通过对衰减量的测定便可计算出颗粒物的浓度。β射线法颗粒物监测仪由PM10采样头、PM2.5切割器、样品动态加热系统、采样泵和仪器主机组成。流量为1m3/h的环境空气样品经过PM10采样头和PM2.5切割器后成为符合技术要求的颗粒物样品气体。在样品动态加热系统中，样品气体的相对湿度被调整到35%以下，样品进入仪器主机后颗粒物被收集在可以自动更换的滤膜上。在仪器中滤膜的两侧分别设置了β射线源和β射线检测器。随着样品采集的进行，在滤膜上收集的颗粒物越来越多，颗粒物质量也随之增加，此时β射线检测器检测到的Beta射线强度会相应地减弱。由于β射线检测器的输出信号能直接反应颗粒物的质量变化，仪器通过分析β射线检测器的颗粒物质量数值，结合相同时段内采集的样品体积，最终得出采样时段的颗粒物浓度。配置有膜动态测量系统后，仪器能准确测量在这个过程中挥发掉的颗粒物，使最终报告数据得到有效补偿，理接近于直实值。
微量振荡天平法(TEOM 法，英文名称Tapere Element Oscillating Microbalance)，是近年发展起来的颗粒物浓度测量方法，测量原理是基于专利技术的锥形元件振荡微量天平原理，由美国R&P公司研制，符合美国EPA标准。此锥形元件于其自然频率下振荡，振荡频率由振荡器件的物理特性、参加振荡的滤膜质量和沉积在滤膜上的颗粒物质量决定。仪器通过采样泵和质量流量计，使环境空气以一恒定的流量通过采样滤膜，颗粒物则沉积在滤膜上。测量出一定间隔时间前后的两个振荡频率，就能计算出在这一段时间里收集在滤膜上颗粒物的质量，再除以流过滤膜的空气的总体积，得到这段时间内空气中颗粒物的平均浓度。
三种方法各有各的优势，而各大产家在研制空气质量检测仪的时候也运用了不同的原理。例如四川瞭望的ZS4T扬尘监测系统运用的就是光散射法的原理。美国METONE的BAM-1020粒子监测器采用了β射线衰减的原理。TH-2000Z1振荡天平法颗粒物监测仪泽运用的就是震荡天平法对粒子进行监测。而这些运用不同的方法监测空气的监测器也都有非常好的表现。