传感器原理及项目实战 课件 项目7-空气检测.pptx

项目7空气检测;7.1认识空气检测传感器

7.2空气湿度检测实训

7.3空气质量PM2.5检测实训

7.4思考与练习;;理解和掌握常见空气检测传感器的工作原理和使用方法，了解空气检测传感器基本参数和环境特性，熟悉各类空气检测传感器的应用领域。

;认识空气检测传感器;随着社会的发展，生活水平的提高，人们对环境的要求越来越高，其中每天与人类相伴的空气质量日益受到重视，与空气质量相关的传感器发展日新月异。空气检测涉及的范围非常广泛，与生产生活息息相关，空气质量PM2.5、甲醛（HCOC）、甲烷（CH4）含量检测已经有成熟的产品，传感器产品也已经发展多年，空气温度和湿度检测更是检测手段多样，产品丰富。;7.1.1PM2.5检测传感器;2.PM2.5的来源

细颗粒物的化学成分主要包括有机碳（OC）、元素碳（EC）、硝酸盐、硫酸盐、铵盐、钠盐（Na+），主要有自然和人为两种来源，后者危害较大。

自然源包括土壤扬尘（含有氧化物矿物和其他成分）、海盐（颗粒物的第二大来源，其组成与海水的成分类似）、植物花粉、细菌等。

人为源包括固定源和流动源。

;固定源包括各种燃料燃烧源，如发电、冶金、石油、化学、纺织印染等各种工业过程，以及供热、烹调过程中燃煤与燃气或燃油排放的烟尘。流动源主要是各类交通工具在运行过程中使用燃料时向大气中排放的尾气。

除自然源和人为源之外，大气中的气态前体污染物会通过大气化学反应生成二次颗粒物，实现由气体到粒子的相态转换。如气态硫酸来自OH自由基氧化SO2的气态反应。盐的水合物：如xCl?yH2O、xNO3?yH2O、xSO4?yH2O，随着湿度的变化，水合物对PM2.5的影响较大，水不仅与盐化合物生成水合物，由于湿度的改变还形成了盐的微小溶液液滴。

;3.PM2.5的危害

虽然PM2.5只是地球大气成分中含量很少的组分，但它与较粗的大气颗粒物相比，粒径小，富含大量的有毒、有害物质且在大气中的停留时间长、输送距离远，因而对人体健康和大气环境质量影响更大，表7-1列出来PM2.5浓度与空气质量的关系。

PM2.5的主要危害：

（1）呼??系统损害；

（2）心血管疾病；

（3）癌症；

（4）神经系统问题；

（5）遮光。

;4.PM2.5的检测方法及工作原理

1）浊度法

所谓浊度法，就是测量发射端和接收端的光线强度，进而计算出光线能量的衰减，空气越浑浊光线损失掉的能量就越大，由此来判定目前的空气浊度。实际上这种方法是不能够准确测量PM2.5微颗粒物的，甚至光线的发射、接收部分一旦被静电吸附的粉尘覆盖，就会直接导致测量不精准。这种方法做出来的传感器只能定性测量（可以测出相对多少），不能定量测量。更何况这种方法也区分不出颗粒物的粒径来，所以凡是基于这种原理的传感器的性能都相对要差一些。

;2）激光法

激光法的工作原理是激光发射器发射的激光被空气中的粉尘反射时，粉尘的反射光强度与粉尘浓度成正比，反射光再经过光电转换器转换成光电流，最后再由光电流积分电路转换成光电脉冲数，粉尘的浓度值就是以计算的脉冲数为基准。这一类的传感器共同的特点就是离不开风扇（或者用采样泵吸），因为这种方法空气如果不流动是测量不到空气中的悬浮颗粒物的。该类传感器通过数学模型可以大致推算出经过传感器气体的粒子大小，空气流量等，经过复杂的数学算法，最终得到比较真实的PM2.5数值。;3）Beta射线法

Beta射线法是利用Beta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Beta射线通过沉积着颗粒物的滤膜时，Beta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。;4）微量振荡天平法

微量振荡天平法是在质量传感器内使用一个振荡空心锥形管，在其振荡端安装可更换的滤膜，振荡频率取决于锥形管特征和其质量。当采样气流通过滤膜，其中的颗粒物沉积在滤膜上，滤膜的质量变化导致振荡频率的变化，通过振荡频率变化计算出沉积在滤膜上颗粒物的质量，再根据流量、现场环境温度和气压计算出该时段颗粒物标志的质量浓度。;5）重量法

重量法的原理是分别通过一定切割特征的采样器，以恒速抽取定量体积空气，使环境空气中的PM2.5和PM10颗粒物被截留在已知质量的滤膜上，根据采样前后滤膜的质量差和采样体积，计算出颗粒物PM2.5和PM10的浓度。必须注意的是，计量颗粒物的单位ug/m3中分母的体积应该是标准状况下