PM2.5是指大气中小于或等于2.5微米的颗粒物,也可称为可入肺颗粒物。它的直径还不到人的头发丝粗细的1/20。虽然它对空气质量和能见度等有重要的影响。与较粗的大气颗粒物相比,PM2.5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,因而人体健康和大气环境质量的影响更大。
空气中漂浮着各种大小的颗粒物,PM2.5是其中较细小的那部分。要想测定PM2.5的浓度,需要分两步走:第一步:把PM2.5与较大的颗粒物分离;第二步:测定分离出来的PM2.5的重量。
一、Beta射线法
将PM2.5收集到滤纸上,然后照射一束贝塔射线,射线穿越颗粒物时被衰减,衰减的程度与颗粒物的重量成正比,根据射线的衰减就可以计算出PM2.5的重量。β射线吸收原理:原子核在发生β衰变时,放出β粒子。β粒子实际上是一种快速带电粒子,它的穿透能力较强,当它穿过一定厚度的吸收物质时,其强度随吸收层厚度增加而逐渐减弱的现象叫做β吸收。
优点:准确度高,传感器信号和颗粒物质量关联度高
缺点:响应速度慢,通常只用它的小时平均值
二、微量震荡天平法
一头粗一头细的空心玻璃管,粗头固定,细头装有滤芯。空气从粗头进,细头出,PM2.5就被截留在滤芯上。在电场的作用下,细头以一定频率振荡,该频率和细头重量的平方根成反比。于是,根据振荡频率的变化,就可以算出收集到的PM2.5的重量。振荡天平法是基于航天技术的锥形元件微量振荡天平原理而研制的。通过测定系统频率的变化可测得对应时间颗粒物浓度。
优点:准确,灵敏度高,适应范围广,可连续监测
缺点:体积大,价格昂贵
三、重量法
将PM2.5直接截留在滤膜上,然后用天平称重。还有就是滤膜并不能把所有的PM2.5都收集到,一些极细小的颗粒还是能穿过滤膜。只要滤膜对于0.3微米以上的颗粒有大于99%的截留效率,就算是合格的。损失部分极细小的颗粒物对结果影响并不大,因为那部分颗粒对PM2.5的重量贡献很小。
优点:国标方法,直接可靠,是验证其他方法是否准确的标杆
缺点:不能显示瞬时值,只能显示平均值
四、光散射法
当光照射在空气中悬浮颗粒物上时,会产生散射光,散射光的强度与其质量浓度成正比。通过测量散射光强度,应用质量浓度转换系数,得出颗粒物浓度值。
优点:检测速度快,体积小,便于携带,适合公共场所的颗粒物浓度测量
缺点:不确定性高于其他方法
在此,深圳工采网有限公司提供检测户外环境,智能家居方面的PM2.5,PM10的PM2.5传感器:
日本figaro 激光颗粒物传感器 PM2.5传感器 - TF-LP01
描述:TF-LP01型激光颗粒物传感器是利用散射原理对空气中粉尘颗粒进行检测的小型模组,具备体积小、检测精度高、重复性好、一致性好、实时响应可连续采集、抗干扰能力强、采用超静音风扇,传感器出厂100%检测和标定等优点。
应用:空气净化器、便携式空气质量检测设备、智能家居等场所。
特点:检测精度高、响应时间短、产品小型化
韩国syhitech 粒子传感器模块 PM2.5传感器 - PDSM010
描述:PM2.5传感器PDSM010探测约1㎛的粒子,如室内灰尘、花粉、微生物、尘螨和香烟烟雾,测量不超过30㎥空间内浮游粒子的浓度。该传感器适用于房间内的自动空气监测系统,如空气净化器。PM2.5传感器PDSM010的信号通过内部电路和MCU程序转换为PWM输出;另外,传感器的滤波电路和MCU程序能够移除噪声,以使设备在信号中有噪声流入时工作更加稳定。PM2.5传感器PDSM010产品检测能力稳定,生产效率高,具有双重优势。不同于之前的型号(DSM),传感器设备上没有附加的控制点(VR Trimmer)。这可以防止因用户随意修改而经常导致的潜在故障。
应用:空气净化器、空调,通风系统,风扇控制,IAQ,IoT
特点:为应用中的有效控制而定制灵敏度、检测约1㎛的粒子、MCU控制(工厂校准)、维护简便、PWM输出(低逻辑脉冲激活)、噪声防护
英国Alphasense公司研发并推出了PM2.5传感器OPC-N3与OPC-R1;OPC传感器检测PM2.5的原理基于光的散射,光散射和微粒的大小,光波的波长,微粒的折射率以及微粒对光吸收的特性有关;微粒散射光的强度随着微粒的表面积增加而增大,OPC传感器通过测定散射光的强度就可以推知出微粒的大小。
微颗粒物检测传感器OPC-N3(图左)是在原来的OPC-N1,OPC-N2基础上面升级开发出来的第三代产品,外观尺寸与OPC-N2保持一致的情况下,量程增大到了0.38μm~40μm,并且增加了通道数量,同时增加了办在温度和湿度传感器,降低了待机模式的功耗,供电电压为4.8v~5.2v支持SPI和USB两种通信方式。
OPC-R1(图右)是 alphasense 推出的一款小尺寸的颗粒物检测器,可以检测PM1,PM2.5和PM10。其设备流速比 OPC-N2 和 OPC-N3 高,功耗更低,是一款性价比极高的产品,其量程范围为 0.4~12.4μm,支持SPI通信。
OPC传感器除了可以检测室内环境,也可以用于路边站监测,工业测量等场合,对于PM2.5微颗粒带来的危害,OPC传感器可以提供精确,智能的数据检测。
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