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粒子�(jì)�(shù)�
閱讀�7206�(shí)間:2010-10-13 10:37:40

  氣體工業(yè)名詞�(shù)�。粒子計(jì)�(shù)可采用激光粒子計(jì)�(shù)器或凝聚核粒子計(jì)�(shù)�。He2Ne激光粒子計(jì)�(shù)�,可分析氣體�011μm粒徑的顆粒雜�(zhì);Ar2Kr激光粒子計(jì)�(shù)器可分析0105μm粒徑顆粒雜質(zhì),目前已有可檢測超高純氣�01005μm的粒子計(jì)�(shù)器。光電塵粒計(jì)�(shù)器是一種利用光的散射原理�(jìn)行塵粒計(jì)�(shù)的儀�。一定流量的含塵氣體通過一束強(qiáng)�,使粒子�(fā)射出散射�,經(jīng)過聚光透鏡投射到光電倍增管上,將光脈沖變?yōu)殡娒}�,由脈沖�(shù)求得顆粒�(shù)。根�(jù)粒子散射光的�(qiáng)度與粒徑的函�(shù)�(guān)系得出粒子直�。粒子計(jì)�(shù)器是高純或超高純供氣系統(tǒng)中必不可缺的儀器。價(jià)格較昂貴�

分類

  1、按測試原理:光散亂法測試(白光、激光)、顯微鏡法測試、稱重法測試、DMA法測試(粒徑分析儀)、慣性法測試、擴(kuò)散法測試、凝聚核法測�(CNC)��
  2、按流量:小流量 0.1cfm(2.83L/min) 大流� 1cfm(28.3L/min)
  3、按形狀、體積大小:手持�、臺(tái)�
  4、按測試通道:單通道(只測某一種粒子徑�;雙通道(測試某兩種粒子徑)� 多通道(測試多種粒子徑�
  5、其他:粒子�(jì)�(shù)器的�(yīng)用領(lǐng)�

種類及原�

  一、光�(xué)粒子�(jì)�(shù)�
  光學(xué)粒子�(jì)�(shù)器是利用丁達(dá)爾現(xiàn)象(Tyndall Effect)來檢測粒子。丁�(dá)爾效�(yīng)是用John Tyndall的名字命名的,通常是膠體中的粒子對(duì)光線的散射作用引起的。一束明亮的光照在空氣或霧中的灰塵上,所�(chǎn)生的散射就是丁達(dá)爾現(xiàn)��
  �(dāng)折射率變化時(shí),光線就�(huì)�(fā)生散射。這就意味著在液體�,汽泡對(duì)光線的散射作用和固體粒子是一樣的。米氏理論(Mie Theory)描述了粒子�(duì)光的散射作用�
  Lorenz-Mie-Debye理論最早由Gustav Mie提出,它描述了光是如何朝各�(gè)不同方向散射�。具體的散射情況決定于介�(zhì)的折射率、粒子對(duì)光的散射作用、粒子的尺寸和光的波�。具體介紹米氏理論的�(xì)節(jié)超出了本文的范圍;但�,有很多公共�(lǐng)域的�(yīng)用都可以用來�(yàn)證光是如何散射的�
  光的散射情況�(huì)隨著粒子尺寸的變化而變�。在粒子�(jì)�(shù)器中,米氏理論最重要的結(jié)果以及它�(duì)光散射的�(yù)測都與之相關(guān)。當(dāng)粒子尺寸比光的波長要小得多的�(shí)�,光散射主要是朝著正前方。而當(dāng)粒子尺寸比光波長要大得多的時(shí)�,光散射則主要朝直角和后方方向散射�
  光可以看做是沿著傳播方向�(jìn)行垂直振蕩的泀這一振蕩方向就是所謂的偏振。入射光的偏振非常重�。在以前的例子里,光的散射是在入射光的偏振平面內(nèi)�(jìn)行測量的�
  粒子尺寸�5μm�(shí)的散射情況類�;而具有偏振現(xiàn)�,粒子尺寸在0.3μm�(shí)的散射情況有很大不同。由于用�(duì)�(shù)表示,變化不到十倍的,都看不到散射光的強(qiáng)度隨著頻率的改變而變化:較短的波長意味較�(qiáng)的散�。在其他條件都相同的情況下,�(lán)光的散射�(qiáng)度大約是紅光�10�。大部分粒子�(jì)�(shù)器采用的都是近紅外或紅色激�;直到最近,這還都是�(jīng)�(jì)效益的選�。藍(lán)色氣體和半導(dǎo)體激光器�(jià)格都很貴;而且半導(dǎo)體激光器的使用壽命也很短�
  �、空氣粒子計(jì)�(shù)�
  在傳感器的出口處有一�(gè)真空裝置,把空氣�(jīng)過傳感器抽走。而空氣中的粒子則將激光散�。散射光又會(huì)被后面的聚光鏡聚焦到光學(xué)探測器上,隨后把光轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào),并且�(jìn)行放大和濾波。此�,這�(gè)信號(hào)從模擬的�(zhuǎn)換成�(shù)字信�(hào),并且由微處理器�(duì)它�(jìn)行分�。微處理器會(huì)通過接口將計(jì)�(shù)器連接到控制數(shù)�(jù)收集系統(tǒng)上�
  三、激光粒子計(jì)�(shù)�
  氣體激光器�(fā)明于1960�,而半�(dǎo)體激光器�(fā)明于1962�。開始時(shí)這些激光器很貴,但是隨著它們變成具有經(jīng)�(jì)效益�(shí),在粒子�(jì)�(shù)器中,就用氣體激光取代了白光。而到�20世紀(jì)80年代末,在絕大多�(shù)場合�,更便宜的半�(dǎo)體激光器又取代了氣體激光器�
  用于粒子�(jì)�(shù)的激光器有兩種:一種是氣體激光器,如氦氖(HeNe)激光器和氬離子(argon-ion)激光器;另外就是半�(dǎo)體激光器。氣體激光器能夠生產(chǎn)�(qiáng)烈的單色�,有�(shí)甚至是偏振光。氣體激光器�(chǎn)生準(zhǔn)直高斯光�,而半�(dǎo)體激光器則產(chǎn)生出一�(gè)小的�(fā)散點(diǎn)光源,通常�(fā)散光有兩�(gè)不同的軸,并且總是出�(xiàn)多種模式。由于發(fā)散光具有多軸�,半�(dǎo)體激光器通常都有一�(gè)橢圓形的輸出,這帶來了一定的挑戰(zhàn),也帶來了一定的�(yōu)勀不同軸的散射光意味著要么勉�(qiáng)接受這一橢圓形的輸出,要么設(shè)�(jì)一套復(fù)雜而昂貴的光學(xué)鏡來做補(bǔ)�。另一方面,橢圓光束很適合用于某些�(yīng)�,利用長軸,可以得到更好的覆蓋范��
  總之,氦氖激光器的輸出“直接可�,無需增加任何光學(xué)元件。要想產(chǎn)生類似于氦氖激光器的光�,從半導(dǎo)體激光器出來的光必須�(jīng)過透鏡聚焦,這會(huì)�(dǎo)致光能的損耗。但�,半�(dǎo)體激光器的成本低、體積小、工作電壓低、功耗小,成為粒子計(jì)�(shù)器的選擇�
  在要求高靈敏度的�(yīng)用中,氦氖激光器可以用于開式腔模�,產(chǎn)生很大的功率。因?yàn)闃颖疽ㄟ^光學(xué)空腔諧振�,當(dāng)粒子濃度較高�(shí),激光會(huì)中斷(無法維持“Q因子�,所以此�(shí)這種類型的激光不適用�

入口噴嘴類型

  �(jìn)入粒子計(jì)�(shù)器的入口樣本�(duì)�(jì)�(shù)器的分辨率起著至�(guān)重要的作�。入口有兩種類形:一種是扁平的(�10mm,高0.1mm�,另一種是�(nèi)徑為2-3mm的圓��
  入口噴嘴為扁平的�(shí),通常激光束是一條與噴嘴同軸的窄�。扁平噴嘴出來的氣流速度相當(dāng)均勻,它通過激光束中最�(qiáng)而且最均勻的部�,因此精�。但�,扁平噴嘴的橫截面小,意味著要求真空度高于圓形噴�,這樣�(huì)增加能耗(這點(diǎn)非常重要,特別是在采用電池供電時(shí))。扁平噴嘴的制造比較復(fù)�,價(jià)格也較高,而且它和激光之間的配合也是一�(gè)問題�
  入口噴嘴為圓形時(shí),激光束則通常與入射口的軸線大致成直角。粒子會(huì)通過一�(gè)非常狹窄,強(qiáng)度很高的激光面。圓形噴嘴比較簡�,因?yàn)樗臋M截面較大,對(duì)于速度相同的氣�,對(duì)真空度的要求也較�,所以當(dāng)空氣吸入�(shí),能耗也較小。相�(duì)于扁平噴�,氣流速度較低意味著每�(gè)粒子散射的光也更�。形噴嘴的缺�(diǎn)在于它會(huì)降低氣流的均勻�,而且激光束的功率不是均勻的;光束會(huì)變粗,因而精度較��

�(fā)展歷�

  空氣粒子�(jì)�(shù)器是測試空氣塵埃粒子顆粒的粒徑及其分布的專用儀�,由顯微鏡發(fā)展而來,經(jīng)歷了顯微�、沉降管、沉降儀、離心沉降儀、顆粒計(jì)�(shù)�、激光空氣粒子計(jì)�(shù)�、PCS納米激光空氣粒子計(jì)�(shù)器的過程,其中因激光空氣粒子計(jì)�(shù)器測試速度�、動(dòng)�(tài)分布寬、不受人為影響等各方面的�(yōu)�,而成為近年來很多行業(yè)的主流產(chǎn)品�

工作原理

    粒子�(jì)�(shù)器是測試空氣塵埃粒子顆粒的粒徑及其分布的專用儀�,由顯微鏡發(fā)展而來,經(jīng)歷了顯微�、沉降管、沉降儀、離心沉降儀、顆粒計(jì)�(shù)�、激光空氣粒子計(jì)�(shù)�、凝�(jié)核粒子計(jì)�(shù)�、多通道多功能粒子計(jì)�(shù)器等過程,目� 廣泛�(yīng)用于為各省市藥檢所、血液中�、防疫站、疾控中�、質(zhì)量監(jiān)督所等權(quán)威機(jī)�(gòu)、電子行�(yè)、制藥車�、半�(dǎo)�、光�(xué)或精密機(jī)械加工、塑�、噴漆、醫(yī)�、環(huán)�、檢�(yàn)所等生�(chǎn)企業(yè)和科研部門�

操作方法

     不同型號(hào)的粒子計(jì)�(shù)�,在功能方面和操作界面方面會(huì)有一些差別,但基本的操作步驟是差不多的:
     1.打開電源�(yù)��
     2.�(shè)置工作參�(shù),如果和上次一樣不需要更改可以跳�,具體的按鍵操作參考每�(tái)儀器的�(chǎn)品介�。注意在采樣狀�(tài)下,�(shè)置是無效��
     3.�(shè)置完成后,即可開始采樣測�,讀取數(shù)�(jù)�
     4.連接打印�(jī),將�(shù)�(jù)�(dǎo)出打印出�,一些有�(nèi)置打印機(jī)的產(chǎn)品可以直接打��

校準(zhǔn)維護(hù)

     1、粒子計(jì)�(shù)器是國家�(guī)定的�(jì)量器具,在使用一段時(shí)間后,其光學(xué)系統(tǒng)及檢測系�(tǒng)都會(huì)�(fā)生變�,如光源老化、發(fā)光效率降低或聚焦�(cuò)�、透鏡被污�,從而使整機(jī)的轉(zhuǎn)換靈敏度變化。因此需按JJF1190-2008《塵埃粒子計(jì)�(shù)器校�(zhǔn)�(guī)范》的要求每年定期到國家空�(diào)�(shè)備質(zhì)量監(jiān)督檢�(yàn)中心或者中國建筑科�(xué)研究院建筑能源與�(huán)境檢測中心�(jìn)行定期校�(zhǔn),并根據(jù)其出具法定校�(zhǔn)證書�(duì)儀器各方面�(jìn)行調(diào)整以獲得工作狀�(tài)�
     2、儀器的工作位置和采樣管的�(jìn)氣口�(yīng)處于同一氣壓和同一溫度�,以免影響氣路系�(tǒng)工作和產(chǎn)生凝露二損壞光學(xué)系統(tǒng)。若必須再有壓差的情況下工作,則壓差不超�200Pa在有壓差和溫度的條件下工�,會(huì)增大測量誤差,甚至損壞儀��
     3、搬�(yùn)儀器時(shí),應(yīng)輕搬輕放,少受震�(dòng),放在專用包箱內(nèi)�

注意事項(xiàng)

     在日常使用和保養(yǎng)中要注意下面幾點(diǎn)�
     1、當(dāng)入口管被蓋住或被堵塞,不要啟�(dòng)�(jì)�(shù)儀
     2、應(yīng)該在潔凈�(huán)境下使用,以防止�(duì)激光傳感器的損�
     3、禁止抽取含有油�、腐蝕性物�(zhì)的氣�,也不要測有可能�(chǎn)生反�(yīng)的混合氣體(如氫氣和氧氣�。這些氣體也可能在�(jì)�(shù)器內(nèi)�(chǎn)生爆�。測這些氣體需與廠家聯(lián)系為取得更多的信��
     4、沒有高壓減壓設(shè)備(如高壓擴(kuò)散器)不要取樣壓縮空�,所有的�(jì)�(shù)器被�(shè)�(jì)用于在一�(gè)大氣壓下操作。儀器的工作位置和采樣口�(yīng)處于同一氣壓和同一溫濕度環(huán)境下,保證儀器正常工作�
     5、水,溶液或其它液體都不能從入口管�(jìn)入傳感器�
     6、粒子計(jì)�(shù)器主要用來測試凈化車間干凈的�(huán)�,當(dāng)測的地方有松散顆粒的材質(zhì),灰塵源,噴霧處�(shí),須最少保持距�(jìn)口管至少十二英寸�(yuǎn)。以免以上的顆粒及液體污染傳感器及管��
     7、取樣時(shí),避免取樣從�(jì)�(shù)器本身排出來的氣體所污染的氣��
     8、在連接外置打印�(jī)或連接外接溫濕度傳感器�(shí),需先關(guān)掉計(jì)�(shù)器;�(dāng)�(zhí)行打印操作時(shí),打印機(jī)上須有打印紙,否則會(huì)損傷打印��
     9、在搬運(yùn)�(shí),應(yīng)輕搬輕放,少受振�(dòng)、沖�。特別是�(duì)于臺(tái)式的粒子�(jì)�(shù)�,更加要小心,以免損壞內(nèi)部元件�

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