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塵埃粒子計數(shù)器的原理及組成

        目前，使用激光粉塵顆粒計數(shù)器的用戶越來越多。激光塵埃粒子計數(shù)器廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、電子、精密機械、色管制造、微生物等行業(yè)。對車間的凈化效果和潔凈度進行監(jiān)控，確保產(chǎn)品質(zhì)量。激光塵埃粒子計數(shù)器是用來測量空氣中塵埃粒子的數(shù)量和粒度分布的儀器，從而為空氣潔凈度的評價提供依據(jù)。常見的激光塵埃粒子計數(shù)器是光散射型（DAPC），可測量0.1-10μm的粒徑范圍，此外還有凝聚芯型激光塵埃粒子計數(shù)器（CNC），可測量較小的塵埃粒子。尺寸。本文將介紹光散射激光塵埃粒子計數(shù)器。
        二、激光塵埃粒子計數(shù)器的工作原理
        激光塵粒計數(shù)器的基本原理是光學(xué)傳感器的檢測激光被塵粒散射后被光敏元件接收產(chǎn)生脈沖信號，將脈沖信號輸出放大，再進行數(shù)字信號處理，通過與標(biāo)準(zhǔn)粒子信號的比較，用不同的參數(shù)表示比較結(jié)果。空氣中的粒子在光線照射下會發(fā)生散射，這種現(xiàn)象稱為光散射。光散射與光的粒子大小、光波、粒子折射率、粒子吸收特性等因素有關(guān)。但就散射光強度和粒徑而言，有一個基本規(guī)律，即粒子的散射光強度隨著粒子表面積的增加而增加。這樣，只要測量散射光的強度，就可以推斷出粒子的大小。事實上，每個粒子產(chǎn)生的散射光強度都很微弱，是一個非常小的光脈沖。需要經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換器放大，將光脈沖轉(zhuǎn)換成信號幅值較大的電脈沖，再經(jīng)電子電路進一步放大和屏蔽，從而完成大量電脈沖的計數(shù)。此時，電脈沖的個數(shù)對應(yīng)于粒子的個數(shù)，電脈沖的幅度對應(yīng)于粒子的大小。這就是光散射激光塵埃粒子計數(shù)器的基本原理。
        三、激光塵埃粒子計數(shù)器的組成
        3.1 光源
        光源是激光塵埃粒子計數(shù)器的關(guān)鍵部件，性能影響是巨大的。光源要求高穩(wěn)定性、長壽命、無干擾。激光塵埃粒子計數(shù)器的光源有普通光源和激光光源兩種。常見的光源是鎢絲燈，體積大，發(fā)熱量高，壽命短。開機后需要預(yù)熱。激光光源為激光器，體積小、穩(wěn)定性高、壽命長。它通常與檢測腔和光電探測器集成在一起，形成傳感器。常見的激光光源包括氦氖激光器和激光二極管。使用普通光源的激光塵埃粒子計數(shù)器對0.3μm以下粒子的信號響應(yīng)非常低，信號幅度與計數(shù)器本身的噪聲幅度幾乎相同，信號很難從噪音。這類儀器雖然標(biāo)有0.3μm的通道，但僅適用于測量大于0.3μm的顆粒，尤其是0.5μm以上的顆粒。由于激光的單色性好，光能集中穩(wěn)定，使用激光光源的激光塵埃粒子計數(shù)器的傳感器具有較高的信噪比，其中一些儀器可以檢測到0.1μm的粒子.
         3.2 測量腔
        測量腔是進行粒子觀察的空間，收集的空氣必須通過測量腔。儀器的光學(xué)系統(tǒng)使光源通過透鏡和狹縫照射到測量腔內(nèi)，形成一個體積約為數(shù)立方毫米的光敏區(qū)。當(dāng)空氣中的塵埃通過感光區(qū)時，一部分光能被散射，由與入射光成一定角度（90度或70度）的聚光透鏡收集，然后投射到光電探測器上。
         3.3 光電探測器
        光電探測器是一種將散射光能轉(zhuǎn)換為電信號的光電轉(zhuǎn)換器件。激光塵埃粒子計數(shù)器中z 常用的光電探測器是光電倍增管和光電二極管。光電倍增管將光電子放大數(shù)萬倍，轉(zhuǎn)換成幾毫伏到幾十毫伏的電信號。它具有光譜線性好、響應(yīng)時間快、暗電流小等優(yōu)點。光電倍增管工作時，需要加上幾百伏的負(fù)高壓。儀器內(nèi)有相應(yīng)的高壓發(fā)生電路。調(diào)試或校準(zhǔn)儀器時要注意安全。光電二極管是一種半導(dǎo)體元件，被照射后可以產(chǎn)生電子。具有體積小、外圍電路簡單的特點。腔體是一體的。
        
         3.4 流量監(jiān)控
        激光塵埃粒子計數(shù)器的采樣流量一般為2.83L/min或28.3L/min，進口儀器常標(biāo)注為0.1cfm（立方英尺每分鐘）或1cfm，主要是為了方便符合清潔度計算適用于 Fed-Std-209E。大流量采樣（28.3L/min）更能準(zhǔn)確反映空氣的潔凈度，但會降低最大采樣濃度。
        
         3.5 氣泵和過濾器
        氣泵位于激光塵埃粒子計數(shù)器內(nèi)部，氣泵使儀器產(chǎn)生采樣流量。氣泵要求噪音低、振動小、氣流穩(wěn)定。過濾器應(yīng)能濾除0.3μm以上的顆粒物，以免儀器排出的空氣對潔凈區(qū)造成影響。
         3.6 電路系統(tǒng)
        不同粒徑的顆粒經(jīng)激光粉塵顆粒計數(shù)器光電系統(tǒng)轉(zhuǎn)換后，會產(chǎn)生不同幅度（電壓）的電脈沖信號。粒徑越大，脈沖電壓越高。信號電壓與粒徑的關(guān)系也稱為轉(zhuǎn)換靈敏度。對于給定的激光粉塵顆粒計數(shù)器，顆粒大小與脈沖電壓之間存在一一對應(yīng)關(guān)系。例如激光塵粒計數(shù)器的轉(zhuǎn)換靈敏度是0.3μm對應(yīng)69mv，0.5μm對應(yīng)531mv，1.0μm對應(yīng)701mv等。如果塵粒計數(shù)器檢測到100mv的脈沖，則顆粒大小必須更大小于0.3μm和小于0.5μm。激光塵埃粒子計數(shù)器是測量大于或等于一定粒徑的粒子數(shù)的儀器，其內(nèi)部電路是對大于或等于一定電壓值的脈沖數(shù)進行計數(shù)的電路。以上一段為例，要測量空氣中大于等于0.3μm的粒子數(shù)，在電路中就是統(tǒng)計大于等于69mv的脈沖數(shù)，測量大于等于0.3μm的粒子數(shù)大于等于0.5μm，在電路中是計數(shù)大于等于531mv的脈沖個數(shù)，以此類推。因此，儀器對塵埃粒子的測量主要取決于轉(zhuǎn)換靈敏度參數(shù)。
        另外需要注意的是，每個激光塵粒計數(shù)器的轉(zhuǎn)換靈敏度不同，必須在出廠和之后定期用標(biāo)準(zhǔn)粒子校準(zhǔn)，以獲得轉(zhuǎn)換靈敏度值。電路系統(tǒng)是完成脈沖信號放大、判別和計數(shù)的電路。此外，還包括電源、控制、顯示、計算、打印等電路。
         4、使用激光塵埃粒子計數(shù)器的注意事項。
         1）進水管被蓋或堵塞時不要啟動計數(shù)器
        2）激光塵埃粒子計數(shù)器應(yīng)在清潔的環(huán)境中使用，以防止損壞激光傳感器損壞
        3)、不要測量可能發(fā)生反應(yīng)的氣體混合物（如氫氣和氧氣）。氣體也可能在柜臺內(nèi)爆炸。測試這些氣體需要聯(lián)系制造商以獲取更多信息。
         4) 不要在沒有高壓減壓設(shè)備（如高壓擴散器）的情況下對壓縮空氣進行采樣，所有粒子計數(shù)器都設(shè)計為在一個大氣壓下運行。
         5)、水、溶液或其他液體不能從進水管進入傳感器。
         6）粒子計數(shù)器主要用于檢測凈化車間的潔凈環(huán)境。當(dāng)測量處有松散的顆粒物、塵源和噴濺處時，必須與進水管保持至少十二英寸的距離。為了防止上述顆粒和液體污染傳感器和管道。 7) 取樣時，應(yīng)避免對計數(shù)器本身排出的氣體或被計數(shù)器氣體污染的氣體進行取樣。
         8)、外接打印機或外接溫濕度傳感器時，需要先關(guān)閉計數(shù)器；