揚塵監測設備的光學原理及激光原理

　　近年來，PM2.5/PM10/TSP等細顆粒物成為空氣污染的主要因素，多數城市已在開展細顆粒物在線監測工作。由于其價格低廉、攜帶方便等優點，目前揚塵監測設備受到大眾的青睞。現有的顆粒傳感器的測量原理有電學原理、光學原理，其中光學原理主要包括紅外和激光。

　　一、電學原理
 

　　電學法顆粒傳感器主要是利用顆粒氣溶膠單極擴散充電技術，通過測量帶電顆粒電流實現對顆粒的監控。感應器有兩個入口氣流：純化的壓縮空氣(1.5 bar)和氣溶膠取樣氣體。通過電暈針將壓縮空氣流導入一個封閉的空間，使其釋放出恒定的電流，然后，帶正離子的氣流通過電暈放電進入一個排氣裝置。
 

　　空氣懸浮傳感裝置則主要是通過帶有抽氣泵的空氣流來吸入的。空氣懸浮試樣與氣泵內的空氣氣流充分混合，使充電器釋放出的離子可以附著在空氣懸浮顆粒上，包括試樣氣體。混合物中剩余的自由離子被一個離子阱吸收，帶電粒子隨氣流從傳感器中流出。由于顆粒或部分顆粒是單極帶電的，所以它們在輸出傳感器時帶有電荷。
 

　　二、紅外原理
 

　　紅外線光強度非常微弱，在測量顆粒時強度不足，可用濁度法代替。濁度測定法的測量原理是發射和接收光線，用這種方法可以判斷空氣的渾濁程度。該方法易受其它因素的干擾，使測量值與實際濃度的偏差增大。上述紅外線測量的特點，說明紅外線傳感器只能對顆粒進行測量，不能對相對濃度進行測量。另外一個缺點是紅外傳感器無法分辨顆粒的大小，所以紅外傳感器的性能很差，不能滿足當今社會的需要。
 

　　三、激光原理
 

　　以激光散射原理為基礎的測量技術是應用為廣泛的顆粒測量技術。這是一種光學方法，但與顯微鏡法的光學成像原理不同。光散的理論基礎是米散理論，它的反推法可以得到顆粒的質量濃度，反推法需要借助顆粒的有關參數才能實現。顆粒在陽光照射下會產生散射光，在其不變的條件下，顆粒散射光的強度可以表示其質量濃度。近幾年來，以光散射原理為基礎的便攜式揚塵監測設備已成為環境空氣監測領域的新型監測設備，它的出現并占據了新一代監測儀器的發展方向。
 

　　激光散射原理是利用激光照射空氣中懸浮顆粒產生散射，同時將散射光收集到特定的角度，得到散射光強隨時間變化的曲線。然后，采用基于米氏(MIE)理論的算法，微處理器得到顆粒等效粒徑和單位體積內不同顆粒大小的顆粒數。