本实用新型专利技术公开了一种利用声动力分选悬浮颗粒物的装置，包括本体、第一超声波发生器、第二超声波发生器、第一镜头孔、第一背光孔、第二镜头孔和第二背光孔；所述本体为密封腔式结构，其内部设置有微流通道，在所述微流通道的两端分别设置有入口和出口；沿所述入口到所述出口的方向依次设置有第一镜头孔、第一背光孔、第一分选结构、第二镜头孔、第二背光孔和第二分选结构；在所述第一分选结构前端上侧设置有第一超声波发生器，在所述第一分选结构和所述第二分选结构之间上侧设置有第二超声波发生器；所述分选结构包括中央通孔和分选凸缘。本实用新型专利技术通过声动力对空气颗粒物的图像信息采集和分选，实现了对空气颗粒物进行高效综合分析。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种分选空气中悬浮颗粒物的装置，尤其是根据空气中颗粒物尺寸、颗粒物的质量密度、可压缩性等固有声动力性质对空气中的颗粒物进行分选富集的利用声动力分选悬浮颗粒物的装置。
技术介绍
悬浮颗粒物(Suspended Particulate Matter，SPM)是小的不连续的固体或液体物质的混合物，可以非常细小的形式存在于空气中。空气悬浮颗粒物包括烟尘、薄雾、烟气、尘埃、尘雾或飞沫。其来源有2种：一次颗粒物(Primary Particles)和二次颗粒物(Secondary Particles)。一次颗粒物为污染源中本身所含颗粒物；二次颗粒物为气态污染物在大气中经过冷凝或复杂的化学反应而生成的颗粒物。通常根据颗粒物的当量直径来表征并划分形状不规则的颗粒物。颗粒物的当量直径与其颗粒物的行为(如惯性、电子或磁场迁移力、光散射)和特性(如化学成分或元素浓度、代表性面积、容积与表面积比)有关。悬浮颗粒物粒径范围从几纳米(nm)到几百微米(μm)。根据当量直径，悬浮颗粒物可以分为细颗粒物(Fine Particulate Matter)和粗颗粒物(Coarse Particulate Matter)，二者以1～2.5μm为界，分界线具体值与相对湿度有关。从流行病学的资料可获知悬浮颗粒物对人体健康影响克归纳为2大类：(1)成人的日死亡率和年死亡率增加，尤其是心肺病患者；(2)诱发心肺功能障碍,导致发病率增加，包括呼吸道系统疾病(如气喘、咳嗽)、哮喘病发作、肺炎、支气管炎和顽固性肺病(COPD)。对于前者，美国一项连续8年的研究发现日死亡率的增加与PM10、PM2.5和硫酸盐颗粒物浓度都显著相关，其中同PM2.5的相关性最强。此外，医院急诊病人和就医人数增加也都与大气颗粒物暴露量相关。若从悬浮颗粒物的粒径来看其对健康的危害，粒径大于30μm的颗粒物极少进入呼吸道，对人体危害较小；粒径10～30μm的悬浮颗粒物大部分被阻截在上呼吸道(鼻腔和咽喉部)，而小于10μm的颗粒物能穿过咽喉部进入下呼吸道，特别是粒径小于5μm的颗粒物能沉积在深部肺泡内，对人体的危害巨大。目前，基于粒径分离空气中的颗粒物的主要方法有：(1)滤膜称重法；即通过采样器以恒定速率抽取一定量体积空气，空气中的颗粒物被节流在滤膜上，结合滤膜重量在采样前后的变化和采样空气体积，计算出浓度。该方法为国家标准分析方法，它对细颗粒物的截留效率高，测量结果准确，是最直接、可靠的方法。滤膜称重法为验证其他测量方法的结果是否准确的参比。但是当气流长时间不断通过采样滤膜时，滤膜上采集到的物质随着气流和温度的变化会造成挥发性和半挥发性物质的损失，同时一些极细小的颗粒还是能穿过滤膜造成结果偏低；相反，其他物质也可能被滤膜吸附，造成结果偏高；(2)光散射法；光散射法由于在在实际过程中光的散射和颗粒物浓度之间的关系受到颗粒物的化学成分、形态、比重等因素的影响，因此光散射和颗粒物浓度之间的换算公式随时随地都在变，对于采用光散射原理的仪器需不断用标准方法校正，因此该技术确定性不高；(3)β射线法；β射线法的基本原理是利用堆积在适应滤膜上的颗粒物对碳-14释放的β射线衰减量的变化测量大气颗粒物质量的变化。环境空气由采样泵经切割器吸入采样管，进过滤膜后排出，而颗粒物沉淀在条状石英滤膜上，当β射线通过沉积着颗粒物的滤膜时，β射线的强度发生衰减，通过对衰减量的测定计算出颗粒物的浓度。这一方法是基于2个假设，其一是仪器的石英采样滤膜条带均一，其二是采集下来的PM2.5粒子物理特性均一(即颗粒大小一致，颗粒成分一致，颗粒在过滤膜上的分布均匀等)，对β射线强度衰减率相同。而上述2点在现实条件下往往并不成立，因此测定数据一般被认为也存在偏差，且这种检测方法在潮湿高温区域故障率也很高；(4)微量震荡天平法。微量震荡天平法主要是利用锥形元件微量振荡天平原理。设备中的空心锥形管保持往复振荡的状态，其振荡频率将随着滤膜所收集的颗粒物的质量变化而变化。通过测量频率的变化得到颗粒物的质量，结合样品体积得到样品的浓度。该技术的优点是关系明确，缺点是目前的技术无法解决样品加热后挥发性和半挥发性物质的损失，导致测量结果被认为偏低，从而出现失真。上述皆为粒径范围层面上的颗粒物分离方法，分离结果较为粗糙。针对某种特殊悬浮颗粒物分选富集的方法暂无。上述4种方法除了上述所说的缺陷外，其都不能对根据空气中颗粒物尺寸、颗粒物的质量密度、可压缩性等固有声动力性质对空气中的颗粒物进行分选富集，这对PM2.5的检测和后续分析造成影响，因此设计出一种根据空气中颗粒物尺寸、颗粒物的质量密度、可压缩性等固有声动力性质对空气中的颗粒物进行分选富集的利用声动力分选悬浮颗粒物的装置显得尤其必要。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本技术的目的在于提出一种用于根据空气中颗粒物尺寸、颗粒物的质量密度、可压缩性等固有声动力性质对空气中的颗粒物进行分选富集的装置，从而使得PM2.5的检测和分析更准确可靠。本技术所采用一种利用声动力分选悬浮颗粒物的装置，包括本体、第一超声波发生器、第二超声波发生器、第一镜头孔、第一背光孔、第二镜头孔和第二背光孔；所述本体为密封腔式结构，其内部设置有微流通道，在所述微流通道的两端分别设置有入口和出口；沿所述入口到所述出口的方向依次设置有第一镜头孔、第一背光孔、第一分选结构、第二镜头孔、第二背光孔和第二分选结构；在所述第一分选结构前端上侧设置有第一超声波发生器，在所述第一分选结构和所述第二分选结构之间上侧设置有第二超声波发生器；所述分选结构包括中央通孔和分选凸缘。。优选的，所述分选凸缘整体呈V字形结构。优选的，所述分选结构呈多边形结构。优选的，所述本体为微流控芯片。优选的，所述超声波发生器由压电晶体和脉冲发生器组成。优选的，所述镜头孔和所述背光孔对称设置在所述本体内部。优选的，所述镜头孔和背光孔均采用石英片密封。与现有技术相比，本技术的有益效果是：(1)本技术设计出利用声动力分选悬浮颗粒物装置，其结构简单，并且利用颗粒物固有的声动力性质分选富集颗粒物，使得在分选富集过程中颗粒物不会损耗或被破坏，分选结果精准可靠；(2)本技术通过设计镜头孔和背光孔，方便了对空气颗粒物的图像信息采集；(3)本技术的内部设置的微流通道可以通过微细制造技术加工而成，形状精度可控；(4)本技术通过利用超声波发生器控制超声波的能量和频率，使得操作可控，操作方便。附图说明图1为本技术结构截面示意图。图2为本技术实施例的利用声动力分选预测目标颗粒物的结构示意图。具体实施方式下面结合具体实施例进一步说明本技术的技术方案。如图1、2所示，一种利用声动力分选悬浮颗粒物的装置，包括本体1、第一超声波发生器2、第二超声波发生器3、第一镜头孔4、第一背光孔5、第二镜头孔6和第二背光孔7；所述本体1为密封腔式结构，其内部设置有微流通道11，在所述微流通道11的两端分别设置有入口12和出口13；沿所述入口12到所述出口13的方向依次设置有第一镜头孔4、第一背光孔5、第一分选结构14、第二镜头孔6、第二背光孔7和第二分选结构15；在所述第一分选结构14前端上侧设置有第一超声波发生本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种利用声动力分选悬浮颗粒物的装置，其特征在于：包括本体、第一超声波发生器、第二超声波发生器、第一镜头孔、第一背光孔、第二镜头孔和第二背光孔；所述本体为密封腔式结构，其内部设置有微流通道，在所述微流通道的两端分别设置有入口和出口；沿所述入口到所述出口的方向依次设置有第一镜头孔、第一背光孔、第一分选结构、第二镜头孔、第二背光孔和第二分选结构；在所述第一分选结构前端上侧设置有第一超声波发生器，在所述第一分选结构和所述第二分选结构之间上侧设置有第二超声波发生器；所述分选结构包括中央通孔和分选凸缘。
【技术特征摘要】
1.一种利用声动力分选悬浮颗粒物的装置，其特征在于：包括本体、第一超声波发生器、第二超声波发生器、第一镜头孔、第一背光孔、第二镜头孔和第二背光孔；所述本体为密封腔式结构，其内部设置有微流通道，在所述微流通道的两端分别设置有入口和出口；沿所述入口到所述出口的方向依次设置有第一镜头孔、第一背光孔、第一分选结构、第二镜头孔、第二背光孔和第二分选结构；在所述第一分选结构前端上侧设置有第一超声波发生器，在所述第一分选结构和所述第二分选结构之间上侧设置有第二超声波发生器；所述分选结构包括中央通孔和分选凸缘。2.根据权利要求1所述的一种利用声动力分选悬浮颗粒物的装置，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：李志生，文青梅，张瑞麟，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：新型
国别省市：广东;44
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