一种便携式冷凝生长计数器制造技术

本发明专利技术提供了一种便携式冷凝生长计数器，包括饱和室、半导体制冷片、冷凝室、光学室、流量调控单元和主控电路板，饱和室采用平面型气溶胶通道结构，为气溶胶提供饱和工作液蒸汽；半导体制冷片位于饱和室和冷凝室中间，对饱和室和冷凝室进行协同控温；冷凝室实现颗粒物粒径的增长，达到微米量级；光学室对于长大后的颗粒物进行计数检测；流量调控单元对采样流量进行调控；主控电路板采用单颗粒计数模式对颗粒物数浓度进行实时采集和计算，同时使用光度计模式对脉冲信号进行积分以对光学室的整体状态进行评估；该仪器体积小、重量轻，工作液可选择正丁醇或纯水，拓宽了仪器的使用场合。拓宽了仪器的使用场合。拓宽了仪器的使用场合。

【技术实现步骤摘要】
一种便携式冷凝生长计数器


[0001]本专利技术属于环境监测
，尤其涉及一种便携式冷凝生长计数器。

技术介绍

[0002]对于颗粒物数量浓度进行便携测量时，常使用光散射方法对于300nm以上的颗粒物进行分粒径测量，该方法对于300nm以下的颗粒物无法进行测量。
[0003]对于小粒径颗粒物进行测量的仪器多使用冷凝生长计数器，市场上多为桌面型仪器，体积重量无法满足便携式的观测需求。申请号201810201191.6的专利“一种小型颗粒物冷凝生长计数器”提供了一种小型颗粒物计数器，但其存在以下问题：一是系统内零部件较多，体积和重量无法满足需求，二是蒸发室和冷凝室采用背靠背的设计方式，颗粒物在内部有180
°
的转向，颗粒物损失较大。市场上的便携式的颗粒物计数器，如美国TSI公司的3007型计数器，其存在如下几个问题：一是工作温度范围为10
‑
35℃，温度范围太窄，二是饱和室采用使用前浸泡异丙醇的方式，工作液无法内部存储，可连续使用的时长有限，当由于异丙醇供应不足导致颗粒物经冷凝室长大后的颗粒物粒径会偏小，容易导致总数浓度偏少的问题；三是内部只采用半导体制冷片控制饱和室和冷凝室，在不同大气环境温度下，饱和室和冷凝室的绝对温度会有所不同，且会出现绝对温度逐渐漂移的情况，会导致粒径测量下限随之变化，具体关系为如果固定饱和室和冷凝室之间的温差，随着饱和室温度的提升，最小检测粒径会变大，仪器测量的准确性下降；四是工作液不可更换，使用异丙醇会排放到空气中，对空气造成污染，限制了其应用场合。
[0004]在个体暴露监测场合以及在无尘室等监测场合，常需要冷凝生长计数器使用的工作液对于人体和环境无污染，因此限制了基于正丁醇或异丙醇为工作液的仪器使用。
[0005]综上所述，设计一款体积小、重量低、耗电低、宽温度范围，可针对不同场景使用不同的工作液的颗粒物数浓度测量仪器，已经成为亟需解决的问题。

技术实现思路

[0006]为了克服现有技术存在的一系列缺陷，本专利技术的目的在于针对上述问题，提供一种便携式冷凝生长计数器，包括饱和室1、半导体制冷片2、冷凝室3、光学室4、流量调控单元5和主控电路板6，其特征在于，
[0007]所述饱和室1采用平面型气溶胶通道结构，为气溶胶提供饱和工作液蒸汽；
[0008]所述半导体制冷片2位于饱和室1和冷凝室3中间，对饱和室1和冷凝室3进行协同控温；
[0009]所述冷凝室3实现颗粒物粒径的增长，达到微米量级；
[0010]所述光学室4对于长大后的颗粒物进行计数检测；
[0011]所述流量调控单元5对采样流量进行调控；
[0012]所述主控电路板6采用单颗粒计数模式对颗粒物数浓度进行实时采集和计算，同时使用光度计模式对脉冲信号进行积分以对光学室4的整体状态进行评估；
[0013]基于使用的工作液不同，所述计数器的运行模式分为正丁醇模式和纯水模式。
[0014]优选的，所述饱和室1包括气溶胶入口1
‑
1、压力测量口1
‑
2、饱和室上腔体1
‑
3、饱和室下腔体1
‑
4、液位观察窗口1
‑
5、多孔板1
‑
6、多孔棉1
‑
7、加液口1
‑
8、气溶胶通道1
‑
9、饱和室气溶胶出口1
‑
10和绝热件1
‑
11，气溶胶从气溶胶入口1
‑
1进入平面型的气溶胶通道1
‑
9，在气溶胶通道1
‑
9中颗粒物的温度达到饱和室温度且携带饱和工作液蒸汽从饱和室气溶胶出口1
‑
10流出，其中，
[0015]饱和室上腔体1
‑
3和饱和室下腔体1
‑
4通过密封圈进行密封，饱和室上腔体1
‑
3和饱和室下腔体1
‑
4之间形成的空间包括工作液存储空间、多孔棉1
‑
7的填充空间和气溶胶通道1
‑
9；
[0016]加液口1
‑
8用于工作液的注入，加液口1
‑
8为一个三通结构，其第三个端口连接压力测量口1
‑
2以平衡工作液存储空间和气溶胶通道1
‑
9之间的压力；
[0017]从加液口1
‑
8注入的工作液，一部分被多孔棉1
‑
7吸收，另一部分以流体的方式存储，通过液位观察窗口1
‑
5观察底部液位情况；
[0018]所述多孔棉1
‑
7与气溶胶通道1
‑
9中间设有多孔板1
‑
6，在透过饱和工作液蒸汽的同时，可保证气溶胶通道的高度，避免多孔棉1
‑
7因吸收工作液出现膨胀占用气溶胶通道1
‑
9的空间，同时可减少颗粒物在气溶胶通道1
‑
9内的损失；
[0019]所述气溶胶通道1
‑
9的上表面为铝合金材质，下表面为多孔板1
‑
6；
[0020]所述饱和室1和冷凝室3通过绝热件1
‑
11与密封圈进行密封连接；
[0021]所述饱和室1为经氧化处理的铝合金材质；多孔板1
‑
6为不锈钢材质的薄板结构。
[0022]优选的，所述半导体制冷片2为中空结构，两侧均涂覆导热硅脂，半导体制冷片2的冷面用于冷凝室3的降温，半导体制冷片2的热面用于饱和室1的升温；在饱和室1和冷凝室3的表面均安装有热敏电阻传感器，主控电路板6不断采集热敏温度传感器的温度信息，采用PWM方式控制半导体制冷片2的运行功率，保证饱和室1的温度和冷凝室3的温度的差值等于设定值。
[0023]优选的，在正丁醇模式，饱和室1和冷凝室3之间的温差保持在17℃；在纯水模式下，饱和室1和冷凝室3之间的温差保持在45℃；
[0024]在纯水模式下，因水的质量扩散率稍大于空气的热扩散率，饱和室1的温度高于大气环境温度，所以颗粒物会在饱和室1中初步的长大，在冷凝室3中继续增长；在正丁醇模式下，因正丁醇的质量扩散率小于空气的热扩散率，所以颗粒物在饱和室1中未发生粒径的变化，仅在冷凝室3中发生增长过程。
[0025]优选的，饱和室1的外围布设有散热风扇，用于在饱和室1温度过高时对饱和室1进行降温；饱和室1的底面布设有薄膜加热电阻片，用于低温场合时饱和室1的辅助加热。
[0026]优选的，所述冷凝室3为圆柱形气溶胶通道结构，冷凝室3内表面铺有吸收工作液的滤棉，冷凝后的工作液被滤棉吸收后并在重力作用下回流到饱和室1，防止工作液在内表面冷凝后在表面张力作用下堵塞气溶胶通路。
[0027]优选的，所述光学室4与冷凝室3中间为绝热喷嘴4
‑
1，绝热喷嘴4本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种便携式冷凝生长计数器，包括饱和室(1)、半导体制冷片(2)、冷凝室(3)、光学室(4)、流量调控单元(5)和主控电路板(6)，其特征在于，所述饱和室(1)采用平面型气溶胶通道结构，为气溶胶提供饱和工作液蒸汽；所述半导体制冷片(2)位于饱和室(1)和冷凝室(3)中间，对饱和室(1)和冷凝室(3)进行协同控温；所述冷凝室(3)实现颗粒物粒径的增长，达到微米量级；所述光学室(4)对于长大后的颗粒物进行计数检测；所述流量调控单元(5)对采样流量进行调控；所述主控电路板(6)采用单颗粒计数模式对颗粒物数浓度进行实时采集和计算，同时使用光度计模式对脉冲信号进行积分以对光学室(4)的整体状态进行评估；基于使用的工作液不同，所述计数器的运行模式分为正丁醇模式和纯水模式。2.根据权利要求1所述的一种便携式冷凝生长计数器，其特征在于，所述饱和室(1)包括气溶胶入口(1
‑
1)、压力测量口(1
‑
2)、饱和室上腔体(1
‑
3)、饱和室下腔体(1
‑
4)、液位观察窗口(1
‑
5)、多孔板(1
‑
6)、多孔棉(1
‑
7)、加液口(1
‑
8)、气溶胶通道(1
‑
9)、饱和室气溶胶出口(1
‑
10)和绝热件(1
‑
11)，气溶胶从气溶胶入口(1
‑
1)进入平面型的气溶胶通道(1
‑
9)，在气溶胶通道(1
‑
9)中颗粒物的温度达到饱和室温度且携带饱和工作液蒸汽从饱和室气溶胶出口(1
‑
10)流出，其中，饱和室上腔体(1
‑
3)和饱和室下腔体(1
‑
4)通过密封圈进行密封，饱和室上腔体(1
‑
3)和饱和室下腔体(1
‑
4)之间形成的空间包括工作液存储空间、多孔棉(1
‑
7)的填充空间和气溶胶通道(1
‑
9)；加液口(1
‑
8)用于工作液的注入，加液口(1
‑
8)为一个三通结构，其第三个端口连接压力测量口(1
‑
2)以平衡工作液存储空间和气溶胶通道(1
‑
9)之间的压力；从加液口(1
‑
8)注入的工作液，一部分被多孔棉(1
‑
7)吸收，另一部分以流体的方式存储，通过液位观察窗口(1
‑
5)观察底部液位情况；所述多孔棉(1
‑<...

【专利技术属性】
技术研发人员：张强，
申请(专利权)人：北京纳颗环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：