【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于粉尘检测，涉及一种基于光散射分离的呼吸性粉尘浓度监测方法。
技术介绍
1、尘肺病的元凶是呼吸性粉尘，需要对其进行连续监测。但是目前呼吸性粉尘分离方法比如：惯性冲击法、虚拟冲击法、水平淘析法、旋风法等，均是物理分离方法，存在一定的局限性：一是随着采样或监测时间的增加，物理分离器内部的粉尘颗粒附着率越来越低，导致分离器的切割性能会发生变化，从而影响呼吸性粉尘浓度监测的精度；二是物理分离器仅适用于短时间采样或监测，需要人工定期清洁维护，维护频率最快为一个工班，增加了作业工人的工作量；三是物理分离器将呼吸性粉尘分离，后端还需粉尘浓度监测单元，造成整个监测仪器的体积和重量较大。因此，为了避免以上局限性，本专利技术将基于颗粒物监测的光散射理论探寻一种无需手动维护、不影响颗粒物附着率、非物理切割的呼吸性粉尘分离方法，既能非物理分离呼吸性粉尘，又能同时监测呼吸性粉尘浓度。
2、光散射理论主要应用于粉尘粒子计数和浓度监测，国内外相关研究较多。njalsson提出了一种优化低成本粒子计数器运行参数的方法；王文誉等采用高带宽粒子回波脉冲方案设计了颗粒物光学计数模块；prithish halder等研究了具有广泛孔隙率(p＝0.59-0.98)的粉尘(0.7～2.0μm)的光散射特性；赵政基于光散射法研究了低功耗、高精度、高可靠性、运算处理高速度的粉尘浓度传感器。虽如此，目前学者的研究均没有涉及到呼吸性粉尘的光散射分离方面，仍处于空白。
3、因此，研制一种高分辨率光散射分离样机，并运用该分离样机进行粉尘浓度监测具有
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种基于光散射分离的呼吸性粉尘浓度监测方法，实现对呼吸性粉尘分离的非物理切割，同时监测呼吸性浓度。
2、为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种基于光散射分离的呼吸性粉尘浓度监测方法，首先，基于光散射分离样机，构建呼吸性粉尘的光散射分离试验系统；然后，根据不同粒径粉尘的光散射特征，建立呼吸性粉尘的光散射分离和浓度监测的数学模型。
4、进一步，所述光散射分离样机包括激光光源、光学透镜组、凹面聚光镜、光陷阱、光电传感器和检测电路；
5、当被测粉尘颗粒进入到光敏感区，光电传感器将接受到的散射光信号转换为电信号，再经过检测电路得到光散射分离样机检测的粉尘颗粒散射光脉冲信号。
6、进一步，构建的呼吸性粉尘的光散射分离试验系统包括发尘器、粉尘采样器、环境试验舱、光散射分离样机、tsi粒子计数器、脉冲计数模块、多粒度分布信号采集电脑、阻尘滤膜和采样泵。
7、进一步，所述呼吸性粉尘的光散射分离试验系统的分离试验步骤为：
8、(1)控温控湿：开启环境试验舱控温控湿装备，使舱内温度25±1℃，根据试验需求湿度，控制范围为50～90％rh；
9、(2)煤粉发尘：待环境试验舱内的温度和湿度稳定，达到预设要求；则开启发尘器释放煤粉到舱内，一段时间后关闭发尘器，待浓度稳定；
10、(3)分离试验：开启采样泵，流量为2l/min；含尘气流经过光散射分离样机的光敏区后被阻尘滤膜吸收；此时，脉冲计数模块将样机的脉冲信号进行分通道计数，输出计数结果和脉冲信号到采集电脑，记录保存以备后续分析；
11、(4)tsi粒子计数：与此同时，采用tsi粒子计数器分粒径计数，保存计数结果；
12、(5)浓度测量：同时，使用粉尘采样器，以滤膜称重法为标准方法，测量此时的粉尘浓度，并记录。
13、进一步，建立的呼吸性粉尘的光散射分离和浓度监测的数学模型为：
14、
15、其中，n2.5、n5、n6.9分别表示2.5、5、6.9μm颗粒的粒子数；ρδm表示粉尘浓度，k表示修正系数，q表示采样流量，t表示采样时间。
16、本专利技术的有益效果在于：本专利技术基于设计的非物理切割的高分辨率光散射分离样机，构建呼吸性粉尘的光散射分离试验系统，然后根据不同粒径粉尘的光散射特征，建立呼吸性粉尘的光散射分离和浓度监测的数学模型，从而实现呼吸性粉尘质量浓度的实时监测。
17、本专利技术的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本专利技术的实践中得到教导。本专利技术的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
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1.一种基于光散射分离的呼吸性粉尘浓度监测方法，其特征在于，首先，基于光散射分离样机，构建呼吸性粉尘的光散射分离试验系统；然后，根据不同粒径粉尘的光散射特征，建立呼吸性粉尘的光散射分离和浓度监测的数学模型。
2.根据权利要求1所述的呼吸性粉尘浓度监测方法，其特征在于，所述光散射分离样机包括激光光源、光学透镜组、凹面聚光镜、光陷阱、光电传感器和检测电路；
3.根据权利要求1或2所述的呼吸性粉尘浓度监测方法，其特征在于，构建的呼吸性粉尘的光散射分离试验系统包括发尘器、粉尘采样器、环境试验舱、光散射分离样机、TSI粒子计数器、脉冲计数模块、采集电脑、阻尘滤膜和采样泵。
4.根据权利要求3所述的呼吸性粉尘浓度监测方法，其特征在于，所述呼吸性粉尘的光散射分离试验系统的分离试验步骤为：
5.根据权利要求1所述的呼吸性粉尘浓度监测方法，其特征在于，建立的呼吸性粉尘的光散射分离和浓度监测的数学模型为：
【技术特征摘要】
1.一种基于光散射分离的呼吸性粉尘浓度监测方法，其特征在于，首先，基于光散射分离样机，构建呼吸性粉尘的光散射分离试验系统；然后，根据不同粒径粉尘的光散射特征，建立呼吸性粉尘的光散射分离和浓度监测的数学模型。
2.根据权利要求1所述的呼吸性粉尘浓度监测方法，其特征在于，所述光散射分离样机包括激光光源、光学透镜组、凹面聚光镜、光陷阱、光电传感器和检测电路；
3.根据权利要求1或2所述的呼吸性粉尘浓度...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵政，李德文，刘国庆，郭胜均，吴付祥，惠立锋，张强，焦敏，邓勤，李岳，罗小博，陈建阁，陈涛，齐灵紫，李彦筑，
申请(专利权)人：中煤科工集团重庆研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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