粉塵濃度探測器是環境監測與工業安全的關鍵設備,其核心技術主要分為光散射法、β射線吸收法和靜電感應法。三者原理迥異,適用于不同場景。
一、光散射法
原理:激光或紅外光照射懸浮顆粒,傳感器接收顆粒散射的光強。散射光強與顆粒物濃度呈正相關,通過校準換算為質量濃度。
優點:
響應極快(秒級),適合實時監控與報警。
結構緊湊,成本較低,維護相對簡單。
可區分不同粒徑通道(如PM2.5、PM10)。
缺點:
測量結果受顆粒物材質、顏色、形狀影響顯著,需針對特定粉塵校準。
高濕度環境下,水霧會產生干擾。
通常作為相對測量,絕對精度低于β射線法。
典型應用:室內空氣質量監測、工業過程快速報警、便攜式檢測儀。
二、β射線吸收法
原理:利用低能β射線(如C-14源)穿透濾膜上采集的粉塵時發生的衰減。衰減程度與采集的粉塵質量嚴格成比例,從而直接計算質量濃度。
優點:
直接測量質量,是的基準方法之一,精度高,數據。
幾乎不受顆粒物理化學性質影響,結果可靠。
可進行長期連續采樣分析。
缺點:
響應速度慢(通常為1小時一個數據),無法實時報警。
設備昂貴、體積大,需定期更換放射源和濾膜,運維復雜。
涉及低劑量放射源,需特殊許可與管理。
典型應用:環境空氣質量國控站點、科研校準、法規仲裁測量。
三、靜電感應法
原理:基于粉塵顆粒在運動時因摩擦攜帶的靜電荷。探頭測量由粉塵通過感應區域所產生的靜電電流或電位波動,其信號與粉塵濃度和速度相關。
優點:
無光學部件,極其堅固耐用,適用于高溫、高壓、高濕等惡劣工業環境(如煙道、輸送管道)。
響應速度快,設備簡單,安裝維護方便。
可適用于大顆粒和高濃度范圍。
缺點:
測量結果強烈依賴粉塵的荷電特性和流速,需嚴格標定。
靈敏度相對較低,不適用于低濃度或清潔環境監測。
精度一般,多為趨勢監測或報警。
典型應用:工業布袋除塵器泄漏監測、粉體輸送過程監控、煙道粉塵排放趨勢監測。
總結對比
追求法律的高精度,選β射線法。
追求實時性、性價比與廣泛應用,選光散射法。
用于惡劣工業過程監控與趨勢報警,選靜電感應法。
在實際應用中,常采用“光散射法實時監控+β射線法定期校準”的組合模式,以兼顧速度與精度。