恒流式多项大气采样仪论文

恒流式多项气体采样仪前言随着社会经济的不断发展，科学技术的不断进步。职业病的防治已是国家提到议事日程上的重要事件，因此，对工作环境的监测和治理是最重的环节，目前大气采样器、粉尘采样器品种不断增加和更新。一机多用，智能化、多功能化的产品，已经成为发展趋势和必然，根据这个发展的要求，我们自主研制了这款恒流式多项大气采样仪。1、工作原理目前对于大气、粉尘、烟气及TSP采样器(总悬浮颗粒物采样器简称)，主要采集的项目有：各类粉尘、烟尘、烟气、一氧化硫、硫化氢、氯气、氯化氢、苯、甲苯、二甲苯、甲醛等。工作方式是采样设备通过气泵将工作环境中的大气进行收集采样的过程，粉尘是根据不同的类别使用不同滤膜，在一定的时间和流量下采集的粉尘量、大气中的有害气体则是配制各种标准试剂，在一定的时间和流量下采集的量，通过分析计算得到结果。在采集过程中时间是标量，流量是一个变量它要受到各种因素的影响，如：流量示值误差、流量重复性、流量稳定性，采样计时误差、采样体积差等。同时，标准状态下大气压和仪器测量前后的绝对压力以及检定环境下热力学温度。根据气压和温度的变化，对测量流量示值或测量体积进行必要的修正换算成标准状态下流量或体积。SVSSTPPPTQQ大气采样器换算公式为：式中：QS一标准状态下的流量；Q一实际流量；P一检定环境大气压；Ps一标准下的大气压；PV一与检定温度相对应的水饱和蒸气压；Ts一标准状态下热力学温度；T-检定环境下热力学温度。粉尘采样器流量换算公式:式中：qv一采样流量；q一实际流量；Ps一标准装置内绝对压力；PN—标准状态下大气压；Pm一被检仪器前气体绝对压力；TS一标准装置内的气体热力学温度；TN-标准状态下气体热力学温度；Tm一被检仪器前气体热力学温度。对于相对采样流量比较大，其温度、压力影响的修正值相对实际流量已经很小，可以不加以修正(相应规程也不做修正要求)。根据相应(JG956—2000的大气采样器、JJG520—2005粉尘采样器)规程要求：流量示值误差表示：×100%式中：δQ-流量的求值误差；Q-流量计示值；QS-标准流量值；nmnmSSvTTPPTPqqSSQQQQQS-标准流量的均值；因此在采样过程中流量是决定采样精确性的重要指标。2、结构特点：综上所述流量的稳定性和准确性决定了采样的结果是否准确，目前常用的采样器款式多样，但大多数采样器是依靠人工来调节转子流量计的阀门以实现流量的调节，如图3-1所示流量计调节阀转子流量计流量计调节阀转子流量计采样器图2-1但是人工无法做到随机调整流量确保恒定以及保证视角误差的标准性。特别是在工作现场难以实现实时调整的。如图3-2所示：图2-2而我们自主研发的恒流式多项气体采样仪，是通过应用计算机嵌入式系统开发相关应用程序来控制相关检测、调节器件来实现恒流功能。同时能提供实时的大气压、温度、湿度、风向、风速等相关参数，以确保采样的精确性和可靠性。恒流式多项气体采样仪的结构特点：采样仪整体参考人体头部形状设计而成，更能接近真人体位和工作状态，正面参考人体面部结构设计，粉尘的短时采样口设计在下部园形单孔（如：口部），长时采样口设计在中部园形双孔（如：鼻部），上部设计有单孔高清摄像头（如：眼），左右两个则面设计有大气采样口，单孔（如：耳），顶部有开孔用于实时参数采集，背面是采样仪的核心部份，嵌入式系统和7”操作触摸屏（如：大脑）。整个设计是以尽量模拟真人在不同工作环境下所能接触的职业病有危害素的真实写照。如图2-3所示：图2-33、工作过程：根据相关的检测规范设置好采样点，在作业者的下风向处架好设备，调整好高度，准备就绪。打开主机电源，顶部升起风向、风速、大气压、温度、湿度检测组件获取相关数据，嵌入式系统开始工作，7”触摸屏操作面板上显示出日期、时间、温度、湿度、大气压、风向、风速等信息。点击进入操作菜单：1、粉尘（长时）采样，流量选择：1-5L/min,时间设定：0-24h.2、粉尘（短时）采样，流量选择：1-30L/min.时间设定上：0-24h.3、大气采样1，流量选择：100ml-1L/min,时间设定上：0-24h.4、大气采样2，100ml-1L/min,时间设定上：0-24h.根据需要采集的项目可以单项选择操作，也可以组合选择操作，每个操作过程都可以通过操作界面输入项目名称、点号等信息，设定完后，点击开始，设备开始工作，嵌入式系统根据不同的设定流量和时间进行恒流控制操作按时停机，如遇堵塞情况主机会报警提示，粉尘采样口在正面，在采样过程中设备能自动跟随风向的变化，来调整方向使设备正面始终迊着风向，以保证采样的最佳性，同时设备正面的摄像头能记录下现场的实际情况，两则是大气采样1、2口，可悬挂试剂瓶，整个采样的数据可以通过USB接口存储到移动存储器上，还可以实现远程遥控和传输。4、工作流程图：恒流式多项大气采样仪控制流程图流程图4-1嵌入式系统粉尘长时流量传感器粉尘短时流量传感器大气1流量传感器大气2流量传感器大气压、温度、湿度、风向、风速综合传感器操作界面各组合气泵输出结果各分部电机5、展望：本采样器的实际应用将彻底改变，职业卫生行业在职业病危害因素粉尘和大气的采集现状，解决以前在职业病危害因素采集过程中诸多违反国家采样规范的操作，从而更大的提高了职业卫生采样的真实性和可靠性，提高了工作效率，为国家在职业病防治工作提供了可靠的数据，为减少职业病的危害作出贡献。