基于β粒子源的空腔式粉尘传感器研究

为实现管道烟尘浓度的连续实时测量,设计了一种基于β粒子源的无动力粉尘传感器。传感器基于平板型空腔结构,采用流体力学模拟软件ANSYS fluent 15.0对传感器内部流场进行研究,以优化设计传感器进气口特征、源面积、源-收集极间距等结构参数,并在静态无风和风洞环境下对传感器相关参数进行验证。在风洞内,温度为30～33℃,含湿量为1%～2%,风速为(9.7±0.2) m/s条件下,研究传感器响应与粉尘浓度之间的关系。结果显示,从34℃变化至233℃时,传感器响应变化约50%;含湿量从6.52%增加到10.65%时,传感器响应变化约30%;在风洞内较低湿度和较低温度条件下,滤膜采样浓度为13.5、26.8、33.6、47.5、63.3 mg·m^(-3)时,传感器示值对应为16.6、30.4、38.1、45.3、53.2 mg·m^(-3)。研究证实了基于β粒子源的传感器用于粉尘测量的可行性,实验获得了环境温湿度条件变化与β粒子源的无动力粉尘传感器响应值的初步关系,但对于温湿度变化引起粉尘浓度测量偏差需进一步研究。