凝聚核粒子计数器原理与实验研究

针对环境中纳米量级颗粒物浓度检测问题,对凝聚核粒子计数器进行了研究与设计。首先对凝聚核粒子生长原理及检测原理进行了研究,并依据异质核化原理设计了凝聚核粒子计数器的生长装置;其次设计了传感器后级信号处理电路用于解决微弱粒子检测信号抗干扰能力差和测量困难问题;然后设计了基于抗饱和积分PID的控制系统,实现了采样流量的闭环控;最后制研制了凝聚核粒子计数器样机,并开展了流量控制、纳米量级粒子生长及计数实验。实验结果表明,设计的凝聚核粒子计数器,流量稳定性在2%以内,以TSI3772型凝聚核粒子计数器为标准仪器的计数相对误差在±8.5%以内,满足了行业规范要求。

一种基于粒子计数器采样机理的洁净室粒子浓度仿真计算方法及验证

洁净度(用粒子浓度表征)是洁净室重要受控参数之一。基于采样机理,提出了一种可精准预测洁净室内粒子浓度的瞬态CFD仿真计算方法。该方法在拉格朗日离散相模型基础上,加入粒子计数器等效模型,模拟空气和粒子通过采样口的动态行为。搭建实验平台进行验证,结果显示仿真与实测数据吻合良好。成果不仅为洁净室粒子浓度仿真提供新方法,同时也为HVAC系统的优化设计提供支持。

浅谈用聚苯乙烯粒子校准在线尘埃粒子计数器的校准现状

在线尘埃粒子计数器和粒子计数传感器主要用于测量洁净间或洁净区域的洁净度。国内现行的尘埃粒子计数器校准规范是JJF1190-2008《尘埃粒子计数器校准规范》,该校准规范采用单分散聚苯乙烯粒子作为标准物质对设备进行校准。本文将浅谈上述校准方法的现状及存在的问题。

尘埃粒子计数器计数效率检测研究

尘埃粒子计数器是洁净室等级监测的关键仪器,计数效率是核心性能指标,针对新版GB/T 25915.1-2021要求,使用标准聚苯乙烯微球按GB/T29024.4实施检测,粒径档设定误差不超过±10%,0.3μm计数效率48%,0.5μm计数效率92%,结果表明计数效率和粒径档设定误差、计数重合损失密切相关,在粒径档设定误差不超过±10%,且检测浓度点不大于最大颗粒计数浓度的25%时,尘埃粒子的计数效率测试结果比较理想。

一种多通道便携式在线尘埃粒子计数器校准装置的研究

在线尘埃粒子计数器校准设备受制于标准物质气溶胶化,需空压机提供高压气源动力,具有体积大、工作条件要求高等缺点。因此,本文根据JJF 1190-2008《在线尘埃粒子计数器》校准规范,研发了一种多通道便携式校准装置,并进行试验验证。结果表明:该装置的内置标准粒子发生气源无需空压机,且在通电后即可使用;四个发生通道可随意切换,无需更换装液瓶,便于现场开展校准工作。

尘埃粒子计数器检校探讨

洁净室环境中,尘埃粒子计数器通常用于监测生产线的颗粒污染,其检测结果是洁净室洁净度等级划分的依据。由于空气中不同大小的颗粒存在不同的相关风险,颗粒的数量、大小的检测及检测结果的准确性,对保证生产质量至关重要,因此,需进行定期校准。本文依据ISO 21501-4:2018,对其检测、校准过程中遇到的问题进行分析和探讨。

双散射角光学粒子计数器的研制

为了实现同时测量气溶胶粒子的谱分布和折射率,研制了一种新的双角度光学粒子计数器(D-OPC),该计数器采用60°和110°双散射角系统对气溶胶谱分布进行测量。利用Mie散射理论定义敏感函数,选取两个最佳的散射角,使其既对折射率敏感又不线性相关。然后,利用气溶胶折射率对两个散射角系统敏感性的差异来反演气溶胶折射率。最后,利用该仪器对大气气溶胶谱分布以及折射率进行实际测量。与TSI公司黑炭仪和浊度计测量的吸收系数和散射系数对比表明,双散射角光学粒子计数器测量气溶胶折射率和谱分布结果合理,测量误差<20%,可以满足同时测量气溶胶粒子谱分布和折射率的需要。

用光学粒子计数器测颗粒物质量浓度和能见度

2001年夏季和冬季,在北京市大兴区榆垡镇,利用光学粒子计数器、能见度仪和颗粒物质量监测器对近地面大气气溶胶粒子数密度、大气能见度、颗粒物质量浓度(PM10、PM2.5和PM1.0)等进行了联合观测实验,取得了大量相关资料。本文通过对不同尺寸大气气溶胶粒子的数密度与颗粒物质量浓度及大气能见度的多元线性回归分析,给出了利用粒子数密度计算PM10、PM2.5、PM1.0和大气能见度的经验计算公式。

尘埃粒子计数器信号传输特性研究

为了研究尘埃粒子计数器信号传输的本质特性,采用从单粒子信号出发的方法,在研究单粒子散射光收集特性、光电转换特性的基础上分析单径粒子群信号分布的统计特性及混合粒子群在传感器中的输入-输出信号传输特性,并进行了实验验证,实验值与理论值基本一致,相关系数高达0.9以上。结果表明,尘埃粒子计数器的信号传输特性的本质是将粒子群的粒径分布描述方式以线性变换的方式转换成相应的脉冲信号幅值分布描述方式。这一结果为促进仪器向大流量、高灵敏方向发展奠定了理论基础。

LED光源光学粒子计数器的研制

为了提高光学粒子计数器的测量性能,克服白炽灯和激光作光源带来的缺点,研制了一台光学粒子计数器。基于Mie散射原理测量粒子的粒径,以发光强度高、发光波长宽的LED为光源,具有白炽灯和激光作光源无法达到的使用寿命长和响应曲线单调的优点。与浊度计测量结果对比表明:该仪器的测量误差在15%以内,测量结果合理。由于该仪器光源使用寿命是白炽灯的60倍,可以根据需要对测量粒径任意分道,所以该仪器适用于测量和研究大气气溶胶粒子谱分布。

不同光源对激光尘埃粒子计数器性能的影响

使用BeamProfile2350光束诊断仪测量了氦氖激光和半导体激光两种典型光源的光束特性,并分析了将它们作为激光尘埃粒子计数器的光源时,其在光敏区所产生光场的不均匀性。同时讨论了光场不均匀对计数器性能的影响,计算了两种不同光源下,计数器计数效率和分辨比率的差异。结果表明,以半导体激光作为计数器光源时,光敏区的光强均匀性更好,计数效率更高,粒径的分辨比率较氦氖激光作用时提高了17%,增大了粒径的有效测量范围。

激光尘埃粒子计数器传感器性能优化设计

为了提高激光尘埃粒子计数器的分辨率和计数效率,对国产传感器设计进行了性能优化。以半导体激光器作为传感器光源,采用带有"清洁空气保护靴"的采样装置替代原有的采样装置,间接改善了光敏区的光强均匀度,同时对气路紊流也起到了抑制作用。散射光收集系统为球面反射镜,其对粒子散射光的收集角范围从30°~150°。并对该光学传感器的性能进行了测量。结果表明:该系统除具有离散度小、分辨率高的优点外,同时还能有效的降低标定成本和标定时间。

粒子计数器采样气溶胶的误差

用粒子计数器在洁净室中采样 ,采样误差可包括非等速采样的误差、采样管中微粒沉积的误差、粒子计数器的计数和采样流量误差 ,分别约为 - 5 %、- 3%、- 3 5 %和±3% ,结果引起计数器采样的综合误差约为 7 2 %。

尘埃粒子计数器单分散粒子信号幅度分布研究

提出了尘埃粒子计数器单径粒子群散射光信号幅度响应函数的概念，详细讨论了该函数的意义、特性以及计算方法．提出了在单分散尘埃粒子计数器中，用粒子群信号幅度响应函数分析法代替简单的多道幅度甄别器来分析待测粒子群的粒径分布的方法．此方法有利于提高尘埃粒子计数器分析结果的准确度．

测量质量浓度的光学粒子计数器的标定方法

为了实现光学粒子计数器系统实时精确地测量悬浮颗粒物的质量浓度,对该系统的标定方法进行了研究。首先采用高斯牛顿法进行非线性回归确定标定参数,但实验结果表明标定参数的稳定性较差。其次,通过对稳定性问题的详细分析,发现标定参数与颗粒物质量浓度的范围等因素有关,进而提出了分步标定法。最后,采用分步标定法对粒子计数器系统进行标定,并将其用于实际测量,测量的质量浓度值与实际值吻合较好,证实了分步标定法的有效性。

0.1μm 尘埃粒子计数器光学传感器

本文分析了首台国产０１μｍ尘埃粒子计数器中光学传感器设计与研制中的关键技术问题。详细研究了半内腔激光器腔内杂散光的分布特征，结合旋转椭球面反射镜聚光系统的大立体角反射共轭成像弥散斑分布的计算结果，设计了具有高信噪比输出的大立体角矩形光敏区共轭成像空间滤波光阑系统。

最小二乘法在尘埃粒子计数器中的应用

分析了导致尘埃粒子计数器标定过程非常复杂的原因 ,提出将最小二乘法用于尘埃粒子计数器标定过程中的方法 ,有利于提高仪器标定的一致性并降低劳动强度。

尘埃粒子计数器标准粒子信号幅度分布统计分析

为了研究激光尘埃粒子计数器标准粒子信号幅度分布,对激光尘埃粒子计数器计数信号幅度分布与传感器光敏区光强分布、采样气流中的粒子数密度、气体层流速度分布之间的关系进行了理论分析.采用自设计的带保护气套的光电传感器测定粒子计数信号幅度分布,给出的分布模型与理论分析相吻合.结果表明,尘埃粒子计数器标准粒子信号幅度分布满足对数正态分布,描述其分布的参数σ只与光敏区光强的均匀性有关.这为尘埃粒子计数器的设计提供了理论依据.

荧光粒子计数器在空气细菌监测中的应用评价

目的：空气是医院内感染传播的主要途径，医院内环境尤其是手术室及患者集中地区的空气净化程度和医院感染发生率密切相关，对医院空气进行常规监测是降低医院感染发生的关键所在。但是传统的空气细菌检测方法需要进行细菌培养，耗时2～3 d，结果具有明显的滞后性。激光诱导荧光光谱技术于20世纪90年代中期开始用于检测空气中的生物性粒子和非生物性粒子。本研究的目的是探讨荧光粒子计数器在空气细菌监测中的应用价值。方法选取医院检验科采血室作为实验点，使用荧光粒子计数器对空气中生物粒子数进行动态监测，同时与撞击法细菌培养计数结果进行比较；采用SPSS13．0软件计算生物粒子数和细菌数之间的相关系数r。结果空气中生物粒子数与细菌数之间有显著相关性（r＝0．889）；非就诊时间空气中的细菌数≤500 cfu·m^-3，其他时间均超过该数值，不符合国家消毒卫生标准的要求。结论荧光粒子计数器可以通过监测空气中生物粒子数，推测其细菌数，有望实现空气细菌的动态监测。

粒子计数器在过滤器测试中的应用

以粒子计数器为测试手段的粒径效率测试法是目前过滤器测试的主要方法。通过对粒子计数器测试原理和误差的分析 ,指出了粒子计数器使用中应注意的一些问题。