扬尘在线监测仪
1产品概述
基于β射线吸收原理的扬尘浓度监测仪是目前内外普遍采用的扬尘在线监测仪器。β射线法扬尘在线监测仪是可测量大气中可吸入肺颗粒物(PM10和PM2.5)浓度的用仪器，用户可以交互设置仪器参数进行连续在线测量。
仪器主机安装在室内，通过密封的管道和室外的切割头（PM10或PM2.5）连接，可以进行大气颗粒物PM10（空气动力学直径≤10um）和PM2.5（空气动力学直径≤2.5um）。
仪器利用β射线作为辐射源，抽气泵对大气进行采样，在采样时监测仪实时监控抽气的流量，大气中的悬浮颗粒被吸附在β源和闪烁体探测器之间的滤纸表面，抽气前后闪烁体探测器计数值的改变反映了滤纸上吸附灰尘的质量，根据采用体积换算为单位体积空气中悬浮颗粒的浓度。
2部件组成
3功能描述
1.仪器主机：仪器主机面板有显示和按键，实现人机交换功能。内部集成有采样系统，机械传动控制，信号检测与数据处理、数据传输系统等。
2.切割器：切割器是根据空气动力学原理设计的，用于分离不同直径的颗粒物（PM10和PM2.5），切割器切割效率的有效流量16.7L/min。
3.采样系统：采样系统主要有采样管路、动态加热系统（DHS）和气泵组成。气泵使用的是刮板式大气流量采样真空泵，它具有自润滑、无油污染、负载能力强等优点。
4基本原理
仪器是根据β射线吸收原理设计的，β射线是种速电子流，当能量的粒子由14C发射出来，在碰到尘粒子时，能量减退或被粒子吸收。β射线强度定时，被吸收量大小只与吸收物质的质量有关，与吸收物质的物化性无关。物质放置在发射源14C和监测β射线的装置中间，β射线被吸收，能量衰减。这样导致监测到的β粒子的数量减少。
通过吸收物质(如纸带上的尘)，β射线粒子的衰减量接近指数。
5技术指标
扬尘在线监测仪技术指标符合标HJ653-2013《环境空气颗粒物（PM10和PM2.5）连续自动检测系统技术要求及检测方法》的要求，具体指标如下表所示。
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序号 |
项目 |
性能指标 |
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1 |
测量范围 |
（0-1000）µg/m3、（0-10000）µg/m3可选 |
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2 |
测量准确度 |
±2% |
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3 |
满标值 |
1.5mg/cm2 |
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4 |
斑点面积 |
1cm2 |
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5 |
斑点之间的中心距 |
α±0.5mm,α为设定值约13.5mm |
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6 |
低检测限 |
≤2µg/m3 |
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7 |
计量前温度 |
-30℃～+50℃，示值误差为±0.5℃ |
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8 |
计量前压力 |
60kPa～110kPa，示值误差为±2.5% |
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9 |
重现性 |
≤2% |
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10 |
仪器平行性 |
≤±15% |
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11 |
采样流量偏差 |
±2%(以恒流量16.7L/min为基础） |
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12 |
计时误差 |
24h<10s |
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13 |
整机噪声 |
≤65dB |
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14 |
气密性 |
气路部分（不含传感器）的气密性在抽气负压达到5kPa时，迅速密闭气路，1min内负压变化应小于200Pa |
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15 |
流量稳定性 |
流量在电压为AC242V，阻力为9.0kPa、电压为AC198V，阻力为11kPa的情况下，流量波动应不大于5% |
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16 |
平均无故障运行试验 |
监测仪正常工作，平均无故障时间应不小于2000h |
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17 |
工作环境 |
环境温度：20℃～50℃ 相对湿度：不大于80% 大气压：86kPa～106kPa 电源：电压AC220V±22V、频率50Hz±1Hz |
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18 |
其他 |
仪器工作时附近不应有剧烈震动的装置或设备，无强电、磁场干扰；防止酸、碱及其他腐蚀性气体或烟雾侵蚀仪器的光学及精密机械零件。 |
6主要功能
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序号 |
项目 |
性能/功能 |
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PM10 |
PM2.5 |
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1 |
探测器 |
盖革计数管 |
光电倍增管闪烁体 |
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2 |
数据显示周期 |
60min |
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3 |
采集周期 |
60min |
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4 |
校准方式 |
标准膜片（单点或多点） |
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5 |
接口 |
通讯串口、模拟输出 |
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6 |
语言 |
中文 |
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7 |
操作 |
按键 |
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8 |
来电自启动 |
停电后，再次来电能自动启动 |
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9 |
故障报警 |
数据异常和断纸报警 |
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10 |
数据存储 |
仪器存储测量数据，方便查询和导出 |
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7产品特点
Ø 安全剂量的β射线作为辐射源。β放射源为14C，半衰期为5730，性能稳定，符合核安全卫士标准。
Ø 采用β射线吸收原理直接测量颗粒物的质量。
Ø 气路流量采用质量流量计控制，恒流精度。
Ø 监测仪结构紧凑、具备自动校准功能、断纸和数据异常报警功能。
Ø 使用动态加热系统（DHS），消除环境湿度带来的测试影响。
Ø 仪器能进行单点和多点标准膜片校准。
Ø 能实现多种样品的采集并测试浓度，通过选择不同的切割器测量空气中TSP、PM10、PM5、PM2.5、PM1等浓度。
Ø 可以实时传输测量过程中的温度、大气压、流量和测量浓度等数据功能。
Ø 测量单元和气路单元分两通道工作，采用光电传感器定位，不仅消除回程误差影响，保证了监测精度，还保护了探测器不受采样气流和压力差的影响，提了探测器使用寿命和测量精度。
Ø 可自动连续监测，便于维护，运行成本低。
Ø 可通过串口RS232导出天或月的监测数据
Ø 可通过RS485或电流环进行实时传输。
8仪器安装
1.安装位置
监测仪需安装在定温度范围的屋内，如活动房或土建房屋（站房要求参考HJ655-2013《环境空气颗粒物（PM10和PM2.5）连续自动监测系统安装和验收技术规范》）。
仪器放置在操作温度15℃ ～ 35℃，相对湿度无冷凝且不过85%，水平无震动，尘自由扩散的环境中。
2.仪器安装
安装步骤：（注意各配件对应的名称，见图所示）
将连接套及加热管的套装与保护套这整体从上方通过主机外壳，将保护套与主机外壳固定，如图1所示；
图1
在保护套上端接切割器，切割器侧端安装个接水器（后期水满2\3后要及时将水倒出并清洗或更换接水器），如图2所示；
图2
整体安装效果图如图3所示：
图3 安装示意图
9安装要求
1.点位周边情况要求
Ø 监测仪器监测点周围没有阻碍环境空气流通的大建筑物、树木或其他障碍物；
Ø 从监测点到附近障碍物之间的水平间距，至少为该障碍物出采样口垂直距离的两部以上；
Ø 监测点周围建设情况稳定；
Ø 监测点能长期使用，且不会改变位置；
Ø 监测点地处相对安全和防火措施有保障的地方；
Ø 监测点附近没有强电磁干扰；
Ø 监测点附近具备稳定可靠地电源供给；
Ø 监测点的通讯线路方便安装和维修；
Ø 监测点周边有便于出入的车辆通道。
Ø 采用口距离地面的度在（3-15）m范围内；
Ø 在采用口周围270°捕集空间范围内环境空气流动不受任何影响；
Ø 采样口离建筑物墙壁、屋顶等支撑物表面的距离大于1m；
Ø 采样口于实体围栏至少0.5m以上；
Ø 当设置多个采样口时，采样口之间的水平距离大于1m。
Ø 仪器安装完成后，后方空间大于等于0.8m；
Ø 仪器安装完成后，顶部空间大于等于0.4m；
Ø 采样管竖直安装；
Ø 采样管与屋顶法兰连接部分密封防水；
Ø 采样管长度不过5m；
Ø 切割应方便拆卸、清洗；
Ø 采样管支撑部件与房顶和采样管的连接应牢固、可靠，防止采样管摇动；
Ø 数据采集和传输设备是否能正确记录、存储、显示采集到的数据和状态。
10测量周期
监测仪用数学方法计算完成个周期需要的全部时间为个小时，基本的周期包括：
1、 整点时，仪器首先进行走纸，确保本周期的测量在洁净纸带处进行，然后执行洁净纸带I0的初始计数。
2、 电机带动纸带，将已经计数过的洁净滤纸（I0）位置移动到抽气压头下，采样泵（真空泵）开始采样。采样时间为50分钟。
3、 抽气结束，电机带动采样过的滤纸返回计数器位置，测量收集尘的截面所吸收的β射线（I1）。后根据公式计算浓度以结束个周期。
4、 等待整点，个新的循环开始。
11故障排查
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序号
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故障现象
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可能原因
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解决方案
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1
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无法正常开机
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a、 电源电压不正常；
b、 开关电源工作不正常。
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a、 检查电源电源，确保电压正常；
b、 检查开关电源的输入输出电压是否正常。
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2
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显示“流量故障”或显示流量偏小
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a、 抽气泵无工作；
b、 抽气管路未连接好或气路堵塞；
c、 温度采集错误；
d、 流量控制器未工作；
e、 控制芯片故障。
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a、 检查抽气泵电源接线和电源电压是否正常，主机后面板上的继电器是否好坏。
b、 检查气管连接是否正常，是否有异物堵塞现象。
c、 检查温度传感器、铂电阻接线、温度变送器等是否正常。
d、 测量流量控制器控制电压和反馈电压是否正常。
e、 更换TLC2543或TLC5618芯片。
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3
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显示“纸带异常”
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a、 压紧滚轮未放下；
b、 纸带安装错误或左右纸带压纸盘未拧紧；
c、 断纸。
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a、 放下压紧滚轮。
b、 重新安装纸带或拧紧左右纸带压纸盘。
c、 检查断纸原因：1）左右拉紧轮的张力，是否左大于右；2）调节平衡杆左右移动是否无任何阻力；3）调试压紧轮压力是否太大或压紧轮转动是否顺畅；4) 检查光耦位置是否偏移；5）检查电机是否故障。
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4
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频繁出现异常值
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a、 流量异常；
b、 切割器未清洗；
c、 系数修正错误；
d、 探测器故障。
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a、 按流量故障检查排除。
b、 清洗切割器。
c、 检查系数修正是否正常。
d、 首先测试计数是否正常，检查压模块供电电压，更换芯片6N137和MC14106。
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5
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通讯故障
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a、 通讯方式选择错误；
b、 通讯故障；
c、 线序错误。
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a、 选择正确的通讯方式。
b、 按485通讯调试。
c、 检查通讯线缆和线序。
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6
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DHS不工作或显示花屏
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a、 DHS控制线松动或脱落；
b、 电源供电异常；
c、 静电过大。
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a、 重新插拔DHS控制线。
b、 检查电源供电情况。
c、 做好接地线。
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7
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时钟停止或异常
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a、 纸带异常；
b、 电池没电；
c、 时钟芯片坏
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a、 更换纸带或排除纸带异常故障；
b、 更换电池；
c、 更换时钟芯片DS1302。
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