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塵埃粒子計數(shù)器的原理及組成

        目前，使用激光粉塵顆粒計數(shù)器的用戶越來越多。激光塵埃粒子計數(shù)器廣泛應用于醫(yī)藥、電子、精密機械、色管制造、微生物等行業(yè)。對車間的凈化效果和潔凈度進行監(jiān)控，確保產品質量。激光塵埃粒子計數(shù)器是用來測量空氣中塵埃粒子的數(shù)量和粒度分布的儀器，從而為空氣潔凈度的評價提供依據(jù)。常見的激光塵埃粒子計數(shù)器是光散射型（DAPC），可測量0.1-10μm的粒徑范圍，此外還有凝聚芯型激光塵埃粒子計數(shù)器（CNC），可測量較小的塵埃粒子。尺寸。本文將介紹光散射激光塵埃粒子計數(shù)器。
        二、激光塵埃粒子計數(shù)器的工作原理
        激光塵粒計數(shù)器的基本原理是光學傳感器的檢測激光被塵粒散射后被光敏元件接收產生脈沖信號，將脈沖信號輸出放大，再進行數(shù)字信號處理，通過與標準粒子信號的比較，用不同的參數(shù)表示比較結果。空氣中的粒子在光線照射下會發(fā)生散射，這種現(xiàn)象稱為光散射。光散射與光的粒子大小、光波、粒子折射率、粒子吸收特性等因素有關。但就散射光強度和粒徑而言，有一個基本規(guī)律，即粒子的散射光強度隨著粒子表面積的增加而增加。這樣，只要測量散射光的強度，就可以推斷出粒子的大小。事實上，每個粒子產生的散射光強度都很微弱，是一個非常小的光脈沖。需要經過光電轉換器放大，將光脈沖轉換成信號幅值較大的電脈沖，再經電子電路進一步放大和屏蔽，從而完成大量電脈沖的計數(shù)。此時，電脈沖的個數(shù)對應于粒子的個數(shù)，電脈沖的幅度對應于粒子的大小。這就是光散射激光塵埃粒子計數(shù)器的基本原理。
        三、激光塵埃粒子計數(shù)器的組成
        3.1 光源
        光源是激光塵埃粒子計數(shù)器的關鍵部件，性能影響是巨大的。光源要求高穩(wěn)定性、長壽命、無干擾。激光塵埃粒子計數(shù)器的光源有普通光源和激光光源兩種。常見的光源是鎢絲燈，體積大，發(fā)熱量高，壽命短。開機后需要預熱。激光光源為激光器，體積小、穩(wěn)定性高、壽命長。它通常與檢測腔和光電探測器集成在一起，形成傳感器。常見的激光光源包括氦氖激光器和激光二極管。使用普通光源的激光塵埃粒子計數(shù)器對0.3μm以下粒子的信號響應非常低，信號幅度與計數(shù)器本身的噪聲幅度幾乎相同，信號很難從噪音。這類儀器雖然標有0.3μm的通道，但僅適用于測量大于0.3μm的顆粒，尤其是0.5μm以上的顆粒。由于激光的單色性好，光能集中穩(wěn)定，使用激光光源的激光塵埃粒子計數(shù)器的傳感器具有較高的信噪比，其中一些儀器可以檢測到0.1μm的粒子.
         3.2 測量腔
        測量腔是進行粒子觀察的空間，收集的空氣必須通過測量腔。儀器的光學系統(tǒng)使光源通過透鏡和狹縫照射到測量腔內，形成一個體積約為數(shù)立方毫米的光敏區(qū)。當空氣中的塵埃通過感光區(qū)時，一部分光能被散射，由與入射光成一定角度（90度或70度）的聚光透鏡收集，然后投射到光電探測器上。
         3.3 光電探測器
        光電探測器是一種將散射光能轉換為電信號的光電轉換器件。激光塵埃粒子計數(shù)器中z 常用的光電探測器是光電倍增管和光電二極管。光電倍增管將光電子放大數(shù)萬倍，轉換成幾毫伏到幾十毫伏的電信號。它具有光譜線性好、響應時間快、暗電流小等優(yōu)點。光電倍增管工作時，需要加上幾百伏的負高壓。儀器內有相應的高壓發(fā)生電路。調試或校準儀器時要注意安全。光電二極管是一種半導體元件，被照射后可以產生電子。具有體積小、外圍電路簡單的特點。腔體是一體的。
        
         3.4 流量監(jiān)控
        激光塵埃粒子計數(shù)器的采樣流量一般為2.83L/min或28.3L/min，進口儀器常標注為0.1cfm（立方英尺每分鐘）或1cfm，主要是為了方便符合清潔度計算適用于 Fed-Std-209E。大流量采樣（28.3L/min）更能準確反映空氣的潔凈度，但會降低最大采樣濃度。
        
         3.5 氣泵和過濾器
        氣泵位于激光塵埃粒子計數(shù)器內部，氣泵使儀器產生采樣流量。氣泵要求噪音低、振動小、氣流穩(wěn)定。過濾器應能濾除0.3μm以上的顆粒物，以免儀器排出的空氣對潔凈區(qū)造成影響。
         3.6 電路系統(tǒng)
        不同粒徑的顆粒經激光粉塵顆粒計數(shù)器光電系統(tǒng)轉換后，會產生不同幅度（電壓）的電脈沖信號。粒徑越大，脈沖電壓越高。信號電壓與粒徑的關系也稱為轉換靈敏度。對于給定的激光粉塵顆粒計數(shù)器，顆粒大小與脈沖電壓之間存在一一對應關系。例如激光塵粒計數(shù)器的轉換靈敏度是0.3μm對應69mv，0.5μm對應531mv，1.0μm對應701mv等。如果塵粒計數(shù)器檢測到100mv的脈沖，則顆粒大小必須更大小于0.3μm和小于0.5μm。激光塵埃粒子計數(shù)器是測量大于或等于一定粒徑的粒子數(shù)的儀器，其內部電路是對大于或等于一定電壓值的脈沖數(shù)進行計數(shù)的電路。以上一段為例，要測量空氣中大于等于0.3μm的粒子數(shù)，在電路中就是統(tǒng)計大于等于69mv的脈沖數(shù)，測量大于等于0.3μm的粒子數(shù)大于等于0.5μm，在電路中是計數(shù)大于等于531mv的脈沖個數(shù)，以此類推。因此，儀器對塵埃粒子的測量主要取決于轉換靈敏度參數(shù)。
        另外需要注意的是，每個激光塵粒計數(shù)器的轉換靈敏度不同，必須在出廠和之后定期用標準粒子校準，以獲得轉換靈敏度值。電路系統(tǒng)是完成脈沖信號放大、判別和計數(shù)的電路。此外，還包括電源、控制、顯示、計算、打印等電路。
         4、使用激光塵埃粒子計數(shù)器的注意事項。
         1）進水管被蓋或堵塞時不要啟動計數(shù)器
        2）激光塵埃粒子計數(shù)器應在清潔的環(huán)境中使用，以防止損壞激光傳感器損壞
        3)、不要測量可能發(fā)生反應的氣體混合物（如氫氣和氧氣）。氣體也可能在柜臺內爆炸。測試這些氣體需要聯(lián)系制造商以獲取更多信息。
         4) 不要在沒有高壓減壓設備（如高壓擴散器）的情況下對壓縮空氣進行采樣，所有粒子計數(shù)器都設計為在一個大氣壓下運行。
         5)、水、溶液或其他液體不能從進水管進入傳感器。
         6）粒子計數(shù)器主要用于檢測凈化車間的潔凈環(huán)境。當測量處有松散的顆粒物、塵源和噴濺處時，必須與進水管保持至少十二英寸的距離。為了防止上述顆粒和液體污染傳感器和管道。 7) 取樣時，應避免對計數(shù)器本身排出的氣體或被計數(shù)器氣體污染的氣體進行取樣。
         8)、外接打印機或外接溫濕度傳感器時，需要先關閉計數(shù)器；