空氣中粉塵濃度的光散射式測定法

當光照射在空氣中懸浮的粒子上時，產(chǎn)生光散射。在光學系統(tǒng)和粉塵性質(zhì)一

定的條件下，散射光強度與粉塵濃度成比例。光散射法測定空氣中的粉塵濃度是通過測量散射光強度，經(jīng)過轉(zhuǎn)換求得粉塵質(zhì)量濃度的方法。

勞動 安全 標準 通知

國家技術(shù)監(jiān)督局

勞動部辦公廳 1997年4月7日印發(fā)

中華人民共和國勞動部

行業(yè)標準

LD98-1996?空氣中粉塵濃度的光散射式測定法

Method of Measuring Concentration of Dust In the Air on the Principle of Scattered light.

1997 年4月- 發(fā)布 1998年1月1日 實施

中華人民共和國勞動部 發(fā)布

在一些大城市中，黑多的高樓大廈都喜歡在晚上用幾束光射向夜空，這些光一般都是強光，這也是光的散射。空氣中的懸浮塵埃越少，也就是空氣很干凈時，散射就越弱，光就會變得很淡；而當空氣中懸浮塵埃越多，也就是空氣不太干凈時，，散射就越強，光就會變得很亮。所以在晚上，如果你幾乎看不到那些高樓大廈的那幾道光束，那明天也許就會有蔚藍的天空

下面主要介紹光散射原理的兩款測塵器:激光粉塵儀，新型激光粉塵儀

儀器符合衛(wèi)生部WS/T206-2001《公共場所空氣中可吸入顆粒物(PM10)測定法-光散射法》標準、勞動部LD98-1996《空氣中粉塵濃度的光散射式測定法》標準以及鐵道部TB/T2323-92《鐵路作業(yè)場所空氣儀器中粉塵測定相對質(zhì)量濃度與質(zhì)量濃度的轉(zhuǎn)換方法》等行業(yè)標準以及衛(wèi)生部衛(wèi)監(jiān)督發(fā)〔2006〕58號文件頒布實施的《公共場所集中空調(diào)通風系統(tǒng)衛(wèi)生規(guī)范》。

主要特點:

? 可直讀顆粒物質(zhì)量濃度(mg/m3)，1分鐘出結(jié)果，或根據(jù)用戶需要任意設(shè)定采樣時間;

? 測量快速、準確、檢測靈敏度高;

? 設(shè)計了自校系統(tǒng),儀器性能穩(wěn)定可靠;

? 具有氣幕屏蔽及潔凈氣自清洗功能，確保光學系統(tǒng)不受污染;

? 實現(xiàn)了軟件自動調(diào)零;

? 具有與計算機雙向通訊功能，可通過PC機進行數(shù)據(jù)處理，打印出曲線及表格;

? 具有顆粒物濃度連續(xù)監(jiān)測、定時采樣以及粉塵濃度超標報警等多種功能;

主要技術(shù)指標

檢測靈敏度:低靈敏度 0.01mg/m3 ;

高靈敏度 0.001 mg/m3 ;

測定范圍: 低靈敏度 0.01~100 mg/m3 ;

高靈敏度 0.001~10 mg/m3 ;

測定時間:采樣標準時間為1分鐘，設(shè)有0.1、1、2、5、10分鐘及調(diào)時檔(任意設(shè)定采樣時 間);

重復性誤差:±2%;

測量精度: ±10%

顯 示 屏:帶標識4位液晶顯示器;

存 貯:可循環(huán)存儲999組數(shù)據(jù);

定時采樣:可設(shè)定測量時間1~9999秒及采樣次數(shù)1~9999次

輸出接口:PC機通訊接口(RS232)及打印機輸出接口

環(huán)境溫度:0℃~40℃(儲存溫度-20℃~60℃)

激光粉塵儀具有新世紀國際先進水平的新型內(nèi)置濾膜在線采樣器的微電腦激光粉塵儀, 在連續(xù)監(jiān)測粉塵濃度的同時, 可收集到顆粒物,以便對其成份進行分析，并求出質(zhì)量濃度轉(zhuǎn)換系數(shù)K值?？芍弊x粉塵質(zhì)量濃度(mg/m3), 具有PM10、PM5、PM2.5及TSP切割器供選擇. 儀器采用了強力抽氣泵，使其更適合需配備較長采樣管的中央空調(diào)排氣口PM10可吸入顆粒物濃度的檢測。

儀器符合工業(yè)企業(yè)衛(wèi)生標準(GBZ1-2002)、工作場所有害因素接觸限值(GBZ2-2002)標準、衛(wèi)生部WS/T206-2001《公共場所空氣中可吸入顆粒物(PM10)測定法-光散射法》標準、勞動部LD98-1996《空氣中粉塵濃度的光散射式測定法》標準以及鐵道部TB/T2323-92《鐵路作業(yè)場所空氣中粉塵測定相對質(zhì)量濃度與質(zhì)量濃度的轉(zhuǎn)換方法》等行業(yè)標準以及衛(wèi)生部衛(wèi)法監(jiān)發(fā) [2003] 225號文件發(fā)布的《公共場所集中空調(diào)通風系統(tǒng)衛(wèi)生規(guī)范》。主要技術(shù)指標

1、 配置40mm濾膜在線采樣器;

2、 具有可更換粒子切割器PM10、PM5、PM2.5及TSP供選擇;

3、 直讀粉塵質(zhì)量濃度(mg/m3),1分鐘出結(jié)果;

4、 大屏幕液晶顯示器,漢字菜單提示;

5、 檢測靈敏度:(L) 0.01mg/m3; (H) 0.001mg/m3。

6、 重復性誤差:±2%

7、 測量精度: ±10%

8、測量范圍: (L) 0.01~100 mg/m; (H) 0.001~10 mg/m。

9、 測定時間:標準時間為1分鐘，設(shè)有0.1分及手動檔(可任意設(shè)定采樣時間)。

10、 具有公共場所監(jiān)測模式、大氣環(huán)境監(jiān)測模式以及勞動衛(wèi)生模式。可計算出時間加權(quán)平均值(TWA)和短時間接觸允許濃度(STEL) 等。

11、 存 貯:可循環(huán)存儲999組數(shù)據(jù)。

12、定時采樣:可設(shè)定測量時間(1~9999)秒，關(guān)機時間(0~9999)秒，預熱時間(0~10)秒及采樣次數(shù)(1~9999)次。

13、 粉塵濃度超標報警閾值設(shè)定:濃度最大閾值: 65mg/m3;測定時間:(1~9999)秒

14、輸出接口:(1)PC機通訊串行接口:RS232;(2)微型打印機輸出接口;(3)模擬量輸出接口:0-1V;(4) 數(shù)字量輸出接口:電平信號。

15、 電源:Ni-MH充電電池組(1.2V x 4)，可連續(xù)使用8小時;附220VAC/12VDC 電源適配器。

16、另配具有濕度修正功能，數(shù)據(jù)更加精確

17、可配煙氣采樣桿

18、 重量:2.4kg。

主要技術(shù)特點

(1)設(shè)計了可更換的粒子切割器，實現(xiàn)了PM10、PM5、 PM2. 5 、 TSP多種粒子分離切割器兼容。

(2)設(shè)計了在線濾膜采樣器，實現(xiàn)了連續(xù)監(jiān)測粉塵濃度與濾 膜采樣兼容，可以分析所收集到顆粒物的成份以及求出該場所的質(zhì)量濃度轉(zhuǎn)換系數(shù)K值。

(3)采用激光光源，質(zhì)量濃度轉(zhuǎn)換系數(shù)不受顆粒物顏色的影響。

(4)儀器可直接測出符合衛(wèi)生部WS/T206-2001標準的質(zhì)量濃度值(mg/m3)。

(5)采用大屏幕液晶漢字顯示，實現(xiàn)了漢字菜單提示。

(6)設(shè)計了恒流控制器， 確保采樣流量恒定，切割曲線正確

(7)具有內(nèi)裝光學標準散板,確保儀器高穩(wěn)定性。

(8)具有特別的保護氣幕，避免了粉塵對儀器核心部件-光學系統(tǒng)的污染，確保儀器高可靠性9)儀器設(shè)計了定時采樣功能，可根據(jù)設(shè)定時間定時采樣，定時啟動及關(guān)閉，所得數(shù)據(jù)可通過微型打印機記錄或?qū)隤C機進行數(shù)據(jù)處理，此功能適合于大氣環(huán)境可吸入顆粒物連續(xù)監(jiān)測。

(9)可設(shè)定粉塵濃度超標報警閾值，粉塵超標時蜂鳴器自動報警

(10)除設(shè)有適合室內(nèi)公共場所粉塵監(jiān)測的一般測量模式和適合大氣環(huán)境監(jiān)測的定時采樣模式外，新增加了勞動衛(wèi)生模式，在此模式下，根據(jù)工業(yè)企業(yè)衛(wèi)生標準(GBZ1-2002)和工作場所有

可配煙氣采樣桿

拉曼散射和布里淵散射為研究分子結(jié)構(gòu)或晶體結(jié)構(gòu)提供了重要手段。借助于拉曼散射可快速定出分子振動的固有頻率，并可決定分子結(jié)構(gòu)的對稱性、分子內(nèi)部的力等。激光問世以來，關(guān)于激光的拉曼散射的研究更得到迅速發(fā)展。強激光引起的非線性效應導致了新的拉曼散射現(xiàn)象，如在強激光作用下產(chǎn)生的受激拉曼散射，可獲得高強度的多個新波長的相干輻射，用于大氣污染的測量(見拉曼光譜學、受激光散射)。

散射與通信技術(shù)關(guān)系也很密切，如利用對流層、電離層以及流星余跡的散射可對上百乃至幾百公里距離的定點進行微波或超短波通信，是跨越不能設(shè)中繼站的地段進行通信的有力措施。此外，微波特別是毫米波穿越雨云和雨幕時，水滴乃至分子的散射與吸收所引起的衰減是不能忽視的。

對流層中隨時存在著尺度不同(約10~100m)的湍流區(qū)。湍流區(qū)內(nèi)與周圍介質(zhì)的折射率有10-6數(shù)量級的差別。這些湍流區(qū)如同浸在均勻大氣中的介質(zhì)塊，在投射被照射下，其極化電流的輻射場即是散射場，團塊極化電流的相位沿著投射波的傳播方向逐漸落后。類似行波天線的原理，其前向散射強度遠大于背向散射。利用這種前向散射可以進行遠距離通信。有效的散射區(qū)是收、發(fā)天線主波瓣端部相交的區(qū)域，見圖。由于團塊的運動、生滅和分布都是隨機的，因而接收信號的幅度和相位也都是隨機起伏的。由于團塊內(nèi)外折射指數(shù)相差甚微，必須使用較高的頻率(常用微波)和相當大的發(fā)射功率，才能引起可觀的極化電流。收、發(fā)天線也必須有較高的增益。

在電離層中也經(jīng)常存在著電子濃度與周圍有差異的團塊。由于頻率越高等離子體的折射指數(shù)越接近于真空，所以利用電離層的不均勻性進行散射通信時只能用米波，而且信號頻帶受到限制。

太陽系大量微粒和流星以12~-72km/s的相對速度與地球相遇時，大多數(shù)情形因灼熱而氣化，飛出的原子與大氣分子碰撞而引起電離，選就是流星的電離余跡，它是細長的等離子體柱。肉眼能觀察到高度約100km的流星，其余跡上每米長有1014個以上的自由電子，能在1秒乃至幾分鐘時間內(nèi)散射米波，在高空風作用下先變形而后散失。估計每一晝夜約有108個這種流星進入大氣，所以這種電離余跡是經(jīng)常存在的，只是要在發(fā)現(xiàn)余跡出現(xiàn)后立即進行斷續(xù)通信。其散射的方向性較強，與電離層不均性散射相比，同樣的發(fā)射功率下，通信容量增大至10倍或10倍以上。

由于衛(wèi)星通信的使用，散射通信的必要性已很小，但衛(wèi)星數(shù)量加多必終致發(fā)生信道擁擠;空間武器的發(fā)展使通信衛(wèi)星在戰(zhàn)爭中難免被破壞，散射通信或?qū)⒃俣仁苤匾暋?

對衛(wèi)星通信和直接廣播影響最明顯的是散射衰減。水珠、雪片乃至大氣分子在電磁波照射下，其極化電流的輻射把照射波的能流轉(zhuǎn)化為散射能流和質(zhì)點的內(nèi)能，因而使照射波受到衰減。在厘米波段，每一水滴如同一個電偶極子。雨滴散射的散射衰減隨頻率提高而加大。在毫米波段則進入散射的諧振區(qū)。散射衰減隨頻率增大較快，例如每小時12.5mm的降水中，每公里的衰減分貝數(shù)，λ=3cm時約為0.285，λ=1cm時約為2.73，λ=6mm時約為4.72，而λ=3mm時則約為6.72。水蒸汽和氧分子對于毫米波的某些頻率也有強烈的衰減:水汽對于λ=1.35cm的波約有2dB/km的衰減，氧對于λ=5mm和2.5mm的波衰減分別達到3.4和14dB/km。因此對于毫米波通信和廣播必須選用衰減峰之間的頻率，以避免過大的衰減;在計算發(fā)射功率時，必須留出足夠的余量以彌補傳播途徑中的衰減。