烟气在线监测系统中粉尘仪原理与选型

　　在国内对环境治理的要求越来越高，其中大气中的粉尘浓度成为环境污染的重要组成部分，也成为各级环保部门重点监控的内容。比如在重点排污单位排污口的颗粒物在线监测设备、环境扬尘监测、空气微站等监测设备，已经成为各级政府环境督查和监控的重要手段。那不同的粉尘监测设备所用的原理是什么样的，以及面对不同工况下设备如何选择也是保证监测数据稳定与真实前提。

　　目前粉尘仪的原理主要分为重量法、微量振荡天平法、β射线法、光散射法四种原理，以下是这四种原理的介绍。

　　1.光散射原理

　　当光线照射到空气中的悬浮颗粒上时，会产生散射光，而散射光的强度与颗粒的质量浓度成正比。通过测量散射光的强度并应用质量浓度转换公式，乘以K系数，并进行数字信号处理。这样粉尘浓度信号就能够被转换成电信号并被相应的设备接收和分析。

　　激光后散射：入射光通过烟道中的粉尘颗粒后，光强减弱，粉尘颗粒将其反射到各个方向，对于与入射光夹角在一定范围内的这部分散射光被称为后向散射，后向散射光的信号强度与粉尘颗粒物浓度成正变化。根据这一原理，仪器通过内嵌高稳定激光信号源穿越烟道，照射 粉尘粒子，光接收器反射激光信号即可计算出粉尘浓度。

　　激光前散射：激光器发出的激光被烟尘散射后，其前向散射光波被中间投射边缘的发射镜反射并汇聚至光纤中，并最终由探测器检测。前向散射法使用的光源为激光，优点是发射、接收和反射模块可以做成一体的，因而安装不需要光路准直。仪器安装简单,维护工作量小。其检测浓度可以达到0至 5mg/m3.由于前向散射法光程设计较短，就采样方法来看，可以近似为点测量，对烟道前后直管段有一定的要求，一般要求有一定长直管段的烟道上。

　　激光前散射方法通过抽取加热回送方式的烟气取样设计，可以用于被测气体含有极高水雾或颗粒物浓度过低的场合。

　　2.β射线法原理

　　贝塔射线是带电粒子在运动过程中释放出的一种电离辐射。贝塔射线的能量较低，能够穿透一定的物质。当贝塔射线通过含有颗粒物的介质时，会与颗粒物发生作用，与颗粒物发生散射或吸收，进而发生能量损失。根据贝塔射线与颗粒物的相互作用，我们可以利用测量散射或吸收后的射线强度来推断颗粒物的存在和浓度。在贝塔射线法中，常用的测量设备是贝塔计数器。它包括一个放射源和一个探测器。放射源会释放出贝塔射线，并穿过要测量的样品，然后被探测器接收。

　　当贝塔射线通过颗粒物时，会发生散射或吸收。这些散射或吸收的射线会导致探测器中的电流或计数发生变化。根据这些变化，我们可以计算出颗粒物的浓度。通常，测量结果会通过显示屏或计算机来展示和记录。

　　贝塔射线法具有测量精度高、响应速度快、操作简便等优点，因此在空气质量监测、工业颗粒物排放控制等领域得到了广泛应用。

　　需要注意的是贝塔射线法在一些特殊情况下可能会受到其他因素的干扰，如样品中存在的其他辐射源或测量环境中的背景辐射。因此，在进行测量时需注意校准和准确性验证，以确保测量结果的可靠性和准确性。

　　3.粉尘传感器重量法原理

　　重量法的原理是使用具有特定切割特征的采样器，恒速地抽取一定体积的空气样品，将样气中的颗粒物截留在已知质量的滤膜上。通过比较采样前后滤膜的质量差异和采样体积，可以计算出粉尘的浓度。需要注意的是，在计量颗粒物浓度时，单位"ug/m3"中的分母体积应该是在标准状况下（0℃、101.3kPa）的体积。因此，实际测量得到的温度和压力下的体积需要进行换算，转换成在标准状况下的体积。

　　4、振荡天平法原理

　　微量振荡天平法是在传感器内使用一个振荡空心锥形管，在其振荡端安装可更换的滤膜，振荡频率取决于锥形管特征和其质量。当采样气流通过滤膜，其中的颗粒物沉积在滤膜上，滤膜的质量变化导致振荡频率的变化，通过振荡频率变化计算出沉积在滤膜上颗粒物的质量，再根据流量、现场环境温度和气压计算出该时段颗粒物标志的质量浓度。

　　振荡天平法是一种常用于测量颗粒物质量浓度的方法。它利用了振荡天平的原理来获取颗粒物的质量信息。振荡天平是一种精密的天平仪器，它通过测量颗粒物质量在天平上的改变来推断颗粒物的质量。在振荡天平法中，样品通常放置在一个容器中，然后通过振动来使颗粒物在容器内均匀分布。当样品振动时，颗粒物会受到惯性力的作用，从而使天平上的样品质量发生变化。通过测量这种质量变化的大小，我们可以计算出颗粒物的质量。

　　振荡天平法的测量精度很高，能够快速准确地测量颗粒物的质量浓度。此外，振荡天平法还具有样品处理简便、实验过程可控等优点。

　　需要注意的是，在进行振荡天平法测量时需要注意样品的堆积和分散情况，以确保颗粒物在容器内均匀分布。同时，对于不同类型的颗粒物和样品性质，可能需要采用不同的振动参数和实验条件，以获得准确可靠的测量结果。