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气体颗粒物或气溶胶检测仪及其检测系统和检测方法


技术摘要:
本发明涉及颗粒物或气溶胶检测领域,本发明的气体颗粒物或气溶胶检测仪采用非接触式颗粒物或气溶胶测量技术,当气体经过石英玻璃管的气体孔道时,气体中的每个颗粒物或气溶胶都会使得激光主光束光强瞬间下降,在光阻探测器上产生一个负脉冲信号;同时颗粒物或气溶胶还  全部
背景技术:
氢气是一种清洁高效的二次能源。随着氢能技术的发展以及应对越来越严峻的全 球气候变化,许多发达国家都将发展氢能产业提升至国家能源战略的高度。目前,我国的氢 气主要用于氨和甲醇的合成,以及炼化产品的生产,约3%的氢气作为工业气体用于冶金、 钢铁、电子、建材、精细化工等行业的还原气、保护气、反应气等。其中,质子交换膜燃料电池 在交通领域有着广阔的应用前景,尤其是大规模替换燃油汽车,不仅可以实现汽车的零排 放,也相应地减少我国社会对石油资源的过度依赖,有利于国家能源转型。因此可以预见随 着质子交换膜燃料电池的大规模应用推广,未来社会对氢气的需求量会大幅上升。 在现有技术中,颗粒物计数器主要用于检测液体或气体介质中的微小颗粒物污染 物,传统的光学颗粒物计数器是利用光散射原理,通过散射光的光强求出粒径的大小,从而 实现对颗粒物的检测和计算。但是现有的颗粒物计数器精检测结果误差较大,检测精确度 有待提高。此外,气体中颗粒物(或气溶胶)含量的测试主要使用滤膜增重法进行测量,测试 程序繁琐、须在特定环境下多次称重,通过滤膜采样前后的重量变化计算气体中颗粒物(或 气溶胶)的浓度含量,但是在过滤过程中将影响气体中其他易吸附气相杂质的浓度含量,不 能连续测试其他组分含量,而且检验测试周期长,效率低。
技术实现要素:
为解决上述问题,本发明提供一种气体颗粒物或气溶胶检测仪及其检测系统,减 少检测结果误差,提高检测的精确度,缩短了检测分析时间,解决了不能连续测试其他组分 含量的问题。 为实现上述目的,本发明采用的技术方案是:一种气体颗粒物或气溶胶检测仪,包 括激光器、石英玻璃管、散射光探测器和光阻探测器,所述石英玻璃管设有用于气体通过的 气体孔道,所述激光器射出的激光依次经过气体孔道、光阻探测器,或者依次经过气体孔 道、散射探测器,所述激光器射出的激光与气体孔道相互垂直; 当气体经过石英玻璃管的气体孔道时,气体中的每个颗粒物或气溶胶都会使得激 光主光束光强瞬间下降,在光阻探测器上产生一个负脉冲信号;同时颗粒物或气溶胶还产 生散射光,在散射光探测器上产生一个正脉冲信号。 进一步地,所述激光器的主光束是贯穿散射探测器中心直接到达光阻探测器,或 者,所述主光束受颗粒物或气溶胶的散射到达散射探测器。 进一步地,所述颗粒物或气溶胶检测仪量程为0.5-400μm,单次测试耗气量为0.5- 10L。 还提供一种气体颗粒物或气溶胶检测系统,包括气体管道、管道支路、减压限流 4 CN 111551473 A 说 明 书 2/4 页 阀、流量计、上述气体颗粒物或气溶胶检测仪,所述管道支路从气体管道中引出,并且在管 道支路上依次安装减压限流阀、流量计和气体颗粒物或气溶胶检测仪,使得气体经过减压 限流阀、流量计到达气体颗粒物或气溶胶检测仪,所述气体颗粒物或气溶胶检测仪外接显 示主机,通过显示主机显示颗粒物或气溶胶检测仪输出的参数。 其中,所述显示主机为电脑、平板或显示屏。 其中,所述气体颗粒物或气溶胶检测仪还通过另一管道支路连接气体浓度检测仪 或其他分析仪器,使得气体从石英玻璃管的气体孔道出来后进入另一气体浓度检测仪或其 他分析仪器进行检测。 还提供一种气体颗粒物或气溶胶检测方法,采用上述气体颗粒物或气溶胶检测系 统进行检测,其检测方法步骤如下: S1,打开减压限流阀,使得气体管道中的气体从管道支路经过流量计进入气体颗 粒物或气溶胶检测仪中; S2,气体经过石英玻璃管的气体孔道时,若气体中有颗粒物或气溶胶,则每个颗粒 物或气溶胶都会使得激光主光束光强瞬间下降,在光阻探测器上产生一个负脉冲信号;同 时颗粒物或气溶胶还产生散射光,在散射光探测器上产生一个正脉冲信号; S3,气体经过石英玻璃管的气体孔道时,如果颗粒物或气溶胶直径大于5μm则以负 脉冲信号为主,如果颗粒物或气溶胶直径小于5μm则以正脉冲信号为主; S4,负脉冲信号和正脉冲信号两个脉冲的高度和宽度与颗粒物或气溶胶直径成正 比,脉冲的个数代表颗粒物或气溶胶的个数; S5,气体颗粒物或气溶胶检测仪输出的数据经过显示主机计算后显示出来。 其中,所述显示主机显示的项目参数包括每升气体颗粒物或气溶胶总个数、粒度 分布图、颗粒物或气溶胶总体积。 其中,所述减压限流阀为电动控制阀,并且与PLC控制器电性连接。 其中,通过减压限流阀调节气体流量,并且通过流量计计算气体的体积流量。 本发明的有益效果在于:本发明的气体颗粒物或气溶胶检测仪采用非接触式颗粒 物或气溶胶测量技术,当气体经过石英玻璃管的气体孔道时,气体中的每个颗粒物或气溶 胶都会使得激光主光束光强瞬间下降,在光阻探测器上产生一个负脉冲信号;同时颗粒物 或气溶胶还产生散射光,在散射光探测器上产生一个正脉冲信号;这两个脉冲高度和宽度 与颗粒物或气溶胶直径成正比,脉冲个数就是颗粒物或气溶胶的个数。其中,如果颗粒物或 气溶胶直径大于5μm则负脉冲(光阻效应)信号较强;如果颗粒物或气溶胶直径小于5μm则正 脉冲(散射效应)信号较强。 本发明的气体颗粒物或气溶胶检测方法通过两路信号互相补充,互相印证,扩大 了气体颗粒物或气溶胶检测系统的量程,提高了测量精度;此外,本发明的气体颗粒物或气 溶胶检测系统,通过减压和非接触检测,实现了对高压气体其他组分的连续测量,提高了检 测效率。 附图说明 图1是本发明检测仪的结构示意图。 图2是本实施例检测仪散射光探测器和光阻探测器的脉冲信号对比图。 5 CN 111551473 A 说 明 书 3/4 页 图3是本发明检测系统的结构示意图。 图4是本实施例测试分析报告的典型数值区图。 图5是本实施例测试分析报告的粒度分布表格。 图6是本实施例测试分析报告的粒度分布图形图。 图7是本实施例测试分析报告的简易粒度分布表格。 附图标号说明:1.气体管道;2.管道支路;3.减压限流阀;4.流量计;5.气体颗粒物 或气溶胶检测仪;51.激光器;52.石英玻璃管;521.气体孔道;53.散射光探测器;54.光阻探 测器;6.显示主机;7.其他分析仪器。
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