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恒奧德儀器激光塵埃粒子計數(shù)器工作原理工作原理

工作原理

空氣中的微粒在光的照射下會發(fā)生散射，這種現(xiàn)象叫光散射。光散射和微粒大小、光波波長、微粒折射率及微粒對光的吸收特性等因素有關(guān)。但是就散射光強度和微粒大小而言，有一個基本規(guī)律，就是微粒散射光的強度隨微粒的表面積增加而增大。這樣只要測定散射光的強度就可推知微粒的大小，就是光散射式粒子計數(shù)器的基本原理。

構(gòu)成操作

1 光源

光源是塵埃計數(shù)器的關(guān)鍵部件，對儀器的性能影響很大。光源要求穩(wěn)定性高、壽命長、不受干擾。

光源有普通光源和激光光源兩種。普通光源為碘鎢燈，體積大、發(fā)熱量高、壽命短，開機后需要預(yù)熱。激光光源為激光器，體積小、穩(wěn)定性高、壽命長，常和檢i貝0腔及光檢測器做成一體，組成傳感器。常見的激光光源有HeNe激光器、激光二極管。

采用普通光源的塵埃計數(shù)器對0.3m以下的微粒信號響應(yīng)很低，其信號幅度和計數(shù)器本身的噪聲幅度相差無幾，信號很難從噪聲中檢測出來。此類儀器雖然標有0.3m這一通道，但只適于測定大于0.3m特別是0.5m以上的微粒。

由于激光的單色性好，光能量集中穩(wěn)定，所以采用激光光源的塵埃計數(shù)器其傳感器有較高的信噪比，此類儀器有些能檢測到0.1m的微粒。

2 測量腔

測量腔是進行微粒觀測的空間，被采集的空氣要從測量腔內(nèi)穿過。儀器的光學系統(tǒng)使光源經(jīng)透鏡、狹縫照射到測量腔中，形成一個體積約幾個立方毫米的光敏感區(qū)。當空氣中的塵埃通過光敏感區(qū)時，會散射出一部分光能量，被和入射光成一角度(90°或70°)的集光透鏡收集，再投射到光檢測器上。

3 光檢測器

光檢測器是將散射光能量轉(zhuǎn)換為電信號的光電轉(zhuǎn)換器件。塵埃計數(shù)器中光檢測器是光電倍增管和光電二極管。

光電倍增管把光電子放大幾萬倍后轉(zhuǎn)換成幾個毫伏到幾十毫伏的電信號，光譜具有線性好、響應(yīng)時間快、暗電流小的優(yōu)點，缺點是體積大。光電倍增管工作時需加上幾百伏特的負高壓，儀器中有相應(yīng)的高壓產(chǎn)生電路，在對儀器進行調(diào)試或校準時應(yīng)注意安全。

光電二極管是一種受到光照后能產(chǎn)生電子的半導(dǎo)體元件，具有體積小、外圍電路簡單的特點，常和檢測腔做成一體。

4 流量監(jiān)控

目前國產(chǎn)塵埃計數(shù)器常采用轉(zhuǎn)子流量計作流量指示，則儀器的流量調(diào)節(jié)大多數(shù)是直接調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子流量計上的旋鈕，此時儀器的控制電路對流量是沒有監(jiān)控的。進口塵埃計數(shù)器通過流量傳感器對流量進行監(jiān)測，通過手動調(diào)節(jié)或自動反饋調(diào)節(jié)。

塵埃計數(shù)器的采樣流量一般為83L/min或28.3L/min(進口儀器常以“立方英尺每分"為單位，標記為0.1cfm或1cfm)，主要是為了便于進行符合Fed―Std一209E的潔凈度的計算。大流量的采樣(28.3L/min)更能準確地反映空氣的潔凈狀況，但使采樣濃度降低。

5 氣泵及過濾器

氣泵位于儀器內(nèi)部，使儀器產(chǎn)生采樣流量。氣泵要求噪音低、振動小、產(chǎn)生的氣流穩(wěn)定。過濾器應(yīng)能過濾掉0.3ttm以上的微粒，以免從儀器排出的空氣對潔凈區(qū)產(chǎn)生影響。