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CN107132165A - 一种粉尘质量浓度值的测量方法及装置 - Google Patents

一种粉尘质量浓度值的测量方法及装置 Download PDF

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CN107132165A CN201710407892.0A CN201710407892A CN107132165A CN 107132165 A CN107132165 A CN 107132165A CN 201710407892 A CN201710407892 A CN 201710407892A CN 107132165 A CN107132165 A CN 107132165A
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Abstract

本发明涉及环境检测设备技术领域，特别涉及一种粉尘质量浓度值的测量方法及装置。一种粉尘质量浓度值的测量方法，包括：利用至少一个粉尘检测装置获取C1、C2、……、Cn，n为大于或等于2的自然数，其中，Cn为粒径值等于Φn的粉尘的CPM值，并且Φ1＞Φ2＞……＞Φn；获取与C1、C2、……、Cn分别对应的K1、K2、……、Kn，其中，Kn为粒径值等于Φn的粉尘的质量浓度换算系数；判断是否满足C1≥C2≥……≥Cn，若满足，则利用计算装置得出粒径值等于Φ1的粉尘的质量浓度值M，M＝C1*K1－C2*K1+C2*K2－……－Cn*Kn‑1+Cn*Kn。本发明实施方式相对于现有技术而言，可以得到更为精确的粉尘质量浓度值。

Description

一种粉尘质量浓度值的测量方法及装置
技术领域
本发明涉及环境检测设备技术领域，特别涉及一种粉尘质量浓度值的测量方法及装置。
背景技术
在道路粉尘、建筑工地粉尘、工业过程粉尘等环境检测工序中，粉尘质量浓度值是非常重要的检测数据。
现有技术中，是这样得到粉尘质量浓度值的：以测量粒径值为Φ的粉尘质量浓度值为例，先利用一台粉尘仪检测出粒径值为Φ的粉尘的CPM，CPM是Counts per minute的简写，意思是每分钟的计数值，也可以说是粉尘仪每分钟所测得的浓度数值，该数值不由待测粉尘的特性决定的，而是由粉尘仪的特性得到的相对浓度，因此，在得到CPM后，还需要加入系数K，K代表CPM和粉尘质量浓度值之间的换算系数，定义粒径值等于Φ的粉尘质量浓度值为MΦ(mg/m3)，MΦ＝CPMΦ*KΦ。
本发明的发明人发现，以现有技术中的测量方式得出的粉尘质量浓度值存在一定误差，简单来说，利用公式MΦ＝CPMΦ*KΦ在测量较大粒径值的粉尘时，空气中较小粒径值的粉尘会被K值放大，造成测量出的粉尘质量浓度值比实际的粉尘质量浓度值略大。
发明内容
本发明实施方式的目的在于提供一种粉尘质量浓度值的测量方法及装置，可以得到更为精确的粉尘质量浓度值。
为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种粉尘质量浓度值的测量方法，包括：
利用至少一个粉尘检测装置获取C1、C2、……、Cn，n为大于或等于2的自然数，其中，Cn为粒径值等于Φn的粉尘的CPM值，并且Φ1＞Φ2＞……＞Φn；
获取与C1、C2、……、Cn分别对应的K1、K2、……、Kn，其中，Kn为粒径值等于Φn的粉尘的质量浓度换算系数；
判断是否满足C1≥C2≥……≥Cn；
若满足，则利用计算装置得出粒径值等于Φ1的粉尘的质量浓度值M，M＝C1*K1－C2*K1+C2*K2－……－Cn*Kn-1+Cn*Kn。
本发明的实施方式还提供了一种粉尘质量浓度值的测量设备，包括：
至少一个粉尘检测装置，用于获取C1、C2、……、Cn，n为大于或等于2的自然数，其中，Cn为粒径值等于Φn的粉尘的CPM值，并且Φ1＞Φ2＞……＞Φn；
获取模块，用于获取与C1、C2、……、Cn分别对应的K1、K2、……、Kn，其中，Kn为粒径值等于Φn的粉尘的质量浓度换算系数；
判断模块，用于判断是否满足C1≥C2≥……≥Cn；
计算模块，用于得出粒径值等于Φ1的粉尘的质量浓度值M，M＝C1*K1－C2*K1+C2*K2－……－Cn*Kn-1+Cn*Kn。
本发明实施方式相对于现有技术而言，可以得到更为精确的粉尘质量浓度值。举例来说，以现有技术中的测量方式测量PM10的质量浓度值时，其公式为：M10＝C10*K10，其中，M10为PM10的质量浓度值，K10为测量PM10时的K值，C10为测量PM10时的CPM值；
同样的，在测量PM2.5的质量浓度值时，其公式为：M2.5＝C2.5*K2.5，其中，M2.5为PM2.5的质量浓度值，K2.5为测量PM2.5时的K值，C2.5为测量PM2.5时的CPM值；
将上述公式进行合并分解后可以这样理解：
M10＝C10*K10＝(C2.5+C2.5～10)*K10＝C2.5*K10+C2.5～10*K10，
问题在于，实际在测量PM10时，能进入粉尘仪测量室的颗粒物的粒径范围是0～10微米，其中PM2.5也包括在其中了。由于颗粒物的粒径原因，K2.5肯定是比K10要小，即K2.5<K10，所以C2.5*K10>M2.5＝C2.5*K2.5，造成了上述误差。
而本发明实施方式，通过减去放大部分C2.5*K10，补充实际部分C2.5*K2.5，使得测量得到的粉尘质量浓度值更接近实际。
另外，该粉尘质量浓度值的测量方法中，在判断是否满足C1≥C2≥……≥Cn之前，还包括：
判断是否满足C1≤C2≤……≤Cn；
若满足，则利用计算装置得出粒径值等于Φ1的粉尘的质量浓度值M，M＝Cn*Kn，以避免测量结果出现倒挂现象，进一步提高测量精确度。
另外，该粉尘质量浓度值的测量方法中，当n＝3时，在判断是否满足C1≥C2≥……≥Cn之前，还包括：
判断是否满足C1≤C2，且C2≥C3；
若满足，则利用计算装置得出粒径值等于Φ1的粉尘的质量浓度值M，M＝C2*K2－C3*K2+C3*K3，以避免测量结果出现部分倒挂现象，进一步提高测量精确度。
另外，该粉尘质量浓度值的测量方法中，当n＝3时，在判断是否满足C1≥C2≥……≥Cn之前，还包括：
判断是否满足C1≤C2，且C2≤C3；
若满足，则利用计算装置得出粒径值等于Φ1的粉尘的质量浓度值M，M＝C3*K3，以避免测量结果出现倒挂现象，进一步提高测量精确度。
另外，该粉尘质量浓度值的测量方法中，粉尘检测装置为光散射粉尘仪。
另外，在该粉尘质量浓度值的测量设备中，粉尘检测装置为光散射粉尘仪。
另外，在该粉尘质量浓度值的测量设备中，粉尘检测装置的数量为n个，并且每个粉尘检测装置用于同时获取对应的Cn，以利用单个粉尘检测装置检测中存在的误差。
另外，在该粉尘质量浓度值的测量设备中，粉尘检测装置的数量为一个，并且粉尘检测装置周期性地获取C1、C2、……、Cn，以避免利用多个粉尘检测装置检测中存在的误差。
附图说明
图1是本发明第一实施方式中的粉尘质量浓度值的测量方法的流程图；
图2是本发明第二实施方式中的粉尘质量浓度值的测量方法的流程图；
图3是本发明第三实施方式中的粉尘质量浓度值的测量方法的流程图；
图4是本发明第四实施方式中的粉尘质量浓度值的测量方法的流程图；
图5是本发明第五实施方式中的粉尘质量浓度值的测量设备的结构示意图；
图6是本发明第六实施方式中的粉尘质量浓度值的测量设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。
本发明的第一实施方式涉及一种粉尘质量浓度值的测量方法，如图1所示，包括：
101.利用至少一个粉尘检测装置获取C1、C2、……、Cn，n为大于或等于2的自然数，其中，Cn为粒径值等于Φn的粉尘的CPM值，并且Φ1＞Φ2＞……＞Φn；其中，该粉尘检测装置为光散射粉尘仪，光散射粉尘仪的原理大致如下：激光光源照射在固定流量空气中的浮游粒子上，粒子就会发出散乱光,不同浓度的散射光经反射镜汇聚，被光电二极管接收，把产生的散乱光强度转换为电信号,利用该散乱光的强度与粉尘浓度成相对比例原理即可实现浮游粉尘浓度的测试；
102.获取与上述C1、C2、……、Cn分别对应的K1、K2、……、Kn，其中，Kn为粒径值等于Φn的粉尘的质量浓度换算系数；
103.判断是否满足C1≥C2≥……≥Cn；
104.若满足，则利用计算装置得出粒径值等于Φ1的粉尘的质量浓度值M，M＝C1*K1－C2*K1+C2*K2－……－Cn*Kn-1+Cn*Kn。
通过上述内容不难发现，本实施方式所提供的粉尘质量浓度值的测量方法，可以得到更为精确的粉尘质量浓度值。举例来说，以现有技术中的测量方式测量PM10的质量浓度值时，其公式为：M10＝C10*K10，其中，M10为PM10的质量浓度值，K10为测量PM10时的K值，C10为测量PM10时的CPM值；
同样的，在测量PM2.5的质量浓度值时，其公式为：M2.5＝C2.5*K2.5，其中，M2.5为PM2.5的质量浓度值，K2.5为测量PM2.5时的K值，C2.5为测量PM2.5时的CPM值；
将上述公式进行合并分解后可以这样理解：
M10＝C10*K10＝(C2.5+C2.5～10)*K10＝C2.5*K10+C2.5～10*K10，
问题在于，实际在测量PM10时，能进入粉尘仪测量室的颗粒物的粒径范围是0～10微米，其中PM2.5也包括在其中了。由于颗粒物的粒径原因，K2.5肯定是比K10要小，即K2.5<K10，所以C2.5*K10>M2.5＝C2.5*K2.5，造成了上述误差。
而本发明实施方式，通过减去放大部分C2.5*K10，补充实际部分C2.5*K2.5，使得测量得到的粉尘质量浓度值更接近实际。
上面各种方法的步骤划分，只是为了描述清楚，实现时可以合并为一个步骤或者对某些步骤进行拆分，分解为多个步骤，只要包含相同的逻辑关系，都在本专利的保护范围内；对算法中或者流程中添加无关紧要的修改或者引入无关紧要的设计，但不改变其算法和流程的核心设计都在该专利的保护范围内。
本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一个设备(可以是单片机，芯片等)或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本发明的第二实施方式涉及一种粉尘质量浓度值的测量方法。第二实施方式是对第一实施方式的改进，主要改进之处在于：本实施方式的粉尘质量浓度值的测量方法中，如图2所示，在判断是否满足C1≥C2≥……≥Cn之前，还包括：
105.判断是否满足C1≤C2≤……≤Cn，
106.若满足，则利用计算装置得出粒径值等于Φ1的粉尘的质量浓度值M，M＝Cn*Kn，以避免测量结果出现倒挂现象，进一步提高测量精确度。
例如，当n＝2时，在利用计算装置得出粒径值等于Φ1的粉尘的质量浓度值M之前，还包括：
判断是否满足C1≤C2；
若满足，则M＝C2*K2，以避免测量结果出现倒挂现象，即较小颗粒浓度反而大于较大颗粒浓度的情况，进一步提高测量精确度。
本发明的第三实施方式涉及一种粉尘质量浓度值的测量方法。第三实施方式是对第一实施方式的改进，主要改进之处在于：本实施方式的粉尘质量浓度值的测量方法中，如图3所示，当n＝3时，在判断是否满足C1≥C2≥……≥Cn之前，还包括：
107.判断是否满足C1≤C2，且C2≥C3；
108.若满足，则利用计算装置得出粒径值等于Φ1的粉尘的质量浓度值M，M＝C2*K2－C3*K2+C3*K3，以避免测量结果出现部分倒挂现象，进一步提高测量精确度。
本发明的第四实施方式涉及一种粉尘质量浓度值的测量方法。第四实施方式是对第一实施方式的改进，主要改进之处在于：如图4所示，在判断是否满足C1≥C2≥……≥Cn之前，还包括：
109.判断是否满足C1≤C2，且C2≤C3；
110.若满足，则利用计算装置得出粒径值等于Φ1的粉尘的质量浓度值M，M＝C3*K3，以避免测量结果出现倒挂现象，进一步提高测量精确度。
本发明第五实施方式与第一实施方式对应，涉及一种粉尘质量浓度值的测量设备，如图5所示，包括：
至少一个粉尘检测装置1，用于获取C1、C2、……、Cn，n为大于或等于2的自然数，其中，Cn为粒径值等于Φn的粉尘的CPM值，并且Φ1＞Φ2＞……＞Φn；该粉尘检测装置为光散射粉尘仪；
获取模块2，用于获取与上述C1、C2、……、Cn分别对应的K1、K2、……、Kn，其中，Kn为粒径值等于Φn的粉尘的质量浓度换算系数；
判断模块3，用于判断是否满足C1≥C2≥……≥Cn；
计算模块4，用于得出粒径值等于Φ1的粉尘的质量浓度值M，M＝C1*K1－C2*K1+C2*K2－……－Cn*Kn-1+Cn*Kn。
值得一提的是，本实施方式中所涉及到的各模块均为逻辑模块，在实际应用中，一个逻辑单元可以是一个物理单元，也可以是一个物理单元的一部分，还可以以多个物理单元的组合实现。此外，为了突出本发明的创新部分，本实施方式中并没有将与解决本发明所提出的技术问题关系不太密切的单元引入，但这并不表明本实施方式中不存在其它的单元。
需要说明的是，在该粉尘质量浓度值的测量设备中，粉尘检测装置的数量为n个，并且每个粉尘检测装置用于同时获取对应的Cn。若同时启动各个粉尘检测装置，可对周围的空气同时进行测量，减少了因空气不同而产生的误差。
本发明第六实施方式涉及一种粉尘质量浓度值的测量设备。第六实施方式与第五实施方式大致相同，主要区别之处在于：在第五实施方式中，粉尘检测装置的数量为n个。而在本发明第六实施方式中，如图6所示，粉尘检测装置1的数量为一个，并且该粉尘检测装置周期性地获取C1、C2、……、Cn。本实施方式中，粉尘检测装置具有n个用于检测Cn测试窗口，通过控制电磁阀实现周期性地开启测试窗口，例如通过电磁阀实现先测C1一分钟，再测C2一分钟……，再测Cn一分钟，再测C1一分钟，如此循环。由于粉尘检测装置只有一个，与利用多个粉尘检测装置相比，可以避免各粉尘检测装置中存在的检测误差。
当然本领域技术人员还可以结合第五实施方式和第六实施方式，区分多个粉尘检测装置的工作内容，以实现第一实施方式所达到的技术效果，该种方式也应落入本发明的保护范围。
本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (9)

1.一种粉尘质量浓度值的测量方法，其特征在于，包括：
利用至少一个粉尘检测装置获取C1、C2、……、Cn，n为大于或等于2的自然数，其中，Cn为粒径值等于Φn的粉尘的CPM值，并且Φ1＞Φ2＞……＞Φn；
获取与所述C1、C2、……、Cn分别对应的K1、K2、……、Kn，其中，Kn为粒径值等于Φn的粉尘的质量浓度换算系数；
判断是否满足C1≥C2≥……≥Cn；
若满足，则利用计算装置得出粒径值等于Φ1的粉尘的质量浓度值M，M＝C1*K1－C2*K1+C2*K2－……－Cn*Kn-1+Cn*Kn。
2.根据权利要求1所述的粉尘质量浓度值的测量方法，其特征在于，在判断是否满足C1≥C2≥……≥Cn之前，还包括：
判断是否满足C1≤C2≤……≤Cn；
若满足，则利用计算装置得出粒径值等于Φ1的粉尘的质量浓度值M，M＝Cn*Kn。
3.根据权利要求1所述的粉尘质量浓度值的测量方法，其特征在于，当n＝3时，在判断是否满足C1≥C2≥……≥Cn之前，还包括：
判断是否满足C1≤C2，且C2≥C3；
若满足，则利用计算装置得出粒径值等于Φ1的粉尘的质量浓度值M，M＝C2*K2－C3*K2+C3*K3。
4.根据权利要求1所述的粉尘质量浓度值的测量方法，其特征在于，当n＝3时，在在判断是否满足C1≥C2≥……≥Cn之前，还包括：
判断是否满足C1≤C2，且C2≤C3；
若满足，则利用计算装置得出粒径值等于Φ1的粉尘的质量浓度值M，M＝C3*K3。
5.根据权利要求1所述的粉尘质量浓度值的测量方法，其特征在于，所述粉尘检测装置为光散射粉尘仪。
6.一种粉尘质量浓度值的测量设备，其特征在于，包括：
至少一个粉尘检测装置，用于获取C1、C2、……、Cn，n为大于或等于2的自然数，其中，Cn为粒径值等于Φn的粉尘的CPM值，并且Φ1＞Φ2＞……＞Φn；
获取模块，用于获取与所述C1、C2、……、Cn分别对应的K1、K2、……、Kn，其中，Kn为粒径值等于Φn的粉尘的质量浓度换算系数；
判断模块，用于判断是否满足C1≥C2≥……≥Cn；
计算模块，用于得出粒径值等于Φ1的粉尘的质量浓度值M，M＝C1*K1－C2*K1+C2*K2－……－Cn*Kn-1+Cn*Kn。
7.根据权利要求6所述的粉尘质量浓度值的测量设备，其特征在于，所述粉尘检测装置为光散射粉尘仪。
8.根据权利要求6所述的粉尘质量浓度值的测量设备，其特征在于，所述粉尘检测装置的数量为n个，并且每个粉尘检测装置用于同时获取对应的Cn。
9.根据权利要求6所述的粉尘质量浓度值的测量设备，其特征在于，所述粉尘检测装置的数量为一个，并且所述粉尘检测装置周期性地获取C1、C2、……、Cn。
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