四方光电|室外激光粉尘传感器的升级创新之路

武汉四方光电科技有限公司 2019-01-03 462

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　　随着国民经济的发展和人们生活水平的提高，空气环境质量的好坏引起人们的高度重视，近年来颗粒物作为空气中最重要的污染物之一备受关注。已有研究表明，肺病和心血管疾病发病率的增加与颗粒物浓度的升高有关，空气中可吸入颗粒（PM10）平均每增加10%，肺功能下降1%，患各种呼吸道疾病如咳嗽、哮喘等的风险就会增加10%。因此，颗粒物的监测十分重要。

　　颗粒物监测

　　当前，行业内通常采用光学原理的粉尘传感器来测量颗粒物粒径大小和质量浓度。相对红外LED而言，激光型的粉尘传感器因其质量感更精确被广泛应用在空气净化器、空气品质检测仪、新风系统、暖通空调中，实现对室内颗粒物浓度的实时监测。但研究发现，在没有明显室内污染源的情况下，室外空气对室内PM2.5和PM10的贡献率分别达到了76%和66%。因此，单单监测和净化室内颗粒物是远远不够的，室外颗粒物治理同样重要。

　　室外颗粒物网格化监测

　　室外颗粒物治理的重点是找出颗粒物污染的来源，对城市的各个区域（包括工地、道路、大型商圈、工业园区、居民生活区等）实施网格化管理成为室外颗粒物治理的主要措施。网格化管理采取大范围、高密度的布点方式，应用网格化监测设备实时监测各点位的颗粒物浓度变化情况，并及时向系统平台发送监测数据，环保部门可准确了解颗粒物污染来源及被测现场环境指标。

　　在网格化监测中，粉尘传感器的需求量是巨大的。《大气PM2.5网格化监测技术要求和检测方法技术指南（试行）》及河北省发布的《大气污染防治网格化监测系统技术要求及检测方法》表明，网格化监测设备应采用光散射法，用于连续自动监测环境空气中的颗粒物污染状况。同时还对其浓度测量范围、测量精度及工作温湿度做出规定，具体见下表。

气体监测

　　室外激光粉尘传感器应运而生

　　在实际应用中发现，传统的室内激光粉尘传感器对PM10的测量精度较差，无法满足网格化监测的应用要求。对此，武汉四方光电科技有限公司依托其自主研发实力及全新专利技术推出新一代室外激光粉尘传感器模块PM3006。PM3006采用激光散射原理，内部集成0.3μm、0.5μm、1.0μm、2.5μm、5.0μm、10μm六个粒径的检测通道,通过数学算法及科学标定即可同时输出PM1.0、PM2.5、PM10的质量浓度。应用全新专利技术，保证了传感器的灵敏度及响应速度。

　　精度高，产品间差异性小

　　在室外颗粒物网格化监测中，室外激光粉尘传感器的测量精度及一致性是关键。如果传感器测量精度差，传感器之间出现质量参差不齐的情况，会直接导致网格化监测设备输出的颗粒物测量数据不准确，影响后续的综合治理。

　　对此，武汉四方光电在PM3006中应用更小的气体流量喷嘴和微型涡轮风扇，微型涡轮风扇的恒转速转动可使通过传感器的气流保持稳定，保证PM1.0、PM2.5、PM10的测量精度；在环境温湿度对传感器的影响上也实现了技术创新，确保传感器在全温湿度范围内的准确测量。

　　此外，武汉四方光电对多个PM3006传感器进行测试，结果显示PM3006与标准设备（GRIMM）输出的数据高度一致(见图2)，其PM1.0、PM2.5检测数据的显示误差保持在±10%以内，PM10检测数据的显示误差保持在±15%以内，这说明PM3006具有较高的测量精度及一致性（见图3、图4、图5）,符合上述网格化监测系统技术标准中对颗粒物测量的要求。

气体监测

图2、PM3006与标准设备(GRIMM)的测量精度对比

气体监测

图3、大气环境下PM3006的PM1.0测量一致性

气体监测

图4、大气环境下PM3006的PM2.5测量一致性

气体监测

图5、大气环境下PM3006的PM10测量一致性

　　结语

　　颗粒物污染作为影响我国空气环境指标及人体健康的重要因素之一，室内的监测、净化和室外治理同样重要。武汉四方光电科技有限公司作为国内传感器企业的翘楚，其研发生产的室外激光粉尘传感器可在大气环境网格化治理的应用中实现精准监测，助力我国室外颗粒物的治理真正实现区域协同控制、污染源综合管理，做到科学治理、依法治理、全面治理。

　　（来源：四方光电气体传感器）

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