塵埃粒子計數(shù)器是潔凈環(huán)境監(jiān)控的“眼睛”,其核心在于將微觀粒子的物理信號轉(zhuǎn)化為可統(tǒng)計的數(shù)字數(shù)據(jù)。整個過程是一個精密的物理測量與電子處理鏈路。
1.光散射傳感:核心檢測
計數(shù)器采用光散射原理。潔凈空氣在真空泵作用下被吸入檢測腔,與經(jīng)過精密聚焦的激光束(通常是半導(dǎo)體激光器)垂直相交。當粒子穿過光束時,會引發(fā)入射光向各個方向散射。位于特定角度(如90°側(cè)向)的高靈敏度光電探測器捕捉這些微弱的散射光脈沖,并將其轉(zhuǎn)換為電信號。關(guān)鍵點:單個粒子產(chǎn)生一個脈沖信號,信號脈沖的幅度(電壓峰值)與粒子粒徑正相關(guān),這是粒徑分檔的基礎(chǔ)。
2.信號處理與粒徑分檔
探測器輸出的原始電信號非常微弱且含有噪聲,需經(jīng)前置放大器放大,再通過脈沖高度鑒別器進行處理。系統(tǒng)預(yù)設(shè)了與不同粒徑閾值相對應(yīng)的電壓門檻。脈沖信號通過與這些門檻值比較,被歸類到不同的粒徑通道(如≥0.3μm、≥0.5μm、≥5.0μm)。此步驟實現(xiàn)了粒徑的“光學(xué)等效”測量與分檔計數(shù)。
3.流量控制與數(shù)據(jù)統(tǒng)計
為確保計數(shù)濃度的準確性,必須嚴格控制采樣流量(如常見的1CFM,即2.83L/min)。流量傳感器和反饋電路維持流量恒定。同時,高精度時鐘控制采樣時間。最終,計數(shù)器內(nèi)部處理器將特定時間內(nèi)各通道計數(shù)的粒子數(shù),結(jié)合恒定的采樣體積,計算出每立方米空氣中的粒子濃度,并顯示或輸出數(shù)據(jù)。
4.校準與局限性
儀器的準確性依賴于使用標準粒子(如聚苯乙烯乳膠球)進行的定期校準,以建立粒徑與信號幅度的標準曲線。需注意,其測量結(jié)果基于光散射等效直徑,受粒子材質(zhì)、形狀和折射率影響,與真實物理尺寸存在差異。
總結(jié):該技術(shù)鏈路由光學(xué)傳感、電子學(xué)處理、流量控制和數(shù)據(jù)運算四大模塊精密耦合,實現(xiàn)了對空氣中不可見微粒的實時、定量、分粒徑的快速統(tǒng)計,是潔凈技術(shù)的基石。