專利名稱：一種基于β射線補(bǔ)償法測(cè)顆粒物濃度的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于大氣顆粒物濃度測(cè)量的技術(shù)領(lǐng)域，具體說(shuō)涉及一種基于β射線補(bǔ)償法測(cè)顆粒物濃度的裝置。
背景技術(shù)：
作為測(cè)定大氣中微小顆粒狀物質(zhì)(Particulate Matter,以下簡(jiǎn)稱PM)濃度的裝置，其中有一類裝置是將一定流量的大氣作為試樣氣體連續(xù)地吸入采樣管或大氣導(dǎo)入管內(nèi)，在設(shè)置于該采樣管下游側(cè)的收集區(qū)域用過(guò)濾帶等的捕集裝置連續(xù)地捕集前述試樣氣體中的PM，對(duì)所捕集的PM用β射線源(通常為C14放射源)照射β射線，由于C14放射源放射出的β射線照射到PM上時(shí)，β射線會(huì)被PM吸收從而導(dǎo)致β射線強(qiáng)度衰減，衰減后的β射線強(qiáng)度與PM相對(duì)密度呈對(duì)應(yīng)關(guān)系，因此當(dāng)C14放射源放射出的β射線能量恒定時(shí)，利用檢測(cè)器檢測(cè)透過(guò)PM的β射線強(qiáng)度，最終實(shí)現(xiàn)用β射線吸收方式測(cè)定捕集到的PM的濃度。但是上述傳統(tǒng)的基于β射線吸收法的可吸入顆粒物測(cè)量裝置存在以下缺陷:其一，對(duì)β射線檢測(cè)器的恢復(fù)時(shí)間要求比較高；其二，難以甚至不能控制β射線總輻射量對(duì)周圍環(huán)境的影響，從而為周圍技術(shù)人員及相關(guān)環(huán)境均廣生不利隱患。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于β射線補(bǔ)償法測(cè)顆粒物濃度的裝置，本裝置不但對(duì)PM濃度的測(cè)量范圍較寬，而且測(cè)量精度較高。為實(shí)現(xiàn)上述目的 ，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案:一種基于β射線補(bǔ)償法測(cè)顆粒物濃度的裝置，本裝置包括顆粒物采樣機(jī)構(gòu)、濾帶傳送機(jī)構(gòu)、β射線放射機(jī)構(gòu)以及β射線接收測(cè)量機(jī)構(gòu)；所述顆粒物采樣機(jī)構(gòu)包括大氣采樣器和氣泵，所述氣泵通過(guò)管路與大氣采樣器的出氣口相連通；所述β射線放射機(jī)構(gòu)包括β射線放射源；所述濾帶傳送機(jī)構(gòu)包括濾帶，濾帶傳送機(jī)構(gòu)還包括用于承托濾帶并使濾帶在大氣采樣器出氣口和β射線放射源放射出口之間往復(fù)移動(dòng)的第一濾帶輪和第二濾帶輪，本裝置還包括用于輔助測(cè)量顆粒物濃度的補(bǔ)償機(jī)構(gòu)，所述補(bǔ)償機(jī)構(gòu)包括厚度均勻連續(xù)變化的衰減控制部件，所述衰減控制部件緊靠在β射線放射源的放射出口端，所述補(bǔ)償機(jī)構(gòu)還包括驅(qū)動(dòng)衰減控制部件動(dòng)作以使得穿過(guò)衰減控制部件的β射線強(qiáng)度均勻連續(xù)變化的動(dòng)力單元。同時(shí)，本發(fā)明還可以通過(guò)以下技術(shù)措施得以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn):優(yōu)選的，所述裳減控制部件為金屬制件。進(jìn)一步的，所述衰減控制部件為耐腐蝕的不銹鋼制件。優(yōu)選的，所述衰減控制部件呈板狀，且板狀衰減控制部件的與β射線放射源的放射出口端相貼靠的一端為平面，與β射線放射源的放射出口端相背離的一端為斜面。優(yōu)選的，所述動(dòng)力單元包括自上而下穿過(guò)衰減控制部件、并與衰減控制部件固定聯(lián)接的轉(zhuǎn)軸，所述動(dòng)力單元還包括驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)和/或平動(dòng)的電動(dòng)機(jī)。
進(jìn)一步的，所述衰減控制部件的沿平行于轉(zhuǎn)軸軸線的平面上的投影為圓形，所述轉(zhuǎn)軸在圓形投影上的位置偏離圓形的中心。本發(fā)明的工作原理和有益效果在于:I)、本發(fā)明將衰減控制部件貼靠在β射線放射源射出口端，即相當(dāng)于在β射線放射源的放射出口處設(shè)置了一個(gè)控制β射線放射強(qiáng)度的閥門，由于衰減控制部件的厚度均勻連續(xù)變化，而在均質(zhì)材料中，在一定的厚度范圍內(nèi)，β射線強(qiáng)度的衰減量與入射射線強(qiáng)度和穿透物體的厚度成正比，因此若控制β射線的入射強(qiáng)度不變，則當(dāng)衰減控制部件在動(dòng)力單元的作用下動(dòng)作時(shí)，β射線強(qiáng)度的衰減量也隨之發(fā)生連續(xù)變化，從而穿過(guò)衰減控制部件的β射線強(qiáng)度也發(fā)生連續(xù)變化。2)、本裝置利用補(bǔ)償機(jī)構(gòu)降低了對(duì)蓋革計(jì)數(shù)器死時(shí)間(第一次計(jì)數(shù)到下一次計(jì)數(shù)之間的時(shí)間間隔)的要求，從而降低了成本。通過(guò)控制β射線強(qiáng)度，減少了 β射線放射源總輻射量對(duì)周圍環(huán)境的影響；同時(shí)也降低了蓋革計(jì)數(shù)器測(cè)量的動(dòng)態(tài)范圍，所以對(duì)PM濃度的測(cè)量范圍廣，測(cè)量精度較高。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為物質(zhì)吸收β射線的原理示意圖。圖中標(biāo)記的含義如下:10—大氣采樣器20—?dú)獗?0 — β射線放射源40—濾帶41 一 第一濾帶輪42—第二濾帶輪50—衰減控制部件51—轉(zhuǎn)軸60 — β射線接收測(cè)量機(jī)構(gòu)
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明:如圖1所示的一種基于β射線補(bǔ)償法測(cè)顆粒物濃度的裝置，本裝置包括顆粒物采樣機(jī)構(gòu)、濾帶傳送機(jī)構(gòu)、β射線放射機(jī)構(gòu)以及β射線接收測(cè)量機(jī)構(gòu)60 ;所述顆粒物采樣機(jī)構(gòu)包括大氣采樣器10和氣泵20，所述氣泵20通過(guò)管路與大氣采樣器10的出氣口相連通；所述β射線放射機(jī)構(gòu)包括β射線放射源30 ;所述濾帶傳送機(jī)構(gòu)包括濾帶40,濾帶傳送機(jī)構(gòu)還包括用于承托濾帶40并使濾帶40在大氣采樣器10出氣口和β射線放射源30放射出口之間往復(fù)移動(dòng)的第一濾帶輪41和第二濾帶輪42，本裝置還包括用于輔助測(cè)量顆粒物濃度的補(bǔ)償機(jī)構(gòu)，所述補(bǔ)償機(jī)構(gòu)包括厚度均勻連續(xù)變化的衰減控制部件50,所述衰減控制部件50緊靠在β射線放射源30的放射出口端，所述補(bǔ)償機(jī)構(gòu)還包括驅(qū)動(dòng)衰減控制部件50動(dòng)作以使得穿過(guò)衰減控制部件50的β射線強(qiáng)度均勻連續(xù)變化的動(dòng)力單元。優(yōu)選的，所述衰減控制部件50為金屬制件，比如鋁或者銅或者鐵等常見(jiàn)的金屬材質(zhì)均可。進(jìn)一步的，所述衰減控制部件50為耐腐蝕的不銹鋼制件，所述不銹鋼制件材料均勻，性能穩(wěn)定且不易腐蝕，使用壽命較長(zhǎng)；當(dāng)然，實(shí)際選用時(shí)亦可采用其他材料，只需實(shí)現(xiàn)能夠?qū)е娄律渚€衰減功能即可。優(yōu)選的，如圖1所示，所述衰減控制部件50呈板狀，且板狀衰減控制部件50的與β射線放射源30的放射出口端相貼靠的一端為平面，與β射線放射源30的放射出口端相背離的一端為斜面。優(yōu)選的，所述動(dòng)力單元包括自上而下穿過(guò)衰減控制部件50、并與衰減控制部件50固定聯(lián)接的轉(zhuǎn)軸51,所述動(dòng)力單元還包括驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)軸51轉(zhuǎn)動(dòng)和/或平動(dòng)的電動(dòng)機(jī)。進(jìn)一步的，所述衰減控制部件50的沿平行于轉(zhuǎn)軸51軸線的平面上的投影為圓形，所述轉(zhuǎn)軸51在圓形投影上的位置偏離該圓形的中心。實(shí)際上，對(duì)于衰減控制部件50相對(duì)于β射線放射源30的動(dòng)作關(guān)系，可視情況而定，而并不拘泥于兩者間的彼此轉(zhuǎn)動(dòng)配合；如采用楔形結(jié)構(gòu)的衰減控制部件50，并使用如電磁伸縮或機(jī)械拖拉而不是軸部11拉伸的方式以使衰減控制部件50產(chǎn)生直線方向上的往復(fù)動(dòng)作，同樣亦能實(shí)現(xiàn)衰減控制部件50的厚度在β射線放射源30照射路徑上的厚度變化；此外，如采用熱膨脹的方式，并使衰減控制部件50本身材質(zhì)為熱變形體，以通過(guò)加熱升溫或降溫操作而使該衰減控制部件產(chǎn)生感溫后的厚度變化，同樣可實(shí)現(xiàn)前述的通過(guò)改變穿透的物體厚度而實(shí)現(xiàn)對(duì)于PM濃度的測(cè)量效果；而衰減控制部件50的具體布置數(shù)目，一則可如圖1-2所示的采用單個(gè)的楔形塊布置，甚至還可采用兩塊彼此斜面貼合且另一相對(duì)面平行的雙衰減控制部件50的布局方式，只需起到實(shí)際的對(duì)于β射線的衰減控制目的即可，此處就不再一一贅述。為便于讀者理解，此處對(duì)于前述的穿透的物體厚度與PM濃度的數(shù)字對(duì)應(yīng)關(guān)系，作以下進(jìn)一步說(shuō)明:此處考慮一束初始強(qiáng)度為Itl的單能電子束，當(dāng)穿過(guò)厚度為d的物質(zhì)時(shí)，強(qiáng)度減弱為I，其示意圖見(jiàn)圖2。強(qiáng)度I隨厚度d的增加而減小且服從指數(shù)規(guī)律，可表示為可表示為I = 10e_ud (I)μ是該物質(zhì)的線性吸收系數(shù)。在本測(cè)量裝置中，假設(shè)測(cè)試空白濾帶時(shí)，強(qiáng)度為
權(quán)利要求
1.一種基于β射線補(bǔ)償法測(cè)顆粒物濃度的裝置，本裝置包括顆粒物采樣機(jī)構(gòu)、濾帶傳送機(jī)構(gòu)、β射線放射機(jī)構(gòu)以及β射線接收測(cè)量機(jī)構(gòu)；所述顆粒物采樣機(jī)構(gòu)包括大氣采樣器(10)和氣泵(20)，所述氣泵(20)通過(guò)管路與大氣采樣器(10)的出氣口相連通；所述β射線放射機(jī)構(gòu)包括β射線放射源(30);所述濾帶傳送機(jī)構(gòu)包括濾帶(40),濾帶傳送機(jī)構(gòu)還包括用于承托濾帶(40)并使濾帶(40)在大氣采樣器(10)出氣口和β射線放射源(30)放射出口之間往復(fù)移動(dòng)的第一濾帶輪(41)和第二濾帶輪(42)，其特征在于:本裝置還包括用于輔助測(cè)量顆粒物濃度的補(bǔ)償機(jī)構(gòu)，所述補(bǔ)償機(jī)構(gòu)包括厚度均勻連續(xù)變化的衰減控制部件(50)，所述衰減控制部件(50)緊靠在β射線放射源(30)的放射出口端，所述補(bǔ)償機(jī)構(gòu)還包括驅(qū)動(dòng)衰減控制部件(50)動(dòng)作以使得穿過(guò)衰減控制部件(50)的β射線強(qiáng)度均勻連續(xù)變化的動(dòng)力單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于β射線補(bǔ)償法測(cè)顆粒物濃度的裝置，其特征在于:所述裳減控制部件(50)為金屬制件。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于β射線補(bǔ)償法測(cè)顆粒物濃度的裝置，其特征在于:所述衰減控制部件(50)為耐腐蝕的不銹鋼制件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的基于β射線補(bǔ)償法測(cè)顆粒物濃度的裝置，其特征在于:所述衰減控制部件(50)呈板狀，且板狀衰減控制部件(50)的與β射線放射源(30)的放射出口端相貼靠的一端為平面，與β射線放射源(30)的放射出口端相背離的一端為斜面。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于β射線補(bǔ)償法測(cè)顆粒物濃度的裝置，其特征在于:所述動(dòng)力單元包括自上而下穿過(guò)衰減控制部件(50)、并與衰減控制部件(50)固定聯(lián)接的轉(zhuǎn)軸(51),所述動(dòng)力單元還包括驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)軸(51)轉(zhuǎn)動(dòng)和/或平動(dòng)的電動(dòng)機(jī)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于β射線補(bǔ)償法測(cè)顆粒物濃度的裝置，其特征在于:所述衰減控制部件(50)的沿平行于轉(zhuǎn)軸(51)軸線的平面上的投影為圓形，所述轉(zhuǎn)軸(51)在圓形投影上的位置偏離 該圓形的中心。
全文摘要
本發(fā)明屬于大氣顆粒物濃度測(cè)量的技術(shù)領(lǐng)域，具體說(shuō)涉及一種基于β射線補(bǔ)償法測(cè)顆粒物濃度的裝置。本裝置包括顆粒物采樣機(jī)構(gòu)、濾帶傳送機(jī)構(gòu)、β射線放射機(jī)構(gòu)以及β射線接收測(cè)量機(jī)構(gòu)；本裝置還包括補(bǔ)償機(jī)構(gòu)，補(bǔ)償機(jī)構(gòu)包括厚度均勻連續(xù)變化的衰減控制部件，衰減控制部件緊靠在β射線放射源的放射出口端，所述補(bǔ)償機(jī)構(gòu)還包括驅(qū)動(dòng)衰減控制部件動(dòng)作以使得穿過(guò)衰減控制部件的β射線強(qiáng)度均勻連續(xù)變化的動(dòng)力單元。本裝置利用補(bǔ)償機(jī)構(gòu)降低了對(duì)蓋革計(jì)數(shù)器死時(shí)間的要求，從而降低了成本。通過(guò)控制β射線強(qiáng)度，減少了β射線放射源總輻射量對(duì)周圍環(huán)境的影響；同時(shí)也降低了蓋革計(jì)數(shù)器測(cè)量的動(dòng)態(tài)范圍，所以對(duì)PM濃度的測(cè)量范圍廣，測(cè)量精度較高。
文檔編號(hào)G01N15/06GK103245600SQ20131014121
公開(kāi)日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2013年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月23日
發(fā)明者李保生, 李正強(qiáng), 陳麗娟, 鄧遷, 邢金玉 申請(qǐng)人:合肥福瞳光電科技有限公司