目前,激光顆粒物傳感器的應用越來越廣泛,主要是因為設備有體積小、可同時測量多個通道、可實現秒級監測等優點。但市面上存在很多顆粒物傳感器與β射線標準法的一致性不夠好,主要是因為不同地域大氣環境的顆粒物形態不同,即使同一地域的顆粒物形態也一直在動態變化;另外濕度的變化對測量精度也會有影響。這對顆粒物傳感器的氣路、光路、電路及算法等提出了很高的要求,如果顆粒物傳感器的設計和使用能夠有相應并有效的解決方案,就可以大大提高大氣環境顆粒物的測量精度。
以下是可以改進激光顆粒物傳感器測量精度的主要措施:
1. 使用全粒徑TSP采樣頭:減少對大粒徑顆粒物的切割作用,為大粒徑準確測量提供基礎。
2. 顆粒計數要準確:通過采用精確的氣路、光路、計數電路及算法,可以更準確地測量顆粒物的數量,進而提高測量精度。提高光學電路靈敏度,使其可以測量到粒徑更小的顆粒物,從而提高測量精度,好的顆粒物傳感器能夠測量到小至0.3μm的顆粒。
3. 高濃度修正:對于高濃度顆粒物,粒子會產生重疊現象,但其在信號上會有表現,需要識別算法進行修正,以減少重疊引起的誤差,提高測量精度。
4. 粒徑測量要精準:主要氣路、光路、電路與算法的綜合優化匹配,尤其是光束質量,可以提高傳感器的響應速度和測量精度。
5. 去除水汽影響:采用加熱恒濕閉環PID控制,可以減少水霧、高濕度對測量精度的影響,因為高濕度環境下顆粒物吸濕會體積增大,從而增大散射光強度,造成測量誤差。
6. 耐污染設計:采用氣路約束等有效措施,減少顆粒物對光學器件的接觸、吸附和污染,才能保證傳感器在大氣中長期的測量精度,避免出現開始測量精度高,但幾個月后數據誤差越來越大的情況。
綜上所述,PM2.5和PM10要測得準,可以采用全粒徑氣路、顆粒計數要準確、提高最小檢測粒徑、高濃度修正準確、去除水汽影響和耐污染設計等措施。從而提高激光顆粒物傳感器在變化大氣中的長期測量精度。
SDS069及TSP采樣頭、加熱恒濕模塊組合,經過了長期與β射線法做大氣監測驗證對比,從提升粒徑測量精準度、降低濕度多方面進行了多次優化改進,是一個很好的整體性提高大氣PM2.5和PM10測量精度的方案。