高效空氣過濾器效率檢測(cè)儀器相關(guān)問題的分析

1、高效空氣過濾器效率檢測(cè)儀器相關(guān)問題的分析高效空氣過濾器效率測(cè)試方法各國并不統(tǒng)一，其中應(yīng)用較廣的有法、鈉焰法和粒子計(jì)數(shù)法 （ 含  法），所謂  法是指， 根據(jù)歐洲人的經(jīng)驗(yàn)， 對(duì)于高效過濾器，最易穿透粒子粒徑 （    ， 簡稱） 在 ! ! 之間的某一點(diǎn)， 先確定測(cè)試條件最易穿透粒子粒徑， 然后連續(xù)掃描測(cè)量過濾器對(duì)該粒徑粒子的過濾效果， 歐洲人將此方法稱為 法 。各測(cè)

2、試方法一般都由氣溶膠發(fā)生系統(tǒng)、風(fēng)道系統(tǒng)和取樣檢測(cè)系統(tǒng)三部分組成，其中風(fēng)道系統(tǒng)、流量測(cè)量裝置和取樣系統(tǒng)都是通用的技術(shù)，差別不大； 各測(cè)試方法的主要差別在于測(cè)試氣溶膠的穩(wěn)定發(fā)生和氣溶膠濃度準(zhǔn)確檢測(cè)這兩個(gè)方面。實(shí)際檢測(cè)過程中要求氣溶膠發(fā)生系統(tǒng)發(fā)生特定粒徑、濃度穩(wěn)定、分散度和可重復(fù)性較好的人工氣溶膠作為測(cè)試塵源，然后采用相應(yīng)的檢測(cè)儀器測(cè)試過濾器上下游氣溶膠濃度，再由下游和上游濃度之比計(jì)算出被測(cè)過濾器的透過率， 最后計(jì)算出過濾器的過濾效率。各測(cè)試方法發(fā)生的氣溶膠種類不盡相同， 檢測(cè)儀器也差別較大。和現(xiàn)有的主要的測(cè)試方法相對(duì)應(yīng)， 高效空氣過濾器效率檢測(cè)儀器主要有三種

3、：光度計(jì) （火焰光度計(jì)）、光學(xué) （激光） 粒子計(jì)數(shù)器和凝結(jié)核粒子計(jì)數(shù)器。這三種檢測(cè)儀器都是通過將粒子的散射光轉(zhuǎn)化成可測(cè)得的物理量 （ 電流或電位） 而進(jìn)行濃度測(cè)量的。但在靈敏度、檢測(cè)范圍， 儀器復(fù)雜程度等方面還是有較大差異 （ 表 ） 。本文對(duì)這三種檢測(cè)儀器的檢測(cè)原理， 基本構(gòu)成進(jìn)行介紹并指出各自在應(yīng)用中存在的問題， 旨在為高效空氣過濾器的效率測(cè)試提供參考。    光度計(jì)    光度計(jì)檢

4、測(cè)原理   美國軍用標(biāo)準(zhǔn)  推薦的  法是使用范圍較廣， 影響較大的高效過濾器性能測(cè)試方法， 其濃度檢測(cè)儀器為前向光散射式光度計(jì)， 光源為白熾燈， 用一個(gè)高靈敏度的光電倍增管作為光學(xué)檢測(cè)儀器。光度計(jì)通過粒子在光敏感腔中散射光強(qiáng)度來判定粒子的質(zhì)量濃度的， 并且假定所有的粒子的粒徑都近似單分散 （!）， 檢測(cè)的是 “熱  法”發(fā)生的質(zhì)量中值直徑為 ! 的測(cè)試氣溶膠粒子。   

5、60; 光度計(jì)實(shí)際應(yīng)用中存在的問題    實(shí)際應(yīng)用中光度計(jì)存在的問題主要有：    （） 光度計(jì)雖然對(duì)高濃度的氣溶膠測(cè)量較為準(zhǔn)確， 但是其靈敏度隨著濃度的降低而降低， 并且衰減的非常厲害。為測(cè)量高效空氣過濾器下游很低的粒子濃度， 光度倍增管的零點(diǎn)必須經(jīng)常調(diào)整以補(bǔ)償其噪聲漂移， 因此， 光度計(jì)不能檢測(cè)透過率小于  的高效空氣過濾器， 對(duì)于超高效空氣過濾器則更是無法檢測(cè)， 這是光度計(jì)主要缺陷。 

6、60;                                   表1高效空氣過濾器效率檢測(cè)儀器比較           

7、0;                                   （）光度計(jì)對(duì)氣溶膠的分散度較為敏感， 因此， 測(cè)試氣溶膠的分散度應(yīng)和光度計(jì)校準(zhǔn)時(shí)用的氣溶膠的分散度保持一致， 為滿足這種要求， 一般的氣

8、溶膠發(fā)生器做的復(fù)雜而體積龐大。    （） 為了克服零點(diǎn)漂移， 過濾器檢測(cè)時(shí)要求上游的濃度必須足夠的高， 高濃度的測(cè)試氣溶膠一方面對(duì)氣溶膠發(fā)生裝置提出很高的要求， 另一方面對(duì)過濾器本身也會(huì)產(chǎn)生污染。    （） 由于檢測(cè)過程中要求下游濃度不能太低， 所以下游的氣溶膠對(duì)于潔凈室或者檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室都會(huì)產(chǎn)生污染。光度計(jì)是適用范圍較廣、影響較大的  法采用的濃度檢測(cè)儀器， 但由于其在實(shí)際應(yīng)用中存在的諸多缺陷， 使其應(yīng)用受到限制，

9、 歐洲標(biāo)準(zhǔn)   已不推薦使用光度計(jì)，美國環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)推薦標(biāo)準(zhǔn)     也只是在高效過濾器的掃描檢漏推薦使用該檢測(cè)儀器 。       火焰光度計(jì)      火焰光度計(jì)原理及構(gòu)成    鈉焰法采用的氣溶膠源為固態(tài)氯化鈉氣溶膠粒子， 粒子濃度檢測(cè)儀器為火焰光度計(jì)。其簡單構(gòu)造如圖  所示，檢測(cè)原理為：&#

10、160;采樣氯化鈉氣溶膠在燃燒器里和氫氣混合而燃燒， 鈉原子燃燒時(shí)發(fā)出波長為  的黃光， 黃光的強(qiáng)度和氯化鈉氣溶膠的質(zhì)量濃度成正比， 火焰燃燒發(fā)出的光通過濾波片后只剩下黃光， 然后通過高靈敏度的光電倍增管將黃光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)， 而電信號(hào)的強(qiáng)弱和氯化鈉氣溶膠的質(zhì)量濃度成一定的比例關(guān)系， 通過檢測(cè)電信號(hào)可以測(cè)的氣溶膠濃度的大小 。      火焰光度計(jì)實(shí)際應(yīng)用中存在的問題     實(shí)際應(yīng)用過程中，&

11、#160;火焰光度計(jì)存在的問題主要有：     （） 必須配備燃燒器和氫氣發(fā)生裝置， 這樣使得檢測(cè)部分就變得龐大而復(fù)雜。    （） 檢測(cè)靈敏度不夠高， 不能對(duì)超高效過濾器進(jìn)行檢測(cè)， 對(duì)于低濃度的氣溶膠誤差較大， 因此要求發(fā)生高濃度的氣溶膠；    （） 對(duì)小粒徑粒子的檢測(cè)變得困難而且誤差很大， 這是由于火焰光度計(jì)檢測(cè)的是氣溶膠的質(zhì)量濃度， 而氣溶膠的質(zhì)量濃度正比于粒徑的三次方

12、， 粒徑越小， 誤差越大。  （） 對(duì)測(cè)試氣溶膠選擇單一， 只能檢測(cè)氯化鈉氣溶膠的濃度， 而鈉焰法的噴霧裝置復(fù)雜而體積龐大， 限制了鈉焰法的升級(jí)改造。                          光學(xué)粒子計(jì)數(shù)器   

13、0; 光學(xué)粒子計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)原理及構(gòu)成    光學(xué)粒子計(jì)數(shù)器是檢測(cè)潔凈環(huán)境中塵埃顆粒的儀器。它是以塵埃顆粒在白光或激光束中產(chǎn)生的光散射現(xiàn)象為原理設(shè)計(jì)而成的。即當(dāng)空氣中塵埃粒子隨采樣氣流通過光敏感區(qū)時(shí)， 產(chǎn)生與其粒徑相關(guān)的散射光脈沖， 光學(xué)系統(tǒng)將散射光收集于光電轉(zhuǎn)換器件， 光電轉(zhuǎn)換器件將光脈沖信號(hào)變?yōu)橄鄳?yīng)的電脈沖信號(hào)， 信號(hào)處理系統(tǒng)將電脈沖信號(hào)放大， 并經(jīng)幅度甄別器甄別后由微處理器處理， 最后得到各檔粒徑的塵埃粒子數(shù)。其結(jié)構(gòu)原理如圖  所示， 其中， 

14、圖（） 表示的是整體結(jié)構(gòu)， 圖（）表示的是采樣口處的氣流情況。   光學(xué)粒子計(jì)數(shù)器采用的光源不同， 檢測(cè)的粒徑范圍也有差別。普通的以白熾燈為光源的粒子計(jì)數(shù)器不能對(duì)低于 微米的粒子進(jìn)行檢測(cè)， 以   激光或者   激光為光源的激光粒子計(jì)數(shù)器可以分別檢測(cè)到  微米和 微米的粒子。             

15、;           光學(xué)粒子計(jì)數(shù)器的優(yōu)缺點(diǎn)分析    光學(xué)粒子計(jì)數(shù)器優(yōu)點(diǎn)是靈敏度較高， 對(duì)氣溶膠的選擇余地較大， 而且能夠同時(shí)測(cè)量粒子的數(shù)量濃度和粒徑大小。根據(jù)過濾理論， 過濾材料對(duì)不同粒徑粒子的過濾效率是不一樣的， 因此在實(shí)際應(yīng)用中人們關(guān)注的是對(duì)某一特定粒徑的過濾效率。而光度計(jì)測(cè)量的是粒子的質(zhì)量濃度（），得到的是過濾總效率， 不能獲得粒子的粒徑信息。   

16、60; 光學(xué)粒子計(jì)數(shù)器在實(shí)際應(yīng)用中存在的主要問題是需要經(jīng)常的調(diào)整和校準(zhǔn)。實(shí)際檢測(cè)工作中發(fā)現(xiàn)： 校準(zhǔn)過的不同廠家生產(chǎn)的不同型號(hào)的粒子計(jì)數(shù)器， 對(duì)統(tǒng)一潔凈區(qū)域進(jìn)行潔凈度檢測(cè)時(shí)， 測(cè)量結(jié)果相差很大， 甚至超過 ， 即使是同一廠家生產(chǎn)的同一型號(hào)的多臺(tái)粒子計(jì)數(shù)器進(jìn)行比較測(cè)量時(shí)， 測(cè)量結(jié)果也平均相差 。因此粒子計(jì)數(shù)器不但出廠前需要采用標(biāo)準(zhǔn)的校準(zhǔn)方法和精密的校準(zhǔn)儀器進(jìn)行出廠標(biāo)定， 而且在使用工程中， 每隔一段時(shí)間就需要標(biāo)定。我國國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定每隔  年就需要標(biāo)定一次 。另

17、外，由于光散射粒子計(jì)數(shù)器都是單個(gè)粒子計(jì)數(shù)的， 如果采樣的氣溶膠濃度越大， 則計(jì)數(shù)重疊誤差越大， 因此， 上游濃度的測(cè)量一般要求使用稀釋器， 而稀釋器的使用一方面增加檢測(cè)儀器的成本， 另一方面也會(huì)造成較大的稀釋誤差。      凝結(jié)核粒子計(jì)數(shù)器      凝結(jié)核粒子計(jì)數(shù)器粒子計(jì)數(shù)原理及簡單構(gòu)成     凝結(jié)核粒子計(jì)數(shù)器是通過“云形成”的原理而計(jì)數(shù)的， 即讓氣溶

18、膠粒子（ 作為凝結(jié)核） 通過熱的醇蒸汽（ 正丁醇） 然后恒溫冷凝， 讓正丁醇蒸汽冷凝包裹在氣溶膠粒子（ 凝結(jié)核）外面而使粒子“長大“， 長大的粒子最后進(jìn)入光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)，通過檢測(cè)散射光的強(qiáng)度而獲得粒子的數(shù)量濃度。因此， 凝結(jié)核粒子計(jì)數(shù)器只能測(cè)量氣溶膠粒子的數(shù)量濃度， 而丟失了粒子粒徑、形狀等信息。凝結(jié)核粒子計(jì)數(shù)器一般由三大部分組成： 飽和器、冷凝器和光學(xué)計(jì)數(shù)系統(tǒng)（ 見圖 ） 。       

19、0;                   凝結(jié)核粒子計(jì)數(shù)器的優(yōu)缺點(diǎn)分析    和其他高效過濾器檢測(cè)儀器相比， 凝結(jié)核粒子計(jì)數(shù)器有著其明顯的優(yōu)點(diǎn)： 在凝結(jié)核粒子計(jì)數(shù)器中， 亞微米氣溶膠粒子被包裹一層油 （ 正丁醇） 而 “長大”成大粒子， 然后再對(duì)大粒子測(cè)量， 這樣可以對(duì)粒徑小至&

20、#160; 微米的粒子濃度進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)量 。使用凝結(jié)核粒子計(jì)數(shù)器對(duì)高效空氣過濾器進(jìn)行檢測(cè)時(shí)， 理想情況下可以使用任何種類的氣溶膠。 有兩種計(jì)數(shù)模式， 即單顆粒計(jì)數(shù)模式 （  ） 和光度計(jì)模式 （ ）。當(dāng)氣溶膠濃度低于  粒 時(shí)采用單顆粒計(jì)數(shù)模式， 該模式下氣溶膠粒子是一顆一顆地進(jìn)入光學(xué)檢測(cè)區(qū)的， 因此能夠檢測(cè)濃度非常低 （  粒） 的粒子。當(dāng)氣溶膠濃度高于  粒 時(shí)采

21、用光度計(jì)模式， 該模式下大量氣溶膠粒子同時(shí)進(jìn)入光檢測(cè)區(qū)， 然后測(cè)量粒子總散射光強(qiáng)， 從而獲得氣溶膠粒子濃度。由于這兩種計(jì)數(shù)模式的存在， 使得凝結(jié)核粒子計(jì)數(shù)器濃度測(cè)量范圍非常廣， 從  粒到  粒 。隨著濾紙過濾效率的提高， 高效空氣過濾器的透過率越來越低， 使得效率檢測(cè)過程中， 下游的濃度非常的低， 一般的粒子計(jì)數(shù)器都檢測(cè)不到， 要想提高下游濃度， 必須加大上游濃度， 其結(jié)果是， 上游必須使用高稀釋倍數(shù)的稀釋器，&#

22、160;高濃度氣溶膠一方面發(fā)生較困難， 另一方面也會(huì)對(duì)被測(cè)過濾器造成污染， 而稀釋器的使用一方面增加檢測(cè)的設(shè)備成本， 另一方面還會(huì)造成大的稀釋誤差， 影響效率檢測(cè)的準(zhǔn)確度。凝結(jié)核粒子計(jì)數(shù)器由于濃度檢測(cè)范圍非常廣， 靈敏度高， 克服了光學(xué)粒子計(jì)數(shù)器的上述缺陷。     凝結(jié)核粒子計(jì)數(shù)器只能檢測(cè)到顆粒物的數(shù)量濃度， 丟失了粒子粒徑等方面的信息， 因此， 如果使用凝結(jié)核粒子計(jì)數(shù)器作為濃度檢測(cè)儀器， 則需發(fā)生已知粒徑的單分散氣溶膠。歐洲標(biāo)準(zhǔn) &

23、#160; 推薦凝結(jié)核粒子計(jì)數(shù)器作為高效空氣過濾器檢測(cè)儀器時(shí)， 要求發(fā)生單分散的測(cè)試氣溶膠。而單分散氣溶膠相對(duì)多分散氣溶膠發(fā)生困難且代價(jià)昂貴，因此， 以單分散氣溶膠為測(cè)試氣溶膠， 凝結(jié)核粒子計(jì)數(shù)器為檢測(cè)儀器來測(cè)試高效空氣過濾器的過濾效率盡管是最為準(zhǔn)確的一種方法。由于單分散氣溶膠發(fā)生困難， 造價(jià)昂貴等原因， 使得目前這種方法的使用受到一定的限制， 但可以預(yù)知， 隨著空氣潔凈技術(shù)的發(fā)展和高效空氣過濾器檢測(cè)技術(shù)的進(jìn)步， 這種檢測(cè)方法將會(huì)是未來一個(gè)發(fā)展方向。      結(jié)論&