DUSTTRAK™ II 气溶胶监测仪操作原理

DUSTTRAK™II 8530/8532型气溶胶监测仪 是用于实时气溶胶质量浓度检测的单通道光 度计检测仪。其中8530（测量范围高达 400 mg/m3）是台式型号，而8532是 量程为150mg/m³的手持式型号。如下方原理示意图所示，泵的连续采样流量 为3L/min，待测气溶胶被吸入检测室 。其中1L/min的采样流量进入旁路并经过过滤器过滤后作为鞘气再次包裹着另外2L/min的待测样品进入检测室。

在检测室中，由激光二极管发出的 可见光波长范围的激光束照射待测物。 激光二极管发出的光通过准直透镜后再 通过柱面透镜形成一道细的照射光束。 一个镀金的球面反射镜捕捉到颗粒物产 生的散射光并将它们汇集到光度计检测 器上。在整个浓度范围内，光度计检测 器的电压与气溶胶的质量浓度成正比。 电压乘以一个校正常数（转换系数K） 得到颗粒物的质量浓度，K值由测试气 溶胶的已知质量浓度与DUSTTRAK II的 电压响应比值确定。典型的测试气溶胶 是亚利桑那测试尘（或ISO12103-1的 A1测试尘）。

原理示意图

像光度计这类光散射仪器的电压响应与质量浓度是呈线性关系的。散射光的大小取决于气溶胶的粒径分布，折射率，形状因子和气溶胶的密度。校准过程中，根据光度计检测仪电压变化反映的校准气溶胶光散射响应强弱是与气溶胶的密度有关的。气溶胶的粒径分布也影响仪器的响应。可以利用基于Mie散射理论的一组复杂的方程通过数学建模的方法模拟颗粒物的光散射。对于不同特性气溶胶的仪器响应变化是市场上所有基于光度计测量方法的气溶胶监测仪的共同特性。

为了提高质量浓度的测量精度可以通过DUSTTRAK™II与采样称重方法的平行比对测试来修正校准系数。8530台式型的监测仪带有一个安装在光学检测室采样出口气路上的37mm采样滤盒，用户可以在没有外置采样泵和采样头时使用它来进行一个采样称重的比对分析。

DUSTTRAK™II气溶胶监测仪配有一套TSI设计的撞击式粒径切割器（PM1，PM2.5，呼吸性粉尘/PM4和PM10），用户根据需要可以进行不同粒径范围的采样检测。撞击式粒径切割器可以很容易的安装在DUSTTRAK™II的进样口上。对于呼吸性粉尘，同样提供了一个Dorr-Oliver旋风分离器作为标准附件。所有的TSI撞击式粒径切割器流量要求都是3.0L/min。Dorr-Oliver旋风分离器在推荐流量1.7L/min时可以达到4µm呼吸性粉尘的粒径切割效率。

TSI采用8587型参比光度计校准DUSTTRAK™II ，8587是采用ISO12103-1的A1测试尘（亚利桑那测试尘）经过重量法校对过的。测试尘具有很宽的粒径分布，覆盖了DUSTTRAK™II气溶胶监测仪全部粒径范围，而且代表了各类的环境气溶胶。

DUSTTRAK™II气溶胶监测仪内部的光学组件由于具有了鞘气保护系统而能够保持清洁。鞘气能够包裹待测气溶胶通过检测室，防止其在检测室内扩散并沉积在光学器件上。鞘气也能够提高仪器的响应时间。用户也能够配备用来定期更换的鞘气滤筒和主流量过滤器，以确保采样流量和鞘气流量恒定。在这些过滤器过度使用后，DUSTTRAK™II的固件会自动检测这些过滤器的使用寿命并警告用户及时更换它们。