塵埃粒子計（jì）數器的基本知識

塵埃粒子（zǐ）計數器的基本知識

塵（chén）埃（āi）粒（lì）子計數器的原理、應用及組成

1.引言 
目（mù）前塵埃粒子計數器的用戶越來越多，廣泛應（yīng）用於醫藥、電子、精（jīng）密機械（xiè）、彩管製造、微生物等行（háng）業中，實現對各種潔淨等級的工作台、淨（jìng）化（huà）室、淨化車間的淨化效果、潔淨級別進行監控，以確（què）保產品的質量。 
塵埃粒子計（jì）數（shù）器是用來測量空氣中微粒的數量（liàng）及大小的儀器，從而（ér）為（wéi）空氣潔淨度的評定提供依據。常見的塵埃粒子計數器是光散射式（DAPC）的（de），測量粒徑範圍0.1-10μm，此外還有凝聚核式的塵埃（āi）粒子計數器（CNC），可（kě）測量（liàng）尺寸更小（xiǎo）的塵埃粒子（zǐ）。本文將介紹光散射式塵埃粒子計數器。

2.工作原理 
基本原理是光學傳感器的探測激光經塵埃粒子散射後被（bèi）光敏元件接收（shōu）並（bìng）產生脈（mò）衝信號（hào），該脈衝信號被輸出（chū）並放（fàng）大，然後進行數字信號處理（lǐ），通過（guò）與標準粒子信號（hào）進行比較，將對（duì）比結（jié）果用不同的參數表示出來。空氣中的微粒在光的照（zhào）射下會發生散射，這種現象（xiàng）叫光散射。光散（sàn）射和微（wēi）粒大小、光波波長、微粒折射（shè）率及微粒對光的吸收特性（xìng）等因素有關。但是就散射光（guāng）強度和微粒大小而言，有一個基本規律，就是微（wēi）粒散射光的強度隨微粒（lì）的表麵積增加而增大。這樣隻要測定散射光的強度就可推知微粒的大小，實際上，每個粒子產生的散射光強度很弱，是一個很小的光脈衝，需要通（tōng）過（guò）光電轉（zhuǎn）換器的（de）放大作用，把（bǎ）光脈衝轉化為信（xìn）號幅度較（jiào）大的電脈衝（chōng），然後再經過電子線路的進一步放大和甄別，從而完成對大量（liàng）電脈衝的計數工作。此時，電脈（mò）衝數量對應於微粒的個數，電脈衝的幅度對應於微粒（lì）的大小。

3.光散（sàn）射式粒子計數器的基本原理

3.1光源 
光源是塵埃粒（lì）子數器的關鍵部件，對儀器的性能影響很大。光源要求穩定性高（gāo）、壽命長、不（bú）受幹擾。 
光源有普通光源和激光光源兩種。普（pǔ）通光源為碘（diǎn）鎢燈（dēng），體積大、發熱量高、壽命短（duǎn），開機後需要預熱。激光（guāng）光源為激光器，體積小、穩定性高、壽命（mìng）長，常與（yǔ）檢測腔（qiāng）及光檢測器做成一體，組成傳感（gǎn）器。常見的（de）激光光（guāng）源有HeNe激光器、激光二（èr）極管。 
采用普通光源的塵埃粒子計數器對0.3μm以下（xià）的微粒信號響應很低，其信（xìn）號幅度與計數器本身的噪聲幅度相差無（wú）幾，信號很難從噪聲中檢測出來。此（cǐ）類儀器雖然標有0.3μm這一通道（dào），但隻適於測定大（dà）於0.3μm特別（bié）是0.5μm以上的微粒。 
由（yóu）於激光的單色性好（hǎo），光能量集中穩定，所以采用激光光源的塵埃粒子計（jì）數器其傳感器有較高的信噪比，此類儀器有些能檢測到0.1μm的微粒。

3.2測量腔 
測量腔是進行微粒觀測的空間，被采集的空氣要從測量腔內穿過。儀器的光學係統使光源經透鏡、狹縫照射到測量腔中，形成一個體積約幾個（gè）立方（fāng）毫米（mǐ）的光敏（mǐn）感區。當空氣中的塵埃通過光敏感區時，會散射出一部（bù）分光能量，被與入射光成一角度（90度或70度）的集光（guāng）透鏡收集，再投射到光檢測器（qì）上。

3.3光檢測器 
光檢（jiǎn）測器是（shì）將散射光能量（liàng）轉換為（wéi）電信號的光（guāng）電轉（zhuǎn）換器件。塵埃粒子計數器中最常（cháng）用（yòng）的光檢測器是光電倍增管和光（guāng）電二極管。 
光電倍增管把光電子放大（dà）幾萬倍後轉（zhuǎn）換成幾個毫伏到幾十（shí）毫伏的電信（xìn）號，具有光譜線（xiàn）性好、響應時間快、暗電流小的優點，缺點是體積大。光電倍增管工作時需加上幾百伏特（tè）的負高壓，儀器中有相應的高壓產生電（diàn）路，在對儀器進行調試或（huò）校準時應注意（yì）安全。 
光（guāng）電二（èr）極管是一種（zhǒng）受到光照後能產生電子的半導體元件，具（jù）有（yǒu）體積小、外圍（wéi）電路簡單的特（tè）點，常與（yǔ）檢測腔做成（chéng）一體。

3.4流量監控 
塵埃粒子計數器的（de）采樣流量（liàng）一般為2.83L/min或28.3L/min，進口儀器常標識為（wéi）0.1cfm（立方英尺每分鍾）或1cfm，主要是為了便於進（jìn）行符（fú）合（hé）Fed-Std-209E的潔淨度的計算（suàn）。 
大（dà）流量的采樣（28.3L/min）更能準確地反映空氣的潔淨狀況，但使最大采樣濃度降低（dī）。

3.5氣泵（bèng）及（jí）過濾器 
氣泵位於儀器內部（bù），使儀器產生采樣流量。氣泵要求噪音低、振動小、產生的氣流穩（wěn）定。過（guò）濾器應能（néng）過濾掉（diào）0.3μm以上的微粒，以免從（cóng）儀器排（pái）出的空氣對潔淨區產生影響（xiǎng）。

3.6電路係統 
不同粒（lì）徑大小（xiǎo）的粒子經塵埃粒（lì）子計數器的光電係統轉換後，會產生不同幅度（電壓）的電脈衝信號，粒徑越大，脈衝電壓越高。信號電壓與粒徑之間的關係，也（yě）叫轉換靈敏度。對於（yú）給（gěi）定的塵埃粒子計數器，粒徑大小與脈衝電（diàn）壓是一一對應的，例如某台塵埃粒子計數器的轉換靈（líng）敏度為0.3μm對應69mv，0.5μm對應531mv，1.0μm對應701mv等，若塵（chén）埃粒子計（jì）數（shù）器檢測到一個脈（mò）衝為100mv，則這個粒子（zǐ）的大小肯定大（dà）於0.3μm而小於（yú）0.5μm。 
塵埃粒子計數器是測量大（dà）於等於（yú）某一粒徑的粒子數量的儀器（qì），其內部電路就是統計大於等於某一電壓（yā）值的脈衝數量的電路（lù）。對於上段中的例子，測量空氣中大（dà）於等於0.3μm粒子的數量，在電路中就是統（tǒng）計大於等於69mv的脈（mò）衝的個數（shù），測量大於等於0.5μm粒子的數量，在電路中就是統計大於等於（yú）531mv的脈衝（chōng）的個數，依此類推。所以儀器對塵埃粒子（zǐ）的測量，主要靠轉換（huàn）靈敏度這（zhè）個參數。 
另外需要說明（míng）的（de）是，每（měi）台塵埃粒子計數器的轉（zhuǎn）換靈敏度（dù）均不同，在出廠時及以後須定期用標準粒子進行校準，以獲得最（zuì）佳轉換靈敏度值。 
電路係統就（jiù）是完成對（duì）脈衝信號的放大、甄別、計數的電（diàn）路。此外還包括電源、控（kòng）製、顯示、計算、打印（yìn）等電路。

使用粒子計數器的注（zhù）意事項.

1、當入口管被（bèi）蓋（gài）住或被堵塞，不要啟動計數儀。 
2、粒子計數器應該在潔淨環境下使用，以防止（zhǐ）對激光傳感器的損傷。 
3、不要測有可能產生反（fǎn）應的混（hún）合氣體（如氫氣和氧氣）。這此氣體也可能在計數器內產生爆炸（zhà）。測這些（xiē）氣體需（xū）與廠家聯係為取得更多的信息。 
4、沒有高壓減壓設備（如高壓擴散器）不要取樣壓縮空氣（qì），所有的顆粒計（jì）數儀被設（shè）計用於在一個（gè）大氣壓下操作。
5、水，溶液或其它液體都不能從入口管進入傳感器。 
6、顆粒計數儀主要（yào）用來測（cè）試淨化車間（jiān）幹淨的環境，當測的地方有鬆散顆粒的材質，灰塵源，噴霧處時，須最少保持距進口管至少十二英寸遠。以免以上的顆粒及液體汙染傳感器及管路。 
7、取樣時（shí），僻免取樣（yàng）從計數器本身排出來的或被計數（shù）器出來的氣體所汙染的氣體。 
8、在連接外置打印（yìn）機或連接外接溫濕度（dù）傳感器時（shí），需先關掉計數器（qì）；當（dāng）執行打印操作時（shí），打印機上須有打印紙，否則會（huì）損傷打（dǎ）印頭。