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专利号: 202310122670X
申请人: 中国矿业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-14
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种基于光散射穿戴式总尘和呼尘同步实时监测仪,其特征在于,包括气流吸入及粉尘稀释系统、光学检测系统、数据处理及控制系统和气流排出系统;

所述气流吸入及粉尘稀释系统包括水平管路、折弯稀释管路、粉尘传输管路、过滤器一和两个压力传感器,水平管路一端设有粉尘气流收集口、另一端与折弯稀释管路一端连通,过滤器一装在水平管路和折弯稀释管路的连接处,用于对经过水平管路的粉尘气流进行过滤后形成稀释气流排入折弯稀释管路;两个压力传感器分别装在过滤器一的进口和出口处,分别对过滤器一进口处的气压值和出口处的气压值进行实时检测;所述粉尘传输管路一端与水平管路侧部连通、且粉尘传输管路与水平管路相互垂直,粉尘传输管路另一端穿过折弯稀释管路侧壁伸入其内部,且粉尘传输管路另一端和折弯稀释管路另一端呈同心圆布设;

所述光学检测系统为光散射式检测仪,粉尘传输管路另一端和折弯稀释管路另一端均与光散射式检测仪的进气口连通;光散射式检测仪对采集的粉尘气流进行粉尘浓度检测,并输出总尘和呼尘对应的电信号;

所述气流排出系统包括排出管路、抽气泵和过滤器二,排出管路一端与光散射式检测仪的排气口连通,排出管路另一端与抽气泵连通,过滤器二装在排出管路上,抽气泵将光散射式检测仪内的粉尘气流抽出,并经过过滤器二的过滤后排出;

所述数据处理及控制系统用于获取两个压力传感器检测数据,经过计算获得实时压差值,进而确定实时稀释倍数;并且数据处理及控制系统能接收光学检测系统传递给的总尘和呼尘对应的电信号,最终计算出粉尘气流中总尘和呼尘浓度值。

2.根据权利要求1所述基于光散射穿戴式总尘和呼尘同步实时监测仪,其特征在于,所述过滤器一和过滤器二均为HEPA过滤器。

3.根据权利要求1所述基于光散射穿戴式总尘和呼尘同步实时监测仪,其特征在于,所述水平管路和折弯稀释管路的管径相同。

4.根据权利要求1所述基于光散射穿戴式总尘和呼尘同步实时监测仪,其特征在于,所述光散射式检测仪包括激光源、光学透镜一、光学透镜二、光电传感器、光阱、检测管路和光学腔体,激光源、光学透镜一和光阱装在光学腔体内,检测管路装在光学腔体侧部,光学透镜二和光电传感器均装在检测管路内,进行粉尘浓度检测时,激光源将激光通过光学透镜一透射至粉尘气流上发生散射,光电传感器通过光学透镜二获得散射的光信号,从而输出总尘和呼尘对应的电信号。

5.根据权利要求1所述基于光散射穿戴式总尘和呼尘同步实时监测仪,其特征在于,所述数据处理及控制系统为计算机。

6.一种根据权利要求4所述基于光散射穿戴式总尘和呼尘同步实时监测仪的工作方法,其特征在于,具体步骤为:

步骤一、将本监测仪穿戴在工作人员身上,并提前测定两个压力传感器之间压差的初始值Δpinitial,同时在数据处理及控制系统内设定浓度接触阈值,完成装置的初始设置;

步骤二、工作人员在需要粉尘浓度检测的环境开始进行正常生产工作时,数据处理及控制系统控制抽气泵开始启动,其使得排出管路、光散射式检测仪、水平管路、折弯稀释管路和粉尘传输管路均产生负压,此时环境内的粉尘气流从粉尘气流收集口进入水平管路内,并分成两路,其中一路进入粉尘传输管路直达光散射式检测仪内,另一路经过过滤器一形成洁净气体,作为稀释气流,并通过折弯稀释管路进入光散射式检测仪内,由于粉尘传输管路另一端和折弯稀释管路另一端呈同心圆布设,使稀释气流在进入光散射检测仪后在粉尘气流周围形成一个环形保护套结构,其不仅能对处于中心的粉尘气流进行稀释,而且能防止粉尘气流分散在检测仪内,同时两个压力传感器将各自实时的检测值反馈给数据处理′及控制系统,数据处理及控制系统根据实时压差值计算出进入粉尘传输管路内的流量Q ,由于总流量Q不变,则能得出稀释气流量,进而确定实时稀释倍数并对初始稀释倍数进行调整,待稳定后光散射式检测仪对粉尘气流进行光散射粉尘浓度检测,并输出总尘和呼尘对应的电信号反馈给数据处理及控制系统;

步骤三、数据处理及控制系统将获得的总尘和呼尘对应的电信号,结合当前的实时压差值,采用如下公式进行计算:

式中:C总—总尘的浓度值;C呼—呼尘的浓度值;K1—总尘的电压转换系数;K2—呼尘的电压转换系数;U1—光电传感器检测的总尘信号值;U2—光电传感器检测的呼尘信号值;Δp—实时检测的压差数值;Δpinitial—初始时过滤器两侧压差;α为过滤器管路和水平总管路的流量比例系数;

通过上述公式最终计算出粉尘气流中总尘和呼尘浓度值;

步骤四、将步骤三计算获得的粉尘气流中总尘和呼尘浓度值均与浓度接触阈值进行比较,若均为超过阈值,则继续重复步骤二和三进行后续粉尘浓度监测;若其中之一超过阈值,则数据处理及控制系统发出预警提示,使工作人员及时知晓当前工作场所粉尘浓度超标,便于工作人员及时采取措施。