靜電顆粒檢測

車載顆粒物傳感器現(xiàn)狀機(jī)動(dòng)車排放顆粒物PM10中含量豐富的組分為OC、EC、NH4+、NO3－和SO42－;柴油車排放PM10中OC（有機(jī)碳）和EC（元素碳）的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為49.08%，是汽油車(38.38%)的1.3倍，汽油車的OC/EC(2.36)是柴油車(0.78)的3倍;汽油車排放PM10中的二次轉(zhuǎn)化產(chǎn)物(SO42－+NH4++NO3－)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為19.37%，是柴油車(3.57%)的5.4倍;汽油車排放NH+4是柴油車的5.3倍。北京市機(jī)動(dòng)車尾氣排放PM10組分特征研究中國環(huán)境監(jiān)測2014年8月北京市環(huán)境保護(hù)監(jiān)測中心，中國環(huán)境科學(xué)研究院汽車排放的氣體中包括一氧化碳、未燃凈的碳?xì)浠衔?、水、一氧化氮、氮、氫、硫以及各類微量元素如鉛、溴等。無鉛汽油采用可以使汽車廢氣中鉛含量大大降低。其它物質(zhì)的比例取決于發(fā)動(dòng)機(jī)的狀況和車輛的駕駛方式。一般來說,尾氣中水占13%,氫占1%～2%,一氧化氮占1%～5%。其余部分主要由碳?xì)浠衔锖脱趸M成,在汽車加速和空轉(zhuǎn)時(shí)以前者為主,減速和慢速行駛時(shí)以后者為主。尾氣氣體成分顆粒物成分因此，可確定尾氣中，氣體和顆粒物成分十分復(fù)雜。其中，顆粒物有機(jī)碳和元素碳所占比重較大（汽車38.38%左右）。一般利用尾氣中氧、碳?xì)浠衔餁怏w含量來判定發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒效率，因而考慮顆粒物傳感器應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)榄h(huán)境保護(hù)?；靹?dòng)車的污染排放根據(jù)國外相關(guān)文獻(xiàn),混合動(dòng)力汽車的燃油消耗指標(biāo)與裝備同類型發(fā)動(dòng)機(jī)的傳統(tǒng)汽車相比平均降低30%~40%,尾氣排放指標(biāo)平均降低50%~60%?；旌蟿?dòng)力客車的各種污染物排放因子均低于常規(guī)客車,其中HC和NOx排放因子為常規(guī)客車的85%,CO排放因子為常規(guī)客車的48.8%,PM排放因子僅為常規(guī)客車的22%。在尾氣檢測的同時(shí)記錄了混合動(dòng)力客車和常規(guī)客車的油耗數(shù)據(jù)?；旌蟿?dòng)力客車的油耗為常規(guī)客車的75.5%。因混動(dòng)車PM排放量較小，其研究價(jià)值可能因此降低，所以顆粒物傳感器并不只針對混動(dòng)車進(jìn)行檢測應(yīng)用。根據(jù)企業(yè)反饋信息，希望找到其他更迫切的檢測需求?；旌蟿?dòng)力客車與常規(guī)客車排放對比研究《汽車工程》,2010中國汽車技術(shù)研究中心常用針對顆粒物排放的傳感器及其原理透光式煙度計(jì)消光系數(shù)檢測法稀釋定容采樣系統(tǒng)定容取樣法柴油機(jī)顆粒物排放柴油機(jī)或汽油機(jī)顆粒物排放激光PM2.5傳感器空氣質(zhì)量檢測光散射法靜電除塵器火力發(fā)電廠等除塵檢測電暈+靜電空氣凈化器生活環(huán)境除塵濾網(wǎng)清除煙度法煙度法是通過測定尾氣煙度來簡單衡量微粒排放量，由于微粒質(zhì)量測試設(shè)備昂貴且費(fèi)時(shí)費(fèi)力，相對而言煙度法較為簡捷，因此煙度法在實(shí)車排放限值測試中應(yīng)用較廣。煙度計(jì)根據(jù)測量原理的不同通常分為三種：第一種為林格曼(Ringelmann)比色法。該方法是最初測定尾氣煙度所采用的一種目測方法，目前仍廣泛地用于鐵路機(jī)車和停港船舶黑煙排放的檢測；第二種是濾紙式煙度計(jì)，其基本原理是利用濾紙過濾一定量的排氣，通過光電效應(yīng)測得該濾紙被染黑的程度，即煙度值；第三種是透光式煙度計(jì)，其基本原理是將待測氣體連續(xù)不斷地導(dǎo)入有照射光的測量管，利用光電池檢出待測氣體的消光系數(shù)。我國現(xiàn)行的排放法規(guī)中采用消光系數(shù)評價(jià)和衡量柴油發(fā)動(dòng)機(jī)碳煙的排放量，即采用第三種煙度計(jì)-透光式煙度計(jì)進(jìn)行排放限值試驗(yàn)。這種煙度計(jì)具有在線瞬態(tài)測量的優(yōu)勢，但其很難準(zhǔn)確測量汽車排放中有害顆粒物的排放量。由于在低濃度范圍內(nèi)(≦10mg/m3)消光系數(shù)與質(zhì)量濃度并不成正比，因此透光式煙度計(jì)測量下限較高，和濾膜稱重法一樣，無法滿足裝有DPF等后處理裝置的低排放車輛的尾氣顆粒物測量。透光式煙度計(jì)稀釋定容采樣系統(tǒng)PM2.5粉塵傳感器工作原理采用激光散射原理：當(dāng)激光照射到通過檢測位置的顆粒物時(shí)會(huì)產(chǎn)生微弱的光散射，在特定方向上的光散射信號(hào)波形與顆粒直徑有關(guān)，通過不同粒徑的波形分類統(tǒng)計(jì)及換算公式可以得到不同粒徑的實(shí)時(shí)顆粒物的數(shù)量濃度，按照標(biāo)定方法得到跟官方單位統(tǒng)一的質(zhì)量濃度。靜電除塵器的工作原理是利用高壓電場使煙氣發(fā)生電離，氣流中的粉塵荷電在電場作用下與氣流分離。負(fù)極由不同斷面形狀的金屬導(dǎo)線制成，叫放電電極。正極由不同幾何形狀的金屬板制成，叫集塵電極。靜電除塵器的性能受粉塵性質(zhì)、設(shè)備構(gòu)造和煙氣流速等三個(gè)因素的影響。粉塵的比電阻是評價(jià)導(dǎo)電性的指標(biāo)，它對除塵效率有直接的影響。比電阻過低，塵粒難以保持在集塵電極上，致使其重返氣流。比電阻過高，到達(dá)集塵電極的塵粒電荷不易放出，在塵層之間形成電壓梯度會(huì)產(chǎn)生局部擊穿和放電現(xiàn)象。這些情況都會(huì)造成除塵效率下降。靜電除塵器空氣凈化器飛利浦家用型空氣凈化器AC4076芬蘭pegasor顆粒物傳感器測量原理：此傳感器的法拉第杯內(nèi)有電暈充電器，微粒在此法拉第杯內(nèi)被充電并被傳感器內(nèi)部的噴射稀釋器推動(dòng)。新鮮潔凈的空氣被鉑電暈針產(chǎn)生的大約2千伏高壓放電電離，正離子被推動(dòng)通過噴射器喉部，此處產(chǎn)生的負(fù)壓用于抽吸含有微粒的樣氣，噴射泵產(chǎn)生恒定的流量通過傳感器，此流量并不受廢氣管中的流量變化影響。在噴射泵后，紊流混合確保了離子、微粒及微粒表面一定數(shù)量離子沉積之間的最佳接觸。自由陽離子（不沉積在微粒表面）被來自中央電極的正捕集電壓從樣氣中去除，產(chǎn)生的電場推動(dòng)自由離子向傳感器壁聚集，此處僅僅離子化粒子離開傳感器。傳感器中的靜電計(jì)用于測量法拉第杯在充電前（進(jìn)口）與充電后（出口）的電流差，此差額與廢氣中微粒的質(zhì)量及數(shù)量濃度成比例。個(gè)例德國布倫瑞克工業(yè)大學(xué)相關(guān)工作個(gè)例諧振懸臂梁式光散射式金屬氧化物（檢測gas）煙度法分流/全流稀釋測量電暈-法拉第杯測量形式接觸測量非接觸測量（器件不易損壞）接觸測量非接觸接觸置換檢測時(shí)間非實(shí)時(shí)實(shí)時(shí)非實(shí)時(shí)實(shí)時(shí)非實(shí)時(shí)實(shí)時(shí)檢測精度檢測精度高分辨率0.01mg/m3，粒徑0.3-80um檢測精度高低濃度條件下檢測精度低濾紙有關(guān)精度高，粒徑幾nm-2.5um，1ug-250mg/m3結(jié)構(gòu)體積微米級59*45*20微米級395*136*285很大長度400mm工作條件需要激振需要光源需要加熱需預(yù)熱15min需要高壓電暈重復(fù)利用擦拭/溶液清洗可重復(fù)利用利用加熱實(shí)現(xiàn)吸附解吸人力擦拭需更換濾紙可重復(fù)利用問題須人力擦拭測量低/高濃度尾氣顆粒時(shí)存在較大誤差體積大，人力擦拭需更換濾紙結(jié)構(gòu)體積較大，需高壓電暈傳感器氣路系統(tǒng)