Устройство для отбора проб аэрозолей

Устройство для отбора проб аэрозолей представляет собой техническое средство, относящееся к области контроля загрязнений окружающей среды и предназначено для определения содержания аэрозольных загрязнений атмосферного воздуха, воздушной среды производственных и жилых помещений. Новым в устройстве является то, что осадитель частиц выполнен в виде пластины пьезоэлектрика, соединенной с цифровым индикатором, что позволяет осуществлять визуальный контроль массовой концентрации аэрозольных загрязнений в режиме реального времени - в течение всего процесса отбора проб.

Устройство для отбора проб аэрозолей представляет собой техническое средство, относящееся к области контроля загрязнений окружающей среды и предназначено для определения содержания аэрозольных загрязнений атмосферного воздуха, воздушной среды производственных и жилых помещений.

Известны устройства для отбора воздуха с целью определения содержания аэрозольных частиц, содержащее функциональный блок, в котором размещены аэрозольный фильтр, малогабаритный насос, механический счетчик прокачиваемого объема воздуха и блок автономного питания. Эти устройства используются лишь для отбора максимально разовых проб (в течение 20-30 мин), поскольку не обеспечивают постоянства потока прокачиваемого воздуха в течение длительного времени и не могут быть использованы в системах мониторинга (например, для непрерывного отбора среднесуточных проб).

Известно устройство для отбора проб аэрозолей AIR METRICS miniVOL (интернет-сайт компании AIR METRICS: http://www.airmetrics.com). содержащее импактор с пробозаборной трубкой и осадителем частиц, блок фильтрации с аэрозольным фильтром и фильтродержателем, блок аспирации с малогабаритным насосом и таймером, а также блок автономного питания.

Прибор выполнен портативным, удобным в обращении и является одним из лучших приборов этого типа. Поддержание постоянства скорости воздушного потока является необходимым условием для работы устройства в течение длительного времени. Оно может непрерывно работать в течение 24 час. Электропитание пробоотборника осуществляется съемным блоком батарей с зарядным устройством, которое обеспечивает достаточно быструю его подзарядку.

Импактор обеспечивает предварительную сепарацию частиц аэрозоля, а именно: на поверхности осадителя локализируются основная доля аэрозолей (90-95% по массе), а мелкая фракция частиц (микронный и субмикронный диапазон) улавливается аэрозольным фильтром.

Основным недостатком этого устройства являются то, что оно относится к пассивным технические средствам и не позволяет проводить контроль динамики

загрязнений воздушной среды в процессе отбора проб с выдачей данных о содержании аэрозолей в режиме реального времени.

На фиг.1 изображена блок-схема предлагаемого нами устройства. Оно содержит импактор 1, более подробно изображенный на фиг.2, с пробозоборной трубкой 2 и осадителем частиц 3, блок фильтрации 4 с аэрозольным фильтром 5 и фильтродержателем 6, блок аспирации 7 с малогабаритным насосом 8, ротаметром 9 и таймером 10, а также блок автономного питания 11.

Отличительной особенностью предлагаемого нами устройства является то, что осадитель частиц 3 выполнен в виде пластины пьезоэлектрика 12, соединенной с цифровым индикатором 13.

Устройство работает следующим образом: - Частицы аэрозоля системой аспирации направляются на поверхность пластины пьезоэлектрика, где, оседая, вызывают изменение собственной частоты колебаний пластины (Исаев Л.К. Контроль химических и биологических параметров окружающей среды. - Санкт-Петербург: Кристмасс ⁺, 1998. С.442-444.). Масса осевших частиц и собственная частота колебаний связаны следующей зависимостью:

f=f₁-f₂=-A/Sm, где

f₁ и f ₂ - частоты колебаний резонатора до и после осаждения частиц на поверхность пластины, Гц;

А=f₀²/N - массовая чувствительность резонатора, где

f ₀² - собственная частота колебаний резонатора, Гц;

- плотность материала пьезопластины, гр/м ³;

N - частотный коэффициент пластины резонатора, Гц;

S - площадь колеблющейся части пластины, см ²;

m - разница масс, гр.

Поскольку величины А, N и S постоянны для данной пластины пьезоэлектрика, то зависимость f, равная функции от m, оказывается линейной, благодаря чему увеличение концентрации аэрозольных загрязнений вызывает соответствующее уменьшение собственной частоты колебаний пластины, что постоянно (в течение всего процесса пробоотбора) регистрируется цифровым индикатором.

Предлагаемое устройство для отбора проб аэрозолей устраняет вышеуказанный недостаток известного устройства (прототипа) и позволяет осуществлять визуальный контроль массовой концентрации аэрозольных загрязнений в режиме реального времени - в течение всего процесса отбора проб, тем самым оно становится активным техническим средством контроля состояния воздушной среды.

Устройство для отбора проб аэрозолей, содержащее импактор с пробозаборной трубкой и осадителем частиц, блок фильтрации с аэрозольным фильтром и фильтродержателем, блок аспирации с малогабаритным насосом, ротаметром и таймером, а также блок автономного питания, отличающееся тем, что осадитель частиц импактора выполнен в виде пластины пьезоэлектрика, соединенной с цифровым индикатором.