概述

CPR-KA系列環(huán)境空氣自動監(jiān)測系統(tǒng)是基于定電位電解傳感器原理檢測污染氣體、光散射原理檢測粉塵，并結(jié)合國際上成熟的電子技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)研制、開發(fā)出來的產(chǎn)品。該系統(tǒng)符合國家對城市環(huán)境空氣自動監(jiān)測系統(tǒng)的各項技術(shù)指標要求，國產(chǎn)化程度高，具有較強的實用性和理想的性能價格比，可替代同類進口產(chǎn)品，是開展城市環(huán)境空氣自動監(jiān)測的理想儀器。

儀器可以同時監(jiān)測氣體和可吸入顆粒物濃度，在同一顯示屏顯示。一臺儀器可以同時監(jiān)測四種參數(shù)，該儀器工作方式為自動采樣自動分析，測量濃度直接在顯示屏上顯示，并自動計算日平均、月平均值，可以儲存30天的監(jiān)測數(shù)據(jù)（包括日平均、月平均值）。儀器帶USB、RS485數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存接口，可以將儲存的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存到計算機上。儀器設(shè)計為可充電鋰電池供電，也可以用AC220V供電，當使用AC220V供電時，同時也是給內(nèi)置鋰電池充電，當沒有AC220V電源時儀器會自動啟動鋰電池供電，這樣既可以作便攜式儀器使用，也可作為在線儀器使用。儀器體積小，并配備便攜式拉桿箱，便于可以移動式監(jiān)測。上位機軟件系統(tǒng)根據(jù)歷史記錄數(shù)據(jù)和分析結(jié)果預(yù)測、預(yù)報轄區(qū)環(huán)境污染狀況及發(fā)展趨勢，為有效控制轄區(qū)內(nèi)環(huán)境狀況提供科學(xué)依據(jù)。

系統(tǒng)組成

大氣污染物參數(shù)

二氧化硫、二氧化氮、可吸入顆粒物PM10(可擴展參數(shù):H2S、CO、O3、HF等其它有毒氣體)

現(xiàn)場校準設(shè)備

為了保證儀器的準確度，需要定期對儀器進行零點及量程校準。需要配備一套高精度配氣儀、標準氣體，零氣或零氣發(fā)生器；

上位機軟件（選配）

便攜式監(jiān)測儀的歷史數(shù)據(jù)可以通過USB導(dǎo)出轉(zhuǎn)存至電腦，上位機軟件完成統(tǒng)計報表、數(shù)據(jù)分析、制作曲線、打印等功能。

產(chǎn)品特點

• 結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，亦可作為便攜式儀器使用，也可自動在線連續(xù)監(jiān)測；
• 可以同時監(jiān)測氣體參數(shù)和可吸入顆粒物，并在屏幕上顯示出檢測值；
• 當作為便攜式儀器使用時，可連續(xù)自動采樣自動分析，摒棄了試劑配置→現(xiàn)場采樣→實驗室分析的傳統(tǒng)操作及大氣采樣器；
• 采用進口高靈敏度的傳感器，響應(yīng)速度快，分辨率高，線性好，檢測下限可達ppb級；
• 測量濃度值可以實現(xiàn)mg/m3、ppm、ppb單位的切換，同時有動態(tài)圖象顯示；
• 采用大屏幕圖形液晶顯示，可直觀動態(tài)顯示各種檢測數(shù)據(jù)、圖形、儀器工作狀態(tài)，提供全中文菜單和友好的人機對話界面；
• 應(yīng)用單片機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)相結(jié)合，采用數(shù)據(jù)存儲功能，不僅可提供方便的數(shù)據(jù)查詢方式；還可以通過USB接口將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存至計算機，利用配套的上位機軟件自動計算日平均值、月平均值、污染指數(shù)、生成各種圖形數(shù)據(jù)標，并進行打印；
• 采用機內(nèi)鋰電池供電或外接交流市電供電方式，如果外電源斷電后，設(shè)備內(nèi)的電池可供儀器可連續(xù)工作8小時；
• 性能穩(wěn)定、精確度高、操作方便、易于維護，具有掉電保護功能。
• 應(yīng)用領(lǐng)域：城市大氣環(huán)境監(jiān)測、企業(yè)環(huán)境監(jiān)測、工廠廠區(qū)無組織排放污染氣體監(jiān)測、應(yīng)急監(jiān)測環(huán)境評價監(jiān)測

氣體檢測部分工作原理

本儀器采用高靈敏度電化學(xué)傳感器原理，結(jié)合單片機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)，可以連續(xù)監(jiān)測大氣層中的SO2、NO2、O3、 CO、H2S、NH3、HF氣體，全面顯示需要的測量數(shù)據(jù)。首先由抽氣泵將環(huán)境空氣通過過濾器，經(jīng)流量調(diào)節(jié)器后分別以300ml/min的流量送到傳感器氣室，通過傳感器時所產(chǎn)生的信號經(jīng)放大、A/D轉(zhuǎn)換后，由微處理器進行采集、計算、數(shù)據(jù)處理，產(chǎn)生濃度結(jié)果數(shù)據(jù)，同時保存數(shù)據(jù)結(jié)果或通過RS485串行接口送至信息中心。

對于空氣中微量氣體的檢測，不同氣體之間的交叉干擾尤其突出，如處理不好，對測試結(jié)果會產(chǎn)生極大的影響。我們采用了兩項關(guān)鍵技術(shù)解決了此問題：一是采用面對環(huán)境空氣質(zhì)量專用傳感器；二是使用選擇性合適過濾器，由此使本系統(tǒng)監(jiān)測結(jié)果準確、可靠。

氣體傳感器的工作原理

傳感器通常由三個電極構(gòu)成，其中最主要的是工作電極。它通常是用一種具有催化活性的金屬，例如：鉑，將其噴鍍在一種透氣但是憎水的膜上做成。被測量的氣體擴散透過多孔的膜在其上進行氧化或還原反應(yīng)。其反應(yīng)的性質(zhì)以工作電極的熱力學(xué)電位和分析氣體的（氧化還原）性質(zhì)而定。氧化還原反應(yīng)中參加反應(yīng)的電子，流向（還原）或流出（氧化）工作電極，通過外電路成為傳感器的輸出信號。為了氧化還原反應(yīng)得以進行，工作電極的熱力學(xué)電位是一個極為重要的因素。參考電極則是為了提供電解中的工作電有一種穩(wěn)定的電位而設(shè)。參考電極通常需要保護，使之不暴露在樣氣中，這樣參考電極的熱力學(xué)電位就總是具有同一數(shù)值保持穩(wěn)定。此外，參考電極不允許有電流需要的第二電極，它的作用主要是允許電子進入或流出傳感器內(nèi)部。

控制工作電極電位和將信號電流轉(zhuǎn)換為電壓信號的電路稱之恒電位電路（或恒電位器）。工作電極的工作信號需經(jīng)運放U2轉(zhuǎn)換為電壓信號。電路同時保持工作電極的電壓使之處于其偏壓Vbias之值。參考電極電位與一個經(jīng)過仔細選擇的穩(wěn)定的輸入電壓Vbias比較后，線路中運放 U1在對電極產(chǎn)生一電壓信號，其大小正好是產(chǎn)生一個與工作電極電流相等相反的電流信號。同時恒電位電路使工作電極與參考電極之間保持一恒定的電位差（電壓）。

可吸入顆粒物檢測部分工作原理

采用激光光源，質(zhì)量濃度轉(zhuǎn)換系數(shù)不受顆粒物顏色的影響，內(nèi)裝光學(xué)標準散板,確保儀器高穩(wěn)定性。儀器設(shè)計了可更換的粒子切割器，實現(xiàn)了PM10、PM5、 PM2. 5 、 TSP多種粒子分離切割器 兼容。在線濾膜采樣器，實現(xiàn)了連續(xù)監(jiān)測粉塵濃度與濾膜采樣兼容，可以分析所收集到顆粒物的成份以及求出該場所的質(zhì)量濃度轉(zhuǎn)換系數(shù)K值。 設(shè)計了恒流控制器， 確保采樣流量恒定，切割曲線的正確。具有特別的保護氣幕，避免了粉塵對儀器核心部件—光學(xué)系統(tǒng)的污染，確保儀器高可靠性通過計算機軟件實現(xiàn)儀器零點自動調(diào)節(jié)，提高了儀器測量精度，方便了用戶使用。

控制流程圖

儀器的組成

1、采樣，2、信號轉(zhuǎn)換，3、信號處理，4、控制，5、存儲，6、輸出，7、電源

氣路部分

該部分由2個進氣管路，過濾器，泵，傳感器，流量調(diào)節(jié)器組成。其作用是由泵將待測氣體通過過濾器，采來送至傳感器，然后通過流量調(diào)節(jié)器排出尾氣。

信號轉(zhuǎn)換部分

該部分由氣體傳感器和溫度傳感器組成，其功能是將被測物濃度變成電信號。

信號處理部分

該部分由信號變換和控制兩部分組成。

信號變換

由氣體傳感器和溫度傳感器產(chǎn)生的電信號較小，并且和要求輸出的信號不成比例關(guān)系，必須經(jīng)放大后才能得到標準輸出信號及控制信號。信號經(jīng)處理后，輸出模擬信號0-2V（根據(jù)用戶要求可改變）。數(shù)字信號ppb或ug/m3供面板LED顯示，溫度信號經(jīng)變換后供控制和計算用。

控制部分

由于傳感器信號的輸出與溫度有關(guān)系，該儀器為提高準確度設(shè)計了溫度控制裝置，根據(jù)傳感器的溫度變化即調(diào)整制冷和制熱系統(tǒng)，保證了傳感器的使用狀態(tài)。控制部分還包括電源保護，開關(guān)，泵及標校整定電位趨，其作用是保證系統(tǒng)安全可靠。

輸出部分

該部分由模擬信號輸出和LED 數(shù)字輸出兩部分組成。

技術(shù)指標：

監(jiān)測參數(shù) 檢測范圍 分辨率
二氧化硫SO2 0-2ppm 0.001ppm
二氧化氮NO2 0-2ppm 0.001ppm
臭氧O3 0-5ppm 0.001ppm
一氧化碳CO 0-50ppm 0.1ppm
硫化氫H2S 0-2ppm 0.01ppm
氟化氫HF 0-2ppm 0.01ppm
其它氣體可以定做 客戶定制
可吸入顆粒物監(jiān)測參數(shù)：
監(jiān)測范圍 分辨率
0-100mg/m3(可選) 0.01 mg/m3
0-10mg/m3（可選） 0.001 mg/m3
PM10、PM5及PM2.5多種切割器共選擇
空氣質(zhì)量監(jiān)測儀其它性能指標：
工作溫度： 5-40oC
存儲溫度： -20-40oC
工作濕度： ≤15%-85%RH非冷凝
精 度： ±2%F.S
線 性： ±2%F.S
零 漂： ±2%F.S
量程零漂： ±2%F.S
響應(yīng)時間： <150s
傳感器工作壽命： >2年
氣體采樣流量： 300ml/min
粉塵采樣流量: 5.0L/min或600ml/min
采樣方式： 泵吸式
供電方式： 機內(nèi)鋰電池供電（3.6V*3）
外接交流電供電(AC220V 50Hz 1.0A)
通訊接口 RS485及USB數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存接口
電池充電時間： 10 小時
電池工作時間： 連續(xù) 8小時
整機重量： 15kg
外形尺寸： 300 x 260 x 490mm

儀器尺寸圖

上位機軟件界面