日本柴田SIBATA粉塵儀PM2.5環境設備的工作原理

更新時間：2025-12-02 點擊次數：91

日本柴田科學（SIBATA）的PM2.5粉塵儀（如LD-5R、FLD-1等型號）是一款基于激光光散射法的精密環境監測設備。其核心工作原理并非直接“稱重"，而是通過測量粉塵顆粒對激光的散射光強度來實時、快速地推算出空氣中PM2.5的質量濃度。

該技術基于“米氏散射"理論，具體流程如下：

采樣與切割：內置抽氣泵以恒定流量（例如1.7 L/min）吸入環境空氣。空氣首先通過一個PM2.5旋風切割器，利用離心力分離并剔除空氣動力學直徑大于2.5微米的大顆粒，確保進入檢測腔的均為需要監測的細顆粒物。
激光照射：經過切割的含塵氣流進入光學檢測腔，受到激光二極管（通常波長650nm）的照射。
信號采集與轉換：粉塵顆粒被激光照射后會產生散射光。儀器在特定角度（如90°）設置高靈敏度光電探測器來捕捉這些散射光。散射光強度與顆粒物的濃度和大小相關，光信號被轉換為電脈沖信號。
濃度計算：內置處理器根據脈沖計數率和預設的算法模型（需使用標準粒子進行校準），將信號實時計算并顯示為質量濃度值（單位：mg/m3 或 μg/m3）。

為了在不同環境下獲得可靠數據，柴田粉塵儀采用了多項獨特技術：

鞘氣保護系統：這是其型號（如FLD-1， LD-5D）的核心技術。系統將一部分吸入的空氣過濾成潔凈的“鞘氣"，使其在光學檢測窗周圍形成一道保護氣幕。這道氣幕能有效防止粉塵直接污染核心的激光發射器和接收透鏡，從而在高濃度粉塵環境中也能長期穩定工作，極大減少了維護需求。
動態加熱除濕系統：主要見于戶外監測型號（如FLD-1）。采樣管路內置加熱器，可對濕空氣進行加熱，防止水汽在鏡片上凝結干擾光路，有效消除了高濕度環境對測量結果的負面影響。
智能校準與數據處理：設備具備自動零點校準（BG取消）和量程檢查（SPAN）功能，確保測量精度。同時，它能存儲大量數據（如LD-5R可記錄60，000個數據點），并通過USB等接口傳輸至電腦，方便后續分析。

柴田針對不同應用場景推出了多種型號，其主要區別如下：

型號	核心特點	典型應用場景
LD-5R	便攜式設計，使用干電池或交流電，可選配PM2.5切割頭，適合移動巡檢和短時測量。	室內環境質量評估（學校、辦公室）、建筑施工現場巡檢、職業衛生現場調查。
LD-5D	高濃度環境專用，測量上限可達100mg/m3，強化了鞘氣保護和大容量過濾器，專為環境設計。	隧道施工、礦山、采石場、水泥廠等高粉塵濃度的工業場所。
FLD-1	戶外連續在線監測系統，內置除濕加熱器，防護等級達IP54，可集成氣象傳感器并遠程傳輸數據。	工廠邊界、建筑工地、垃圾處理場等需要24小時無人值守監測和聯網報警的戶外固定點。

總的來說，日本柴田SIBATA粉塵儀通過激光光散射原理實現PM2.5的快速測量，并依靠鞘氣保護和動態除濕等技術來保證在不同復雜環境下的測量精度和儀器耐用性，滿足從便攜巡檢到固定式在線監控的多樣化需求。