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，并結合國際上成熟的電子技術和網絡通訊技術研制、開發(fā)出來的產品。該系統(tǒng)符合國家對城市環(huán)境空氣自動監(jiān)測系統(tǒng)的各項技術指標要求，國產化程度高，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，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)測數據（包括日平均、月平均值）。儀器帶USB、RS485數據轉存接口，可以將儲存的數據轉存到計算機上。儀器設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)根據歷史記錄數據和分析結果預測、預報轄區(qū)環(huán)境污染狀況及發(fā)展趨勢，為有效控制轄區(qū)內環(huán)境狀況提供科學依據。
系統(tǒng)組成
- 大氣污染物參數
- 二氧化硫、二氧化氮、可吸入顆粒物PM10(可擴展參數:H2S、CO、O3、HF等其它有毒氣體)
- 現(xiàn)場校準設備
- 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)測儀的歷史數據可以通過USB導出轉存至電腦，上位機軟件完成統(tǒng)計報表、數據分析、制作曲線、打印等功能。
產品特點
- 結構設計合理，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)顯示各種檢測數據、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；
- 應用單片機技術和網絡通訊技術相結合，采用數據存儲功能，不僅可提供方便的數據查詢方式；還可以通過USB接口將數據轉存至計算機，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、生成各種圖形數據標，并進行打印；
- 采用機內鋰電池供電或外接交流市電供電方式，如果外電源斷電后，設備內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。
- 應用領域：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傳感器原理，結合單片機技術和網絡通訊技術，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據。首先由抽氣泵將環(huán)境空氣通過過濾器，經流量調節(jié)器后分別以300ml/min的流量送到傳感器氣室，通過傳感器時所產生的信號經放大、A/D轉換后，由微處理器進行采集、計算、數據處理，產生濃度結果數據，同時保存數據結果或通過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，對測試結果會產生極大的影響。我們采用了兩項關鍵技術解決了此問題：一是采用面對環(huán)境空氣質量專用傳感器；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。其反應的性質以工作電極的熱力學電位和分析氣體的（氧化還原）性質而定。氧化還原反應中參加反應的電子，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。為了氧化還原反應得以進行，工作電極的熱力學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。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電位就總是具有同一數值保持穩(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部。
控制工作電極電位和將信號電流轉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運放U2轉換為電壓信號。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在對電極產生一電壓信號，其大小正好是產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，質量濃度轉換系數不受顆粒物顏色的影響，內裝光學標準散板,確保儀器高穩(wěn)定性。儀器設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量濃度轉換系數K值。 設計了恒流控制器， 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，然后通過流量調節(jié)器排出尾氣。
- 信號轉換部分
- 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生的電信號較小，并且和要求輸出的信號不成比例關系，必須經放大后才能得到標準輸出信號及控制信號。信號經處理后，輸出模擬信號0-2V（根據用戶要求可改變）。數字信號ppb或ug/m3供面板LED顯示，溫度信號經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系，該儀器為提高準確度設計了溫度控制裝置，根據傳感器的溫度變化即調整制冷和制熱系統(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，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 數字輸出兩部分組成。
技術指標：
監(jiān)測參數 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：
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數據轉存接口
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
