【摘 要】
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由于比表面积大的物理特性,病毒、细菌、重金属等有害物质极易吸附于PM2.5颗粒物表面。PM2.5达到一定浓度时,携带有害物质的细颗粒物经由呼吸道进入肺部,引发呼吸系统疾病、心血管系统疾病、代谢系统疾病等多种健康问题。随着物质生活水平的不断丰富,人们对室内空气质量的监测和控制要求也在逐渐提高,当前对于室内颗粒物的主要检测方法包括采样法与非采样法。采样法精度更高,检测结果更可靠,但由于民用建筑室内PM
【基金项目】
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国家十三五重点研发项目课题“建筑室内空气质量运维共性关键技术研究”(课题编号:2017YFC0702704);
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由于比表面积大的物理特性,病毒、细菌、重金属等有害物质极易吸附于PM2.5颗粒物表面。PM2.5达到一定浓度时,携带有害物质的细颗粒物经由呼吸道进入肺部,引发呼吸系统疾病、心血管系统疾病、代谢系统疾病等多种健康问题。随着物质生活水平的不断丰富,人们对室内空气质量的监测和控制要求也在逐渐提高,当前对于室内颗粒物的主要检测方法包括采样法与非采样法。采样法精度更高,检测结果更可靠,但由于民用建筑室内PM2.5实时监测应用项目的增多、点位的密布,此类方法显示出了经济、人力成本高、实时性差等问题。此外,采样的方法也不利于接入空气调节控制系统进行实时调控。而经济型激光散射法传感器的出现则为提供了一种经济性好、专业要求低、实时性好、有利于将室内环境监测与建筑智能化相结合的方案。目前民用建筑室内PM2.5监测传感器的应用规模逐渐增加。然而在实际应用中,漂移问题使得传感器准确性和可靠性大大降低。对长期漂移及以温湿度影响为主的短期漂移问题的解决,成为推动室内PM2.5监测技术应用的关键一步。当前对漂移问题的解决方案主要有硬件研发、信号降噪预处理、基准模型修正三种方法。由于研发成本较高且依赖于材料学科的突破,需要进行长期的科研规划,现阶段目前并不能及时满足人们的监测需求。而通过信号降噪预处理提升传感器准确性的方法发展尚不成熟,对传感器漂移的应用上仍停留在对定性判别的水平上,定量判断仍然缺乏有效手段。现阶段通过基准模型修正方法对漂移进行修正是在尽可能减少开发运维成本的基础上提升传感器准确性较为成熟的方案。本文通过基准模型修正方法对传感器的温湿度漂移进行研究。通过称重法方法对经济型激光散射法PM2.5传感器进行测试,设计了正交实验探索温度、相对温湿度、PM2.5浓度三种因素对传感器准确性的影响程度,找到相应的影响规律并对其进行修正。研究得出,在5~33℃范围内,温度不会造成传感器漂移,而PM2.5浓度以及相对湿度则对激光散射法PM2.5传感器准确性造成显著影响,需要进行修正。通过对PM2.5浓度单因素对传感器准确性影响的研究发现,经济型传感器值与高精度仪器值的比值与颗粒物浓度之间为线性关系。以此得出一种对经济型激光散射法颗粒物传感器的快速校正方法。此外,研究发现传感器值与参考值比值随相对湿度的变化关系为二次曲线,根据此规律建立了相对湿度补偿模型,经过验证模型能够较好的修正相对湿度对传感器造成的影响。
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