恒流式多項氣體采樣儀

商世華 周 芬

（武漢化工職業病防治研究所，湖北 武漢 430050）

恒流式多項氣體采樣儀

商世華 周 芬

（武漢化工職業病防治研究所，湖北 武漢 430050）

近年來，隨著經濟的發展，職業病成為嚴重威脅著我國廣大勞動者的自身心健康，制約了勞動力資源可持續發展的重要因素。對職業病危害因素的檢測也就成為重中之重，這款恒流式多項氣體采樣儀是我們自主研發的項目，現已申報國家專利，希望能為我國職業病防治工作多做貢獻。

恒流；多項；實時采集；首創

隨著社會經濟的不斷發展，科學技術的不斷進步，職業病的防治工作已是國家提到議事日程上的重要事件，因此，對從業者工作環境中的職業病危害因素的檢測和治理是職業病的防治工作中最重要的環節，目前大氣采樣器、粉塵采樣器品種繁多，但大多數已經不適合國家相關法律、法規的要求。向一機多用，智能化、多功能化方向技術革新和創新，已經成為發展趨勢和必然，根據這個發展的需求，我們自主研制了這款恒流式多項大氣采樣儀。

1.工作原理

目前對于大氣、粉塵、煙氣及TSP采樣器（總懸浮顆粒物采樣器簡稱），主要采集的項目有：各類粉塵、煙塵、煙氣、一氧化硫、硫化氫、氯氣、氯化氫、苯、甲苯、二甲苯、甲醛等。目前的工作方式是通過氣泵將工作環境中的大氣吸收的辦法進行采樣，粉塵是根據不同的類別使用不同濾膜，在一定的時間和流量下，采集的粉塵量。大氣中的有害氣體則是配制各種標準試劑，在一定的時間和流量下采集的量。通過分析計算得到結果。在采集過程中時間是標量，流量是一個變量，它要受到各種因素的影響，如：流量示值誤差、流量重復性、流量穩定性，采樣計時誤差、采樣體積差等。同時還有標準狀態下大氣壓和儀器測量前后的絕對壓力以及檢定環境下熱力學溫度。根據氣壓和溫度的變化，對測量流量示值或測量體積進行必要的修正換算成標準狀態下流量或體積。

大氣采樣器換算公式為：

式中：

QS—標準狀態下的流量；Q—實際流量；P—檢定環境大氣壓；Ps—標準下的大氣壓；PV—與檢定溫度相對應的水飽和蒸氣壓；Ts—標準狀態下熱力學溫度；T—檢定環境下熱力學溫度。

粉塵采樣器流量換算公式：

式中：

qv—采樣流量；q—實際流量；Ps—標準裝置內絕對壓力；PN—標準狀態下大氣壓；Pm—被檢儀器前氣體絕對壓力；TS—標準裝置內的氣體熱力學溫度；TN—標準狀態下氣體熱力學溫度；Tm—被檢儀器前氣體熱力學溫度。

對于相對采樣流量比較大，其溫度、壓力影響的修正值相對實際流量已經很小，可以不加以修正（相應規程也不做修正要求）。

根據相應（JG956—2000的大氣采樣器、JJG520—2005粉塵采樣器）規程要求：

流量示值誤差表示：

式中：

δQ—流量的求值誤差；Q—流量計示值；QS—標準流量值；—標準流量的均值；

因此在采樣過程中流量的恒定是決定采樣精確性的重要指標。

2.結構特點

綜上所述，在實際采樣過程中，氣體流量的穩定性和準確性決定了采樣的結果是否準確，目前常用的采樣器款式多樣，但大多數采樣器是依靠人工來調節轉子流量計的閥門來調節流量，以保證檢測氣體的流量在規定值的范圍內，但是人工無法做到實時調整流量來確保檢測氣體的流量恒定，并且還存在人眼的視角誤差。特別是在工作現場環境復雜，如：在空間狹小和有毒有害的環境中，更難以實現實時調整采樣器的流量。

而我們自主研發的恒流式多項氣體采樣儀，是通過應用計算機嵌入式系統開發相關應用程序來控制相關檢測、調節器件來實現恒流功能。同時通過不同功能的傳感器提供實時的大氣壓、溫度、濕度、風向、風速等相關參數，以確保采樣的精確性和可靠性。

恒流式多項氣體采樣儀的結構特點：采樣儀整體結構是參照人體頭部形狀設計而成，更能接近真人體位在工作環境中的狀態，正面參考人體面部結構設計，粉塵的短時采樣口設計在下部圓形單孔（如：口部），長時采樣口設計在中部圓形雙孔（如：鼻部），上部設計有單孔高清攝像頭（如：眼），左右兩個則面設計有大氣采樣口，單孔（如：耳），頂部有開孔用于實時的大氣壓、溫度、濕度、風速、風向采集裝置的升降，背面是采樣儀的核心部分，嵌入式系統和7"操作觸摸屏（如：大腦）。整個設計是以盡量模擬真人在不同工作環境下所能接觸的職業病有危害素的真實寫照，如圖1所示。

工作過程：

根據相關的檢測規范設置好采樣點，在作業者的下風向處架好設備，調整好高度，以粉塵短時采樣口與作業者在工作時的體位口的高度相同。采樣準備就緒。打開主機電源，頂部升起風向、風速、大氣壓、溫度、濕度檢測組件獲取相關數據，嵌入式系統開始工作，7"觸摸屏操作面板上顯示出日期、時間、溫度、濕度、大氣壓、風向、風速等信息。點擊進入操作菜單：（1）粉塵（長時）采樣，流量選擇：1～5L/min，時間設定：0～24h。（2）粉塵（短時）采樣，流量選擇：1～30L/min。時間設定：0～24h。（3）大氣采樣1，流量選擇：100mL～1L/min，時間設定：0～24h。（4）大氣采樣2，100mL～1L/min，時間設定：0～24h。根據需要采集的項目可以單項選擇操作，也可以組合選擇操作，每個操作過程都可以通過操作界面輸入項目名稱、點號等信息，設定完后，點擊開始，設備開始工作，嵌入式系統根據不同的設定流量和時間進行恒流控制操作并按設定時間停機，如遇堵塞情況主機會報警提示，粉塵采樣口在正面，在采樣過程中設備能自動跟隨風向的變化，來調整方向使設備正面始終迎著風向，以保證采樣的最佳性，同時設備正面的攝像頭能記錄下現場的實際情況，兩側是大氣采樣1、2口，可懸掛試劑瓶，整個采樣的數據可以通過USB接口存儲到移動存儲器上，還可以實現遠程遙控和傳輸。

圖1　

結語

本采樣器的投入實際應用將徹底改變職業衛生行業在職業病危害因素粉塵和大氣的采樣現狀，解決以前采樣器在職業病危害因素采樣過程中諸多不符合國家采樣規范要求的情況，從而更好地提高了職業衛生工作中對職業病危害因素采樣結果的可靠性和真實性，更提高了工作效率，為國家在職業病防治工作提供了可靠的數據，為減少職業病的危害做出貢獻。

［1］中華人民共和國職業病防治法［Z］.

［2］ JJG943-2011，總懸浮顆粒物采樣器［S］. HJ/T374-2007，總懸浮顆粒物采樣器技術要求及檢測方法［S］.

［3］ JJG956-2000，大氣采樣器［S］.

［4］ HJ/T375-2007，環境空氣采樣器技術要求及檢測方法［S］.

［5］ HJ/T93-2003，PM10采樣器技術要求及檢測方法［S］.

［6］趙霞.我國職業病現狀及調控策略的思考［J］.職業衛生與應急救援，2006（12）：12-15.

［4］樂端.我國職業病現狀及防治的社會學分析［J］.西南民族大學學報，2004（14）：123-124.

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