关于粉尘浓度检测技术现状的探讨

王 欢

（1.中煤科工集团重庆研究院有限公司，重庆 400037；2.重庆安标检测研究院有限公司，重庆 401325）

引言

近些年，随着我国工业产业的大规模发展，导致粉尘污染日益严重，长时间在此环境工作的人员都会产生职业病，如由粉尘引发的尘肺病等。近年来，尘肺病发病率一直居高不下，甚至有增高趋势，结合卫生机构的数据来看，尘肺病在职业病中占据比例超过半数，同时煤炭、有色金属、机械建筑等行业患有尘肺病比例处于前列，但是现阶段的医学医疗水平无法治愈尘肺病。基于此，对粉尘浓度检测技术进行思考和研究有重要的价值。

1 粉尘的理化性质

粉尘理化性质主要是指粉尘在初始状态下具有的物理性质和化学性质，这些性质表现程度与粉尘本身及周围环境有关。具体来看，粉尘的物理性质主要包括密度性、分散度和湿润性等。其中的密度主要是指在既定的单位体积中含有粉尘的质量，可根据环境差异分为真密度和表观密度。而分散度是指粉尘颗粒的分布状态，对粉尘等颗粒物而言，分散度不会是一成不变的，在进行检测时会由于多种因素综合作用，导致粉尘颗粒处于移动状态。湿润性是指空气中的粉尘可以吸附水分而表现出来的性质，如果粉尘吸湿性比较高，则粉尘表现出来的粘附性也相对较高，反之则相反[1]。

2 我国现阶段常见的粉尘浓度检测技术

粉尘对人的健康、生命和财产安全有极大的危害性，因此，必须对粉尘浓度较高行业提高粉尘危害性认知、严格做好人员行为管控、按照标准要求做好防护、充分利用科技手段做好粉尘浓度检测。随着科技发展，越来越多等新技术理论应用在粉尘浓度检测上，且市场上也出现了很多准确度较高的检测仪器，例如微电脑粉尘仪、直读式粉尘仪等，这些工具为监测工作提供了便利。结合粉尘浓度检测技术发展情况，现阶段主要的测量技术包括滤膜称重测尘法、光散射原理测尘法、显微镜法、筛分法、细孔通过法和沉降法。在新技术的支持下，电荷感应式粉尘浓度检测技术、数字图像处理测量法以及色谱法和质谱法等技术也逐渐得到应用[2]。

3 现阶段的粉尘浓度检测技术阐述

3.1 电荷感应法粉尘浓度检测技术

此种方法的基本应用原理是带电粉尘颗粒经过金属棒状电极时，会发生电荷感应现象。粉尘颗粒接近金属电极时，可在颗粒靠近电极表面一侧感应出反相电荷，而此时同相电荷向远离颗粒一端移动。粉尘颗粒与电极越近，此时靠近颗粒一端电荷感应越多。当颗粒远离电极时，此时远端电荷逐渐向近端移动，在远端处感应到的电荷量逐渐下降。如果粉尘颗粒与电极检测区域相脱离，则电极表面的电荷量会回归原始状态，只有电极感应区域内再次出现粉尘颗粒物时才会发生变动。借助电荷感应原理，结合传感器技术，目前对感应式粉尘浓度传感器有了深入的研究，并逐渐得到应用[3]。

3.2 光散射法检测粉尘浓度技术

现阶段常用的光学检测方法中最常用的为Mie散射法，此种检测方法基本原理如下页图1 所示，主要通过光散射检测装置对粉尘浓度进行检测。光散射检测装置主要包括光发射单元激光器、透镜、光陷阱及光接收器等，通过这些部件可有效检测粉尘浓度。具体应用原理为：当有粉尘存在于光敏感区域时，激光器发射出来的光受到粉尘影响，散射到各个方向，此时球面聚光镜会尽可能收集散射的光，并将光传递给光接收器，在接收器中可感受到光的存在。借助光接收器，可将光转换成电信号，不同的粉尘浓度，光接收器将光转换的电信号存在差异。如果光敏感区域无粉尘时，激光发射器发射的光经过透镜后全部被光陷阱吸收，此时无法在光接收器上接收到光信息，从而可明显发现此时检测区域不存在粉尘。通过上述原理，可较为准确地获得粉尘浓度。

图1 光散射法检测粉尘浓度基本原理图

3.3 光散射法和电荷感应法融合的粉尘浓度检测技术

由光散射法和电荷感应法原理可知，光散射法适合低浓度粉尘检测工作，但对于高浓度粉尘存在不足。而电荷感应法在面对高浓度粉尘时具有优势，但对于低浓度粉尘检测存在误差或者标定分辨率方面存在局限。为了攻克这两种检测方法的局限性，相关人员提出了研制光散射子单元和电荷感应子单元，从而将两种检测技术融合，发挥最大化优势，提出一种新的粉尘浓度检测技术，此方法最大化发挥了光散射法和电荷感应法的优点，通过电子元件的方式大幅度提升了检测准确率[4]。

3.4 直读式粉尘浓度检测技术

直读式粉尘检测技术应用较为广泛，主要是对空气中的粉尘浓度进行检测，以直读式粉尘浓度检测仪为主要工具，按照相关要求操作可保证检测结果具有可信度，同时此仪器操作简便，最终的检测结果可直接呈现在显示器上，便于相关人员观察和记录。直读式粉尘浓度检测仪器由暗室、红外线发射管、气泵及电池装置等几部分组成。相较其他检测技术而言，该检测仪具备携带方便、操作简单等优势。直读式粉尘检测仪使用之前，需要对仪器进行准确度检测，有两种校准方式：一是基准校验法，采取滤膜称重的方式对仪器进行标定，同时打开被校准的直读式粉尘检测仪和标准滤膜粉尘采样器，确保两者在同一地点、同一时间开展工作，然后采取称重法确定粉尘浓度，最终两个仪器数值一致，则表示直读式粉尘检测仪标准，否则，需要进行校准。二是比较校对法，利用已经得到校准、结果准确的直读式粉尘检测仪作为参照，同基准校验法相似，也是让两个仪器在同一地点、同一时间进行检测，最终以结果判定待检验仪器的精准度。经过校验的仪器具有精确检测粉尘浓度的功能，在正常应用情况下，只要仪器不存在问题，均能有效检测出粉尘浓度。

4 粉尘浓度检测技术存在的缺陷及改进策略

结合当前粉尘浓度检测实际工作环境分析，多数情况下检测环境恶劣，存在各种各样的挑战，同时不同情况下粉尘的粒径等存在差异，这导致粉尘浓度检测仪器的实际工作环境较实验室测试场景存在差异，很多在实验室中通过检测合格的仪器，在实际应用时却会存在不足，部分设备无法充分发挥优势等。上述因素的存在，对粉尘浓度检测技术提出了新的要求，因此科学利用先进技术和新理论，综合考虑粉尘理化性质，合理进行优化革新，促进检测设备更新换代有重要作用。目前很多人员针对粉尘浓度检测技术进行深入思考，从粉尘性质方面入手，探索研究新型检测设备，另外研究提升现有仪器清洁工作质量的方法，从这两方面共同进行思考，为粉尘浓度检测工作进一步发展提供了助力[5]。

4.1 对现有原理进行深度剖析

例如对于光散射检测法进行研究，探究改良手段，对β 射线原理测尘法进行掌握，结合当前我国β 射线源的供应商比较少的限制条件进行分析，力求探究出解决策略。

4.2 对仪器清洁功能进行适当的改进

对于现存的仪器难以清洁问题及粉尘吸附在仪器上面问题进行研究，探究解决粉尘吸附的方法策略。目前主要采取及时对元件进行校对、对仪器进行定期检查和定期维护等手段，保证仪器检测灵敏度和检测准确度。

4.3 企业员工做好培训工作

与粉尘长期相接接触的企业应针对性地做好员工培训活动，对于新入职员工应重点强调安全问题。在上岗之前，需要充分掌握专业知识及相关技能，并进行相应的考核，只有经过考核合格才能上岗工作。日常工作要做好检查、巡视，对发现的隐患要及时进行处理解决，定期组织员工参与安全讲座，让员工真正认识到粉尘浓度检测工作的价值。

5 结语

目前随着我国粉尘浓度检测技术的不断发展，新技术、新产品不断出现，科学利用检测技术、加强粉尘浓度检测、提升检测工作准确度和精确度，可有效保护工作人员生命健康安全，降低安全事故发生概率，为企业发展营造安全、稳定的环境。