日本柴田SIBATA粉尘仪PM2.5环境设备的工作原理

更新时间：2025-12-02 点击次数：33

日本柴田科学（SIBATA）的PM2.5粉尘仪（如LD-5R、FLD-1等型号）是一款基于激光光散射法的精密环境监测设备。其核心工作原理并非直接“称重"，而是通过测量粉尘颗粒对激光的散射光强度来实时、快速地推算出空气中PM2.5的质量浓度。

该技术基于“米氏散射"理论，具体流程如下：

采样与切割：内置抽气泵以恒定流量（例如1.7 L/min）吸入环境空气。空气首先通过一个PM2.5旋风切割器，利用离心力分离并剔除空气动力学直径大于2.5微米的大颗粒，确保进入检测腔的均为需要监测的细颗粒物。
激光照射：经过切割的含尘气流进入光学检测腔，受到激光二极管（通常波长650nm）的照射。
信号采集与转换：粉尘颗粒被激光照射后会产生散射光。仪器在特定角度（如90°）设置高灵敏度光电探测器来捕捉这些散射光。散射光强度与颗粒物的浓度和大小相关，光信号被转换为电脉冲信号。
浓度计算：内置处理器根据脉冲计数率和预设的算法模型（需使用标准粒子进行校准），将信号实时计算并显示为质量浓度值（单位：mg/m³ 或 μg/m³）。

为了在不同环境下获得可靠数据，柴田粉尘仪采用了多项独特技术：

鞘气保护系统：这是其型号（如FLD-1， LD-5D）的核心技术。系统将一部分吸入的空气过滤成洁净的“鞘气"，使其在光学检测窗周围形成一道保护气幕。这道气幕能有效防止粉尘直接污染核心的激光发射器和接收透镜，从而在高浓度粉尘环境中也能长期稳定工作，极大减少了维护需求。
动态加热除湿系统：主要见于户外监测型号（如FLD-1）。采样管路内置加热器，可对湿空气进行加热，防止水汽在镜片上凝结干扰光路，有效消除了高湿度环境对测量结果的负面影响。
智能校准与数据处理：设备具备自动零点校准（BG取消）和量程检查（SPAN）功能，确保测量精度。同时，它能存储大量数据（如LD-5R可记录60，000个数据点），并通过USB等接口传输至电脑，方便后续分析。

柴田针对不同应用场景推出了多种型号，其主要区别如下：

型号	核心特点	典型应用场景
LD-5R	便携式设计，使用干电池或交流电，可选配PM2.5切割头，适合移动巡检和短时测量。	室内环境质量评估（学校、办公室）、建筑施工现场巡检、职业卫生现场调查。
LD-5D	高浓度环境专用，测量上限可达100mg/m³，强化了鞘气保护和大容量过滤器，专为环境设计。	隧道施工、矿山、采石场、水泥厂等高粉尘浓度的工业场所。
FLD-1	户外连续在线监测系统，内置除湿加热器，防护等级达IP54，可集成气象传感器并远程传输数据。	工厂边界、建筑工地、垃圾处理场等需要24小时无人值守监测和联网报警的户外固定点。

总的来说，日本柴田SIBATA粉尘仪通过激光光散射原理实现PM2.5的快速测量，并依靠鞘气保护和动态除湿等技术来保证在不同复杂环境下的测量精度和仪器耐用性，满足从便携巡检到固定式在线监控的多样化需求。