[0001] 本申请是以申请号为 201810251753.8， 申请日为 2018年 3月 26日的中国专利申请 为基础， 并主张其优先权， 该申请的全部内容在此作为整体引入本申请中 。

[0002] 技术领域

[0003] 本申请涉及空气检测技术领域， 更具体地涉及一种空气质量检测装置。

[0004] 背景技术

[0005] 随着工业发展推进了社会的现代文明， 也带来了相当程度的危害， 世界范围的 地区都遭到不同程度的污染， 而中国的环境问题也不容乐观。 随着我国在空气 污染防治方面力度的加大， 掌握各地环境污染程度显得尤为重要， 空气污染指 数过高会造成严重的危害， 则空气质量检测是非常必要的， 因空气中微小颗粒 物污染和重金属元素含量是检测空气污染指数 的重要因素， 因此对环境颗粒物 浓度和重金属元素的检测是十分迫切的。 目前， 国内外很多企业利用（3射线法和 X光谱分析法相结合在线检测空气中颗粒物浓� �和元素含量。 （3射线法和 X光谱 分析相结合的方法能在快速检测大气颗粒物浓 度的同时检测大气中重金属元素 含量， 为污染物溯源提供了科学依据。 但此种在线检测装置由于体积的限制一 般为柜式设备放于监测站中使用， 体积较大， 不便于携带， 不可随时测试不同 地区的空气质量， 即空气中颗粒物浓度和重金属含量。

[0006] 鉴于此， 有必要提供一种可随时测试不同地区的空气中 颗粒物浓度和重金属含 量的空气质量检测装置以解决上述缺陷。

[0007] 申请内容

[0008] 本申请所要解决的技术问题是提供一种可随时 测试不同地区的空气中颗粒物浓 度和重金属含量的空气质量检测装置。

[0009] 为解决上述技术问题， 本申请提供一种空气质量检测装置， 其包括有：

[0010] 主机， 包括有一壳体， 所述壳体上设有气路接口、 油路接口以及与空气连通的 用于收集空气样品的样品收集装置， 所述壳体内设置有与样品收集装置连通的 用于检测空气样品颗粒物浓度的浓度检测装置 及用于检测空气中元素种类及含 量的 X荧光检测组件， 且其内还设有一用于盛装散热油的油杯；

[0011] 散热装置， 通过油路接口连接至油杯及 X荧光检测组件中的 X射线管， 所述散 热装置包括有一外壳， 所述外壳内设有一散热组件以及油泵， 且所述散热组件 、 X射线管、 油泵以及油杯通过管路依次连接形成回路。

[0012] 其进一步技术方案为： 所述空气质量检测装置还包括有减震装置， 所述减震装 置包括橡胶垫及设置于所述橡胶垫下表面的弹 簧减震器， 所述主机固定在所述 橡胶垫上表面。

[0013] 其进一步技术方案为： 所述散热组件包括有一机壳， 所述机壳内安装有至少一 散热风扇。

[0014] 其进一步技术方案为： 所述浓度检测装置包括有第一腔室、 （3射线检测组件和 传送组件， 所述第一腔室与样品收集装置连通， 并在其下端面设有一第一通孔 ， 用于捕获空气样品中颗粒物的滤膜平铺在所述 第一腔室下端面， 所述（3射线检 测组件与所述第一腔室相邻， 其包括分别设置于所述滤膜两侧的（3射线放� �源及 （3闪烁探测器， 所述传送组件用于运送滤膜在所述第一腔室和 （3射线检测组件之 间平移。

[0015] 其进一步技术方案为： 所述传送组件包括有一用于卷收放滤膜的第一 纸带芯轴 、 一用于驱动所述第一纸带芯轴正反方向旋转的 第一驱动机构、 一用于卷收放 滤膜的第二纸带芯轴、 一用于驱动所述第二纸带芯轴正反方向旋转的 第二驱动 机构、 一设置于所述第一纸带芯轴和第二纸带芯轴之 间滤膜传送路径上的用于 支撑滤膜的计数轮和倒带轮组、 一对应设置于所述计数轮处用于检测所述计数 轮旋转圈数的检测传感器及一控制装置， 所述控制装置分别与所述检测传感器 、 第一驱动机构和第二驱动机构连接， 根据所述检测传感器的检测信号控制所 述第一驱动机构、 第二驱动机构的运作， 当滤膜卷绕在第一纸带芯轴上且第二 驱动机构驱动第二纸带芯轴正转时， 滤膜经计数轮和倒带轮组向第二纸带芯轴 的方向移动， 当检测传感器检测到计数轮旋转预设圈数时， 第二驱动机构停止 工作。

[0016] 其进一步技术方案为： 所述第二驱动机构与第一驱动机构结构相同， 所述第一 驱动机构包括电机、 与电机啮合的齿轮、 离合器以及阻尼器， 所述阻尼器套设 于离合器中的传动轴上， 所述离合器通过所述齿轮与所述电机连接， 且所述第 一纸带芯轴与所述传动轴连接； 所述倒带轮组包括第一倒带轮、 第二倒带轮以 及第三倒带轮， 当滤膜卷绕在第一纸带芯轴上且第二驱动机构 的电机工作时， 所述第二驱动机构驱动的第二纸带芯轴作为主 动齿轮， 所述第一纸带芯轴作为 从动齿轮， 所述滤膜依次经所述第一倒带轮、 计数轮、 第二倒带轮以及第三倒 带轮传送， 向所述第二纸带芯轴的方向移动。

[0017] 其进一步技术方案为： 所述第一驱动机构还包括有纸带压盖， 所述纸带压盖固 定安装在所述第一纸带芯轴上。

[0018] 其进一步技术方案为： 所述浓度检测装置还包括有密封组件， 所述密封组件位 于所述第一腔室下方， 该密封组件包括有第二腔室， 且其内设有第三驱动机构 ， 以驱动密封组件上下移动， 该第三驱动机构受控于所述控制装置， 所述第二 腔室上端面设有第二通孔， 当所述密封组件在第三驱动机构的驱动下向上 移动 直至将滤膜夹紧在其与第一腔室下端面之间时 ， 所述滤膜将第一通孔及第二通 孔封住， 此时进入第一腔室的空气穿过滤膜， 进入第二腔室， 空气中的颗粒物 被滤膜捕获。

[0019] 其进一步技术方案为： 所述第二通孔贯通所述第二腔室， 所述样品收集装置包 括有空气颗粒物切割器、 进气管、 出气管以及吸气泵， 所述空气颗粒物切割器 进气口与空气连通， 且通过进气管与所述第一腔室连通， 所述出气管连接于所 述第二腔室的第二通孔上， 所述吸气泵通过所述气路接口与所述出气管连 接。

[0020] 其进一步技术方案为： 所述空气颗粒物切割器为 PM2.5切割器。

[0021] 与现有技术相比， 本申请的空气质量检测装置中的主机连接有散 热装置以确保 其正常工作， 且其体积较小， 便于携带， 可作为车载仪器使用， 其不受地点限 制， 可随时将设备进行移动以在线检测不同地区的 空气中颗粒物浓度和重金属 含量， 即通过主机上设置的样品收集装置， 与样品收集装置连通的浓度检测装 置及 X荧光检测组件， 可检测空气样品颗粒物浓度和重金属含量， 且所述主机通 过油路接口与散热装置连接， 即通过管路将散热组件、 X射线管、 油泵以及油杯 依次连接形成回路， X射线管工作时， 油杯中的散热油灌满整个回路， 然后通过 油泵使得回路中的散热油循环流动， 并通过散热组件对散热油进行散热， 再通 过油泵将冷却的散热油泵入 X射线管， 以将 X射线管工作所产生的热量带走， 以 保证空气质量检测装置的正常工作。

[0022] 附图说明

[0023] 图 1是本申请空气质量检测装置中主机一具体实� �例的立体结构示意图。

[0024] 图 2是图 1所示主机的右视示意图。

[0025] 图 3是图 1所示主机的 A-A向的剖视图。

[0026] 图 4是图 2所示主机的 B-B向的剖视图。

[0027] 图 5是图 1所示主机中浓度检测装置及 X荧光检测组件的具体结构示意图。

[0028] 图 6是图 5所示装置的 C-C向的剖视图。

[0029] 图 7是本申请空气质量检测装置中散热装置一具� �实施例的后视示意图。

[0030] 图 8是图 7所示散热装置揭开顶盖的俯视示意图。

[0031] 图 9是图 7所示散热装置的右视示意图。

[0032] 图 10是图 9所示散热装置的 D-D向的剖视图。

[0033] 图 11是本申请空气质量检测装置中减震装置一具� ��实施例的立体结构示意图。

[0034] 具体实施方式

[0035] 为使本领域的普通技术人员更加清楚地理解本 申请的目的、 技术方案和优点， 以下结合附图和实施例对本申请做进一步的阐 述。

[0036] 图 1至图 11展示了本申请空气质量检测装置的一具体实� ��例。 在本实施例

[0037] 中， 所述空气质量检测装置包括有主机 1以及通过管路 44与所述主机 1连接的散 热装置 4; 所述主机 1包括有一壳体 30， 所述壳体 30上设有气路接口 31、 油路接 口 32以及与空气连通的用于收集空气样品的样品� ��集装置， 所述壳体 30内设置 有与样品收集装置连通的用于检测空气样品颗 粒物浓度的浓度检测装置 10及用 于检测空气中元素种类及含量的 X荧光检测组件 20, 且其内还设有一用于盛装散 热油的油杯 33 ; 所述散热装置 4包括有一外壳 41， 所述外壳 41内设有一散热组件 42以及油泵 43 , 所述外壳 41上设置有与主机 1壳体 30上的油路接口 32对应的接口 ， 通过该油路接口 32连接至油杯 33及 X荧光检测组件 20中的 X射线管 201， 且所述 散热组件 42、 X射线管 201、 油泵 43以及油杯 33通过管路 44依次连接形成回路。 优选地， 本实施例中， 所述空气质量检测装置还包括有减震装置 5 , 所述减震装 置 5包括橡胶垫 51及设置于所述橡胶垫 51下表面的弹簧减震器 52， 所述主机 1固 定在所述橡胶垫 51上表面。 基于上述设计， 本申请的空气质量检测装置中的主 机 1连接有散热装置 4以确保其正常工作， 且其体积较小， 便于携带， 可作为车 载仪器使用， 其不受地点限制， 可随时将设备进行移动以在线检测不同地区的 空气中颗粒物浓度和重金属含量， 且增加的减震装置 5可降低车辆颠簸对主机 1 的影响。

[0038] 在某些实施例中， 所述 X荧光检测组件 20与浓度检测装置 10中的（3射线检测组 件 15相邻， 位于滤膜 13上端， 以检测空气中元素种类及含量。 所述 X荧光检测组 件 20包括有 X射线管 201、 分光元件 202以及探测器 203， 所述 X射线管 201产生入 射 X射线， 激发被测样品以产生 X荧光， 所述分光元件 202对 X荧光进行分光， 以 将待测元素的谱线分离出来， 所述探测器 203对分离出来的待测元素的谱线进行 检测， 以检测样品元素组成。

[0039] 因 X射线管 201在工作中会产生很大的热量， 热量过大会将 X射线管 201烧毁， 则需要给 X射线管 201散热， 所以主机 1外接散热装置 4以为 X射线管 201散热， 所 述散热装置 4中的散热组件 42包括有一机壳 421， 所述机壳 421内安装有至少一散 热风扇 422。 本实施例中， 通过管路 44将散热组件 42、 X射线管 201、 油泵 43以及 油杯 33依次连接形成回路， X射线管 201工作时， 油杯 33中的散热油灌满整个回 路， 然后通过油泵 43使得回路中的散热油循环流动， 并通过散热组件 42中的散 热风扇 422对散热油进行散热， 再通过油泵 43将冷却的散热油泵 43入 X射线管 201 ， 以将 X射线管 201工作所产生的热量带走， 以保证空气质量检测装置的正常工 作。 可理解地， 所述散热装置 4外壳 41内还可设置多个风扇 411， 用于对位于外 壳 41内的器件 （例如油泵 43） 散热。

[0040] 继续参照图 1至图 6， 在附图所示的实施例中， 所述主机 1中的浓度检测装置 10 包括有第一腔室 14、 （3射线检测组件 15、 传送组件 16和密封组件 17 , 所述传送组 件 16包括有控制装置 19 , 其中， 所述样品收集装置与空气连通， 所述第一腔室 1 4与样品收集装置连通， 并在其下端面设有一第一通孔， 而所述密封组件 17位于 所述第一腔室 14下方， 该密封组件 17包括有第二腔室 171， 且其内设有第三驱动 机构， 以驱动密封组件 17上下移动， 所述第三驱动机构受控于控制装置 19 , 优 选地， 所述第二腔室 171设有一贯通该第二腔室 171的第二通孔， 用于捕获空气 样品中颗粒物的滤膜 13平铺在所述第一腔室 14下端面和所述密封组件 17上端面 之间， 所述（3射线检测组件 15与所述第一腔室 14相邻， 其包括分别设置于所述滤 膜 13两侧的（3射线放射源 151及（3闪烁探测器 152, 所述传送组件 16用于运送滤膜 1 3在所述第一腔室 14和（3射线检测组件 15之间平移。 当所述密封组件 17在第三驱 动机构的驱动下向上移动直至将滤膜 13夹紧在其与第一腔室 14下端面之间时， 所述滤膜 13将第一通孔及第二通孔同时封住， 此时进入第一腔室 14的空气穿过 滤膜 13 , 进入第二腔室 171， 空气中的颗粒物被滤膜 13捕获。

[0041] 在某些实施例中， 所述样品收集装置包括空气颗粒物切割器 120、 进气管 121、 出气管 122以及吸气泵， 所述空气颗粒物切割器 120进气口与空气连通， 且通过 进气管 121与所述第一腔室 14连通， 所述出气管 122连接于所述第二腔室 171的第 二通孔上， 所述吸气泵通过气路接口 31与所述出气管 122连接。 优选地， 所述空 气颗粒物切割器 120为 PM2.5切割器， 所述 PM2.5切割器能够将大于 2.5微米的颗 粒物从空气中分离出来， 小于等于 2.5微米的颗粒物随空气经 PM2.5切割器流入第 一腔室 14, 可知， 采集空气样品时， 打开吸气泵， 吸气泵抽气， 空气从 PM2.5切 割器进入， 通过进气管 121依次穿过第一腔室 14、 滤膜 13以及第二腔室 171， 最 后通过出气管 122排出。 优选地， 本实施例中， 所述样品收集装置还可包括一流 量计 123 , 所述流量计 123通过一抽气管路 124与所述出气管 122连接， 用于控制 样品收集装置中气体的流速。

[0042] 在某些实施例中， 所述传送组件 16包括有一用于卷收放滤膜 13的第一纸带芯轴 167、 一用于驱动所述第一纸带芯轴 167正反方向旋转的第一驱动机构 162、 一用 于卷收放滤膜的第二纸带芯轴 168、 一用于驱动所述第二纸带芯轴 168正反方向 旋转的第二驱动机构 161、 一设置于所述第一纸带芯轴 167和第二纸带芯轴 168之 间滤膜 13传送路径上的用于支撑滤膜 13的计数轮 1613和倒带轮组、 一对应设置 于所述计数轮 1613处用于检测所述计数轮 1613旋转圈数的检测传感器 160及一控 制装置 19 , 所述控制装置 19分别与所述检测传感器 160、 第一驱动机构 162和第 二驱动机构 161连接， 根据所述检测传感器 160的检测信号控制所述第一驱动机 构 162、 第二驱动机构 161的运作， 当滤膜 13卷绕在第一纸带芯轴 167上且第二驱 动机构 161驱动第二纸带芯轴 168正转时， 滤膜 13经计数轮 1613和倒带轮组向第 二纸带芯轴 168的方向移动， 当检测传感器 160检测到计数轮 1613旋转预设圈数 时， 第二驱动机构 161停止工作。 本实施例中， 所述预设圈数为一圈， 即所述计 数轮 1613旋转一周则滤膜 13移动的距离为样品收集位置到（3射线检测位 置的距离 ; 优选地， 所述检测传感器 160选用光电传感器， 且所述控制装置 19基于单片机 实现， 在某些其他实施例中， 所述控制装置 19还可基于 ARM、 DSP等控制芯片 实现。 可理解地， 在某些其他实施例中， 所述预设圈数可根据样品收集位置到（3 射线检测位置的距离以及计数轮的直径大小等 设定。

[0043] 本实施例中， 所述第二驱动机构 161与第一驱动机构 162分别设于壳体 30内第一 腔室 14以及（3射线检测组件 15的两端， 所述第一驱动机构 162包括有电机 163、 齿 轮 164、 离合器 165、 阻尼器 166以及纸带压盖 169， 所述电机 163安装在电机支架 18上， 该电机支架 18安装在所述壳体 30上， 所述阻尼器 166套设于离合器 165中 的传动轴 1653上， 所述齿轮 164与所述电机 163上的齿轮相啮合， 所述离合器 165 通过所述齿轮 164与所述电机 163连接， 所述电机 163受控于所述控制装置 19 , 所 述第一纸带芯轴 168与离合器 165中的传动轴 1653连接， 所述纸带压盖 169固定安 装在所述纸带芯轴 168上， 以将滤膜 13固定在所述第一纸带芯轴 168上。 所述第 二驱动机构 161与第一驱动机构 162结构相同， 所述阻尼器 166的摩擦力将滤膜 13 拉紧在第二驱动机构 161与第一驱动机构 162之间； 所述倒带轮组包括第一倒带 轮 1610、 第二倒带轮 1611以及第三倒带轮 1612, 本实施例中， 当滤膜 13卷绕在 第一纸带芯轴 167上且第二驱动机构 161的电机 163工作时， 滤膜 13在第二纸带芯 轴 168的带动下正转， 计数轮 1613和倒带轮组在纸带摩擦力的带动下正转， 此时 第二驱动机构 161的离合器 165通电， 传动轴 1653与齿轮 164结合在电机 163带动 下同时转动， 而第一驱动机构 162中的离合器 165不通电， 传动轴 1653与齿轮 164 各自自由转动， 则第二驱动机构 161驱动的第二纸带芯轴 168作为主动齿轮， 所 述第一驱动机构 162驱动的第一纸带芯轴 167作为从动齿轮， 所述滤膜 13依次经 靠近所述第一驱动机构 162的所述第一倒带轮 1610和计数轮 1613、 以及靠近所述 第二驱动机构 161的第二倒带轮 1611和第三倒带轮 1612传送， 以向所述第二纸带 芯轴 168的方向移动， 当检测传感器 160检测到计数轮 1613旋转一圈， 即空白滤 膜 13传送至（3射线检测组件 15处时， 第二驱动机构 161停止工作。 当第一驱动机 构 162工作时， 所述第一纸带芯轴 167作为主动齿轮， 第二纸带芯轴 168作为从动 齿轮， 该第一纸带芯轴 167带动所述滤膜 13反转， 当检测传感器 160检测到计数 轮 1613旋转一圈， 即滤膜 13被（3射线放射源 151穿透处被传送至第一通孔下方时 ， 第一驱动机构 162停止工作， 此时所述滤膜 13捕获空气样品中的颗粒物。 基于 上述设计， 所述阻尼器 166对传动轴 1653起阻尼作用， 且由于滤膜 13为软质材料 ， 两侧靠传送轮支撑， 中间部分因为测试需要无法支撑， 而阻尼轮的摩擦力可 以使纸带完全绷紧。

[0044] 本实施例中浓度检测装置 10的工作过程如下：

[0045] 当需要检测空气的颗粒物浓度且滤膜 13卷绕在第一纸带芯轴 167上时， 控制装 置 19发送控制指令至第二驱动机构 161的电机 163， 以驱动第二驱动机构 161的电 机 163工作， 滤膜 13在第二纸带芯轴 168的带动下正转， 计数轮 1613和倒带轮组 在纸带摩擦力的带动下正转， 此时因第二驱动机构 161的离合器 165通电， 传动 轴 1653与齿轮 164结合在电机 163带动下同时转动， 而第一驱动机构 162中的离合 器 165不通电， 传动轴 1653与齿轮 164各自自由转动， 则第二纸带芯轴 168作为主 动齿轮， 所述第一纸带芯轴 167作为从动齿轮， 所述滤膜 13依次经所第一倒带轮 1610、 计数轮 1613、 第二倒带轮 1611以及第三倒带轮 1612传送， 当检测传感器 1 60检测到计数轮 1613旋转一圈， 即空白滤膜 13传送至（3射线检测组件 15处时， 检 测传感器 160发送信号至控制装置 19 , 以使得第二驱动机构 161停止工作， 打开 分设于滤膜 13两侧的（3射线放射源 151和（3闪烁探测器 152, 并记录（3闪烁探测器 15 2检测的（3射线放射源 151穿过空白的滤膜 13的（3射线强度 nl， 记录完毕后发送信 号至控制装置 19 , 所述控制装置 19驱动第一驱动机构 162的电机 163工作， 所述 滤膜 13在第一纸带芯轴 167的带动下反转， 此时第一纸带芯轴 167作为主动齿轮 ， 所述第二纸带芯轴 168作为从动齿轮， 当检测传感器 160检测到所述计数轮 161 3旋转一周， 发送指令给控制装置 19 , 则电机 163停止工作， 此时空白检测后滤 膜 13被（3射线放射源 151穿透处传送到第一腔室 14的第一通孔的下方， 控制装置 1 9发送控制指令至第三驱动机构， 所述第三驱动机构根据来自所述控制装置 19的 控制指令驱动密封组件 17向上移动， 直至将滤膜 13夹紧在其与第一腔室 14下端 面之间， 此时打开吸气泵， 吸气泵抽气， 开始采样， 空气从空气颗粒物切割器 1 20进入， 通过进气管 121依次穿过第一腔室 14、 滤膜 13以及第二腔室 171， 并从 出气管 122排出， 滤膜 13捕获空气中的颗粒物， 采样结束后控制装置 19控制第三 驱动机构以带动密封组件 17向下移动， 使滤膜 13与密封组件 17分离， 且驱动所 述第二驱动机构 161的电机 163工作以带动滤膜 13正转， 当检测传感器 160检测到 所述计数轮 1613旋转一周， 则发送指令给控制装置 19 , 以使得第二驱动机构 161 的电机 163停止工作， 此时滤膜 13捕获有颗粒物处传送至（3射线检测组件 15处， 打开分设于滤膜 13两侧的（3射线放射源 151和（3闪烁探测器 152， 以检测并记录（3射 线放射源 151穿过捕获有颗粒物的滤膜 13的（3射线强度 n2, 根据两次检测的（3射线 的通过率可计算出空气的颗粒物浓度。

[0046] 本申请的空气质量检测装置中的主机 1体积较小， 便于携带， 可作为车载仪器 使用， 其置于减震装置 5上以降低车辆颠簸对主机 1的影响， 且外接有散热装置 4 ， 当主机 1内的浓度检测装置 10及 X荧光检测组件 20工作时， 散热装置 4中的油泵 43同时循环， 回路中的散热油将 X射线管 201产生的热量带走， 并通过散热组件 4 2中的散热风扇 422散热， 再通过油泵 43将冷却后的散热油泵 43入 X射线管 201， 以保证空气质量检测装置的正常工作。 可理解地， 所述主机 1和散热装置 4也可 放置于监测站使用， 或者是两者一起置于机柜中， 再放置于监测站使用，

[0047] 综上所述， 本申请的空气质量检测装置中的主机连接有散 热装置以确保其正常 工作， 且其体积较小， 便于携带， 可作为车载仪器使用， 其不受地点限制， 可 随时将设备进行移动以在线检测不同地区的空 气中颗粒物浓度和重金属含量， 即通过主机上设置的样品收集装置， 与样品收集装置连通的浓度检测装置及 X荧 光检测组件， 可检测空气样品颗粒物浓度和重金属含量， 且所述主机通过油路 接口与散热装置连接， 即通过管路将散热组件、 X射线管、 油泵以及油杯依次连 接形成回路， X射线管工作时， 油杯中的散热油灌满整个回路， 然后通过油泵使 得回路中的散热油循环流动， 并通过散热组件对散热油进行散热， 再通过油泵 将冷却的散热油泵入 X射线管， 以将 X射线管工作所产生的热量带走， 以保证空 气质量检测装置的正常工作。

[0048] 以上所述仅为本申请的优选实施例， 而非对本申请做任何形式上的限制。 本领 域的技术人员可在上述实施例的基础上施以各 种等同的更改和改进， 凡在权利 要求范围内所做的等同变化或修饰， 均应落入本申请的保护范围之内。

发明概述

技术问题

问题的解决方案

发明的有益效果