在國內(nèi)對環(huán)境治理的要求越來越高，其中大氣中的粉塵濃度成為環(huán)境污染的重要組成部分，也成為各級環(huán)保部門重點(diǎn)監(jiān)控的內(nèi)容。那不同的粉塵監(jiān)測設(shè)備所用的原理是什么樣的，以及面對不同工況下設(shè)備如何選擇也是保證監(jiān)測數(shù)據(jù)穩(wěn)定與真實(shí)前提。
    目前粉塵儀的原理主要分為重量法、微量振蕩天平法、β射線法、光散射法四種原理，以下是這四種原理的介紹。

    1.光散射原理
    當(dāng)光線照射到空氣中的懸浮顆粒上時(shí)，會(huì)產(chǎn)生散射光，而散射光的強(qiáng)度與顆粒的質(zhì)量濃度成正比。通過測量散射光的強(qiáng)度并應(yīng)用質(zhì)量濃度轉(zhuǎn)換公式，乘以K系數(shù)，并進(jìn)行數(shù)字信號處理。這樣粉塵濃度信號就能夠被轉(zhuǎn)換成電信號并被相應(yīng)的設(shè)備接收和分析。
    激光后散射：入射光通過煙道中的粉塵顆粒后，光強(qiáng)減弱，粉塵顆粒將其反射到各個(gè)方向，對于與入射光夾角在一定范圍內(nèi)的這部分散射光被稱為后向散射，后向散射光的信號強(qiáng)度與粉塵顆粒物濃度成正變化。根據(jù)這一原理，儀器通過內(nèi)嵌高穩(wěn)定激光信號源穿越煙道，照射粉塵粒子，光接收器反射激光信號即可計(jì)算出粉塵濃度。
    激光后散射煙塵儀光學(xué)部分包括激光光源及功率控制、光電傳感、散射光接收部分。其原理為激光器發(fā)出的650nm束以一個(gè)微小的角度射入排放源（煙道/煙囪），激光束與煙塵粒子作用產(chǎn)生散射光，背向散射光通過接受系統(tǒng)進(jìn)入傳感器轉(zhuǎn)變成電信號進(jìn)行處理。電路部分實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換、激光束的調(diào)制、信號放大、解調(diào)、光源的功率控制、V/I轉(zhuǎn)換功能。校準(zhǔn)器用于產(chǎn)生一穩(wěn)定的光信號，對儀器進(jìn)行零點(diǎn)及跨度校準(zhǔn)。
    激光前散射：激光器發(fā)出的激光被煙塵散射后，其前向散射光波被中間投射邊緣的發(fā)射鏡反射并匯聚至光纖中，并最終由探測器檢測。前向散射法使用的光源為激光，優(yōu)點(diǎn)是發(fā)射、接收和反射模塊可以做成一體的，因而安裝不需要光路準(zhǔn)直。儀器安裝簡單,維護(hù)工作量小。其檢測濃度可以達(dá)到0至5mg/m3.由于前向散射法光程設(shè)計(jì)較短，就采樣方法來看，可以近似為點(diǎn)測量，對煙道前后直管段有一定的要求，一般要求有一定長直管段的煙道上。
    激光前散射方法通過抽取加熱回送方式的煙氣取樣設(shè)計(jì)，可以用于被測氣體含有極高水霧或顆粒物濃度過低的場合。

    2.β射線法原理
    貝塔射線是帶電粒子在運(yùn)動(dòng)過程中釋放出的一種電離輻射。貝塔射線的能量較低，能夠穿透一定的物質(zhì)。當(dāng)貝塔射線通過含有顆粒物的介質(zhì)時(shí)，會(huì)與顆粒物發(fā)生作用，與顆粒物發(fā)生散射或吸收，進(jìn)而發(fā)生能量損失。根據(jù)貝塔射線與顆粒物的相互作用，我們可以利用測量散射或吸收后的射線強(qiáng)度來推斷顆粒物的存在和濃度。在貝塔射線法中，常用的測量設(shè)備是貝塔計(jì)數(shù)器。它包括一個(gè)放射源和一個(gè)探測器。放射源會(huì)釋放出貝塔射線，并穿過要測量的樣品，然后被探測器接收。
    當(dāng)貝塔射線通過顆粒物時(shí)，會(huì)發(fā)生散射或吸收。這些散射或吸收的射線會(huì)導(dǎo)致探測器中的電流或計(jì)數(shù)發(fā)生變化。根據(jù)這些變化，我們可以計(jì)算出顆粒物的濃度。通常，測量結(jié)果會(huì)通過顯示屏或計(jì)算機(jī)來展示和記錄。
    貝塔射線法具有測量精度高、響應(yīng)速度快、操作簡便等優(yōu)點(diǎn)，因此在空氣質(zhì)量監(jiān)測、工業(yè)顆粒物排放控制等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。
    需要注意的是貝塔射線法在一些特殊情況下可能會(huì)受到其他因素的干擾，如樣品中存在的其他輻射源或測量環(huán)境中的背景輻射。因此，在進(jìn)行測量時(shí)需注意校準(zhǔn)和準(zhǔn)確性驗(yàn)證，以確保測量結(jié)果的可靠性和準(zhǔn)確性。

    3.粉塵傳感器重量法原理
    重量法的原理是使用具有特定切割特征的采樣器，恒速地抽取一定體積的空氣樣品，將樣氣中的顆粒物截留在已知質(zhì)量的濾膜上。通過比較采樣前后濾膜的質(zhì)量差異和采樣體積，可以計(jì)算出粉塵的濃度。需要注意的是，在計(jì)量顆粒物濃度時(shí)，單位"ug/m3"中的分母體積應(yīng)該是在標(biāo)準(zhǔn)狀況下（0℃、101.3kPa）的體積。因此，實(shí)際測量得到的溫度和壓力下的體積需要進(jìn)行換算，轉(zhuǎn)換成在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積。

    4、振蕩天平法原理
    微量振蕩天平法是在傳感器內(nèi)使用一個(gè)振蕩空心錐形管，在其振蕩端安裝可更換的濾膜，振蕩頻率取決于錐形管特征和其質(zhì)量。當(dāng)采樣氣流通過濾膜，其中的顆粒物沉積在濾膜上，濾膜的質(zhì)量變化導(dǎo)致振蕩頻率的變化，通過振蕩頻率變化計(jì)算出沉積在濾膜上顆粒物的質(zhì)量，再根據(jù)流量、現(xiàn)場環(huán)境溫度和氣壓計(jì)算出該時(shí)段顆粒物標(biāo)志的質(zhì)量濃度。
    振蕩天平法是一種常用于測量顆粒物質(zhì)量濃度的方法。它利用了振蕩天平的原理來獲取顆粒物的質(zhì)量信息。振蕩天平是一種精密的天平儀器，它通過測量顆粒物質(zhì)量在天平上的改變來推斷顆粒物的質(zhì)量。在振蕩天平法中，樣品通常放置在一個(gè)容器中，然后通過振動(dòng)來使顆粒物在容器內(nèi)均勻分布。當(dāng)樣品振動(dòng)時(shí)，顆粒物會(huì)受到慣性力的作用，從而使天平上的樣品質(zhì)量發(fā)生變化。通過測量這種質(zhì)量變化的大小，我們可以計(jì)算出顆粒物的質(zhì)量。
    振蕩天平法的測量精度很高，能夠快速準(zhǔn)確地測量顆粒物的質(zhì)量濃度。此外，振蕩天平法還具有樣品處理簡便、實(shí)驗(yàn)過程可控等優(yōu)點(diǎn)。
    需要注意的是，在進(jìn)行振蕩天平法測量時(shí)需要注意樣品的堆積和分散情況，以確保顆粒物在容器內(nèi)均勻分布。同時(shí)，對于不同類型的顆粒物和樣品性質(zhì)，可能需要采用不同的振動(dòng)參數(shù)和實(shí)驗(yàn)條件，以獲得準(zhǔn)確可靠的測量結(jié)果。

    新澤儀器生產(chǎn)研發(fā)的SDUST-110型顆粒物在線監(jiān)測系統(tǒng)采用世界先進(jìn)的激光分析技術(shù)與中國環(huán)境監(jiān)測技術(shù)相結(jié)合，采用設(shè)計(jì)獨(dú)特的改進(jìn)型加熱抽取探頭以及高靈敏度激光小角度前散射激光測量單元，共同組成了適用于低濃度顆粒物的在線測量裝置（主要量程0～10mg/m3、0～30mg/m3）。該裝置以HJ75-2017、HJ76-2017、JJG846-2015等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范為依據(jù)，采用抽取式激光前散射法對低濃度顆粒物進(jìn)行測量。適用于濕法脫硫后出口及濕式電除塵器出入口等飽和濕煙氣環(huán)境測量。