SIBATA柴田科學(xué)戶外粉塵監(jiān)測器的工作原理和產(chǎn)品特性

更新時(shí)間：2025-07-16

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一、產(chǎn)品定位
SIBATA柴田科學(xué)系列戶外粉塵監(jiān)測器是日本柴田株式會(huì)社（SIBATA Scientific Technology Ltd.）面向開放式環(huán)境、施工邊界、廠礦及城市管理推出的連續(xù)式粉塵濃度監(jiān)測解決方案。產(chǎn)品以“光散射+鞘氣隔離"為核心測量技術(shù)，能夠在風(fēng)雨、高塵、溫濕變化等嚴(yán)酷戶外條件下，對PM2.5、PM10或可吸入總塵（TSP）進(jìn)行實(shí)時(shí)、連續(xù)、穩(wěn)定監(jiān)測，為環(huán)境評(píng)估、施工管理及公共衛(wèi)生決策提供數(shù)據(jù)支撐。

二、產(chǎn)品特性

全天候戶外設(shè)計(jì)
• FLD-1型：一體化防雨機(jī)柜，符合IP54防護(hù)等級(jí)，可直接安裝于邊界圍欄或三腳架，無需額外防護(hù)。
• 內(nèi)置采樣除濕加熱器（10 W），防止高濕環(huán)境對光學(xué)系統(tǒng)的干擾。
寬量程與高靈敏度
• FLD-1：0.001 – 100 mg/m3；LD-5D：0.01 – 100 mg/m3；LD-6N2：1 – 100 000 CPM（對應(yīng)約0.001 – 100 mg/m3）。
• 最小分辨率達(dá)0.001 mg/m3，滿足低濃度背景監(jiān)測需求。
光散射+鞘氣保護(hù)
• 采用激光二極管（波長650 nm）光源，壽命>30 000 h，信號(hào)穩(wěn)定性優(yōu)于±5 %。
• 護(hù)套式（鞘氣）氣路設(shè)計(jì)：二次潔凈空氣包裹樣氣，光學(xué)窗口不直接暴露于高塵環(huán)境，顯著降低維護(hù)頻次。
智能數(shù)據(jù)與通訊
• 內(nèi)置32位ARM處理器，支持40 000點(diǎn)（FLD-1）或60 000點(diǎn)（LD-5R）記錄。
• 標(biāo)準(zhǔn)輸出：USB、RS-485、4-20 mA、0-1 V、脈沖—可無縫接入PLC、DCS或環(huán)保平臺(tái)。
• 配套PC軟件可一鍵導(dǎo)出CSV，支持K值（質(zhì)量濃度換算系數(shù)）在線修正。
低功耗與冗余供電
• 直流無刷抽吸泵，流量1.7 L/min，功耗<3 W。
• 交直流雙供電：AC適配器100–240 V或8節(jié)AA電池，連續(xù)運(yùn)行≥10 h（堿性電池）。
校準(zhǔn)與溯源
• 出廠通過日本工作環(huán)境測量協(xié)會(huì)（JWE）標(biāo)準(zhǔn)粒子校準(zhǔn)，附K值證書。
• 內(nèi)置“SPAN CHECK"與“BG測量"程序，一鍵完成零跨校準(zhǔn)，確保長期±10 %精度。

三、工作原理

采樣流程
環(huán)境空氣→φ47 mm預(yù)分離器（可選PM2.5旋風(fēng)切割頭）→除濕加熱器→鞘氣-光散射檢測腔→質(zhì)量流量傳感器→直流無刷泵→排出。
光散射測量
激光束照射懸浮顆粒產(chǎn)生散射光，光電二極管接收散射信號(hào)并轉(zhuǎn)換為脈沖計(jì)數(shù)（CPM）。微處理器根據(jù)Mie散射理論，將CPM實(shí)時(shí)換算為質(zhì)量濃度（mg/m3）。
鞘氣保護(hù)機(jī)制
潔凈輔助氣流在光學(xué)窗口前形成“氣幕"，阻止粉塵粘附；同時(shí)維持檢測區(qū)層流，降低背景噪聲。
數(shù)據(jù)鏈閉環(huán)
監(jiān)測數(shù)據(jù)→本地SD卡緩存→USB/RS-485→上位機(jī)→云端平臺(tái)→可視化報(bào)表→超標(biāo)短信/郵件報(bào)警。

四、典型應(yīng)用場景
• 城市揚(yáng)塵：施工邊界、拆遷區(qū)域24 h連續(xù)監(jiān)測；
• 礦山與港口：皮帶轉(zhuǎn)運(yùn)、裝卸作業(yè)粉塵治理效果評(píng)估；
• 環(huán)境空氣站：輔助β射線法、振蕩天平法進(jìn)行質(zhì)控比對；
• 科研及應(yīng)急響應(yīng)：野外沙塵、火災(zāi)煙霧快速布點(diǎn)監(jiān)測。

五、安裝維護(hù)指南

安裝
– 距地面1.5 m，避開局部揚(yáng)塵源；
– 三腳架固定，水平誤差<2°；
– 電源、通訊線纜穿管保護(hù)，避免施工機(jī)械碾壓。
例行維護(hù)
– 每周：目測檢查過濾器污染程度，必要時(shí)更換；
– 每月：使用標(biāo)準(zhǔn)粒子進(jìn)行K值復(fù)核；
– 每半年：返廠或現(xiàn)場校準(zhǔn)一次，確保溯源有效性。
故障診斷
– 流量報(bào)警：檢查泵膜老化、管路阻塞；
– 光信號(hào)異常：清潔光學(xué)窗口，確認(rèn)激光功率；
– 通訊中斷：檢測RS-485終端電阻及接線極性。

六、結(jié)語
SIBATA柴田科學(xué)戶外粉塵監(jiān)測器憑借“光散射+鞘氣隔離"技術(shù)、IP54級(jí)防護(hù)、寬量程高精度及豐富的接口，已成為戶外粉塵連續(xù)監(jiān)測的設(shè)備。其模塊化設(shè)計(jì)與智能化數(shù)據(jù)平臺(tái)相結(jié)合，可為政府監(jiān)管部門、施工企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)提供可靠、實(shí)時(shí)、可追溯的粉塵濃度數(shù)據(jù)，助力“藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)"與職業(yè)健康安全管理。