Các loại cảm biến bụi mịn trong máy lọc không khí

Đây là một câu đố dành cho bạn: “Cái gì nhỏ đến mức bạn chỉ có thể nhìn thấy nó từ rất xa?”

Tất nhiên, câu trả lời là các hạt vật chất tạo nên sương mù Bắc Kinh (hoặc bất kỳ sương mù thành phố nào… tất cả đều rất nhỏ). Nhìn từ xa, đám mây mù có thể trông dày đặc, nhưng khi bạn thực sự đến đủ gần để hít thở, thì đột nhiên nó biến mất. Bạn không thể thực hiện bất kỳ phép đo tốt nào chỉ bằng cách nhìn. Nó không giống như đếm táo trong giỏ.

Chúng tôi buộc phải đưa ra các giả định về không khí mà chúng tôi đang thở dựa trên độ mờ ảo và xám xịt của nó ở ngoài trời, cảm giác ngứa cổ họng của chúng tôi như thế nào hoặc ứng dụng điện thoại của chúng tôi nói gì, nhưng chúng tôi không thể quan sát trực tiếp các hạt vật chất — Nó quá nhỏ !

Điều này có thể dẫn đến một số câu hỏi khó hiểu: Tôi không nhìn thấy mây mù ở phía xa, điều đó có nghĩa là những gì tôi đang thở đều ổn? Máy lọc không khí của tôi có tạo ra sự khác biệt không? Tôi có nên mở cửa sổ khi đang nấu ăn không? Bạn không thể biết chỉ bằng cách nheo mắt thực sự và đếm các đốm.

Để có cái nhìn rõ nét về những thứ mà chúng ta hít thở, chúng ta cần tranh thủ sự trợ giúp của máy móc. Khoa học có một số cách rất thông minh để phát hiện những gì có trong không khí, nhưng những gì có ý nghĩa trong phòng thí nghiệm có thể không thực tế đối với phòng khách của bạn.

Có 3 công nghệ chính được sử dụng để đếm các hạt vật chất trong không khí và chúng đều hoạt động trên một nguyên tắc tương tự. Họ gửi một tín hiệu và sau đó xem những gì phát ra ở phía bên kia.

Tuy nhiên, cách họ đạt được điều này (và cách nó hoạt động hiệu quả) khác nhau và đó là những gì chúng ta sẽ thảo luận bên dưới. Chúng tôi cũng sẽ cho bạn biết nơi bạn có thể mong đợi để tìm thấy chúng, trong trường hợp bạn quyết định rằng bạn muốn bắt đầu phòng thí nghiệm không khí của riêng mình.

1) Hồng ngoại

Tìm nó ở đâu

Một số máy lọc không khí có tích hợp “máy theo dõi chất lượng không khí”. Các máy lọc này hầu như luôn tận dụng lợi thế của máy dò hồng ngoại. Hầu hết các máy dò hạt cấp gia dụng giá cả phải chăng hơn trên thị trường cũng sử dụng tia hồng ngoại.

Làm thế nào nó hoạt động

Máy dò là một buồng có dòng không khí đi qua nó. Ở một bên của buồng, có một bộ phát tia hồng ngoại (giống như một bóng đèn), và ở bên kia, có một cảm biến hồng ngoại. Mỗi hạt trong không khí chặn một ít ánh sáng, có nghĩa là một ít ánh sáng sẽ đến được cảm biến. Nói cách khác, ánh sáng mờ dần.

Dựa vào độ sáng của ánh sáng, có thể ước tính có bao nhiêu hạt trong không khí.

Nó tốt như thế nào?

Được thôi. Vấn đề là cảm biến không thể biết nguyên nhân nào khiến ánh sáng bị mờ đi. Nó có thể là 60 hạt PM2.5, 15 hạt PM10 hoặc 1 hạt gạo, nhưng máy của bạn sẽ cho kết quả tương tự.

Hồng ngoại có thể hữu ích để đánh giá nhanh “tốt hay xấu”, nhưng thiết bị hồng ngoại không thể được coi là máy đếm hạt — nếu máy của bạn cung cấp cho bạn một con số chính xác, thì đó chỉ là phỏng đoán!

Lưu ý: Có một thứ như giám sát khí hồng ngoại, được sử dụng trong đường ống và nhà máy lọc dầu và những thứ để phát hiện rò rỉ. Nó hoạt động hơi khác một chút, đừng nhầm lẫn!

2) Giám sát khối lượng suy giảm beta

Tìm nó ở đâu

Nổi tiếng nhất, đây là những gì Đại sứ quán Hoa Kỳ tại Bắc Kinh sử dụng. Chúng lớn và đắt tiền (hàng chục nghìn đô la) nên không phổ biến lắm. Chúng chủ yếu được sử dụng để theo dõi thường xuyên trong thời gian dài và thích hợp để đo không khí xung quanh. Có thể bạn không muốn (hoặc cần) thứ này trong phòng khách của mình.

Làm thế nào nó hoạt động

Nó phức tạp và thú vị! Chúng tôi sẽ viết một bài đăng trong tương lai chi tiết hơn về những gì thực sự đang diễn ra ở đó, nhưng bây giờ hãy giải thích nó theo cách này:

Đầu tiên, một mẫu không khí được thu nhận bằng cách cho một ít không khí chạy qua một mảnh giấy lọc sạch. Bây giờ, tất cả các hạt vật chất đều bị kẹt trong tờ giấy, và chúng ta có thể xem xét kỹ hơn.

Tờ giấy (và những thứ bị mắc kẹt trên đó) tiếp xúc với một đợt bức xạ beta. Một số PM2.5 hấp thụ bức xạ và sự khác biệt ở mặt còn lại được đo.

Sau đó, một số phép toán được thực hiện để xác định sự suy yếu của tia beta (đó là ý nghĩa của sự suy giảm!) Chuyển thành khối lượng PM2,5.

Nó tốt như thế nào?

Quá tốt! Điều hấp dẫn về bức xạ beta là nó có thể đi qua vật chất rắn. Tia hồng ngoại chỉ có thể cho chúng ta biết liệu ánh sáng có bị chặn hay không, nhưng các phép đo suy giảm beta có thể cho chúng ta biết rất nhiều về kích thước và mật độ của vật trong không khí.

Độ suy giảm beta bị ảnh hưởng bởi mọi thứ nhỏ nhặt, chẳng hạn như độ ẩm và nhiệt độ, vì vậy, kết quả có thể cực kỳ không chính xác nếu không có ai đó xung quanh để giữ thiết bị được hiệu chuẩn đúng cách. Nó rất kỹ thuật.

Điều đó nói lên rằng, nếu bạn có hai đơn vị cạnh nhau, bạn vẫn sẽ nhận được các biến thể nhỏ trong kết quả. Điều đó đơn giản là vì các hạt trong không khí (đặc biệt là PM10) không nhất thiết phải phân tán đồng đều.

Vì vậy, khi Đại sứ quán Hoa Kỳ nói rằng AQI là 194, điều đó có nghĩa là nó là 194 trong phần đó của căn phòng mà mẫu không khí được lấy từ đó. Bạn có thể ở bên kia hành lang nhưng thở 186 hoặc 201, vì vậy đừng quá lo lắng về những con số.

3) Nhiễu xạ laser

Tìm nó ở đâu

Các thiết bị cầm tay chuyên nghiệp như Dylos hoặc IQAir ParticleScan sử dụng nhiễu xạ laser để đếm các hạt và xác định kích thước của chúng. Phương pháp này hoạt động trong nhiều cài đặt khoa học và bạn có thể sử dụng nó trong không khí, chất lỏng hoặc chân không.

Làm thế nào nó hoạt động

Khi một chùm tia laze chiếu vào một hạt, ánh sáng của chùm tia bị phân tán. Các hạt lớn hơn tán xạ ánh sáng nhiều hơn các hạt nhỏ hơn. Một cảm biến phát hiện cường độ và góc của chùm tia sau khi truyền qua không khí chứa nhiều hạt. Sau đó, một thuật toán xác định có bao nhiêu hạt trong mẫu và kích thước của chúng.

 Nó tốt như thế nào?

Rất tốt. Một thiết bị được hiệu chuẩn tốt được đặt bên cạnh máy Giám sát khối lượng suy giảm beta (xem ở trên) sẽ cho kết quả rất giống nhau. Trên hết, bạn sẽ nhận được phản hồi rất nhanh — Một số đọc mới cứ sau vài giây hoặc lâu hơn, đủ cho bất kỳ công việc giám sát chất lượng không khí gia đình hoặc văn phòng nào.

Bí quyết là làm cho nó được hiệu chỉnh đúng cách. Ví dụ, hạt bụi sẽ nhiễu xạ ánh sáng khác một chút so với hạt cát, do đó, thuật toán cần được điều chỉnh cho phù hợp. Có hai cách để thực hiện việc này: Với các thiết bị cũ hơn, một kỹ thuật viên có sổ sách và sổ dữ liệu cần phải hiệu chỉnh thiết bị trước khi thực hiện phép đo. Nhưng vào năm 2015, một máy dò hạt “thông minh” có thể lấy tất cả dữ liệu này từ một máy chủ trung tâm và tự động thực hiện các chỉnh sửa cần thiết.

Nguồn bài viết:Các loại cảm biến bụi mịn trong máy lọc không khí

Via LEVIGROUP https://levigroup.vn