如何根据具体的测量目的、测量对象以及测量环境合理地选用传感器,在线VOCs便携式检测

发布时间:15-04-17 17:15分类:技术文章 标签:辐射,核辐射,电磁辐射
说完了核辐射,我们再来说说电磁辐射。顾名思义,电磁辐射*是电磁波的辐射,振荡的电场和磁场在空间中以波的形式传播*形成了电磁波,可见光*是一种电磁波,还有我们日常提到的x光、紫外线、红外光、微波还有无线电波,这些都是电磁波。电磁波具有波粒二象性,可以看作波,也可以看成一个个的光子,波长越短,光子能量越高[见备注]。在某些情况下,电磁波可以对生物体造成伤害,人们也经常会对日常生活中的各种跟电有关的设备安全性产生怀疑。那么,电磁波究竟有可能对人有什么伤害呢?
电磁波对人的伤害,简单来说有三种:(1)跟《辐射造成的伤害(上)》里面介绍的核辐射一样,波长很短的gamma射线、X光、紫外线甚至短波的可见光这样光子的能量高于分子化学键键能(2~10电子伏)的电磁波,可以破坏蛋白质和DNA等分子,造成伤害并有一定的可能诱发癌症;(2)一些能被分子吸收的光,比如可见光、红外光和微波(包括微波炉里面的辐射),如果高强度高的话,可以加热人体造成烧灼伤害;(3)高强度的无线电波可以在人体内形成感应电流,对神经系统和内脏的正常工作造成影响。
电磁波波谱,从左到右,波长逐渐变长,光子的能量逐渐减小。(1)高能光子辐射
在《辐射伤害知多少?(上)》里面提过,核辐射里的gamma射线是一种波长很短光子能量很高的电磁波。而包括中子射线、alpha射线、beta射线、gamma射线等核辐射,再加上X光,这些可以统称为电离辐射。因为这些射线都有可能引起物质的电离。这些射线因为单个粒子的能量远高于分子的化学键能,可以破坏分子,造成伤害,引起变异甚至诱发癌症。比如说,做过躯干的X光检查之后医生有时会告诫在下面几个月的时间内不要怀孕,*是为了避免因为x光的辐射导致婴儿的畸形。紫外线和波长较短的可见光的光子能量也大于某些分子的键能,它们并不能透过人体,但是也可能对皮肤造成类似的伤害。*近一些年,美国人颇为推崇晒成小麦色的皮肤,为了拥有健康的肤色,很多人在强烈的阳光下暴晒、或者用紫外线灯照射自己。我所在的地区地处高原、日照强烈,好多美国人又喜欢暴晒,所以是美国皮肤病、皮肤癌高发的地区。为了避免紫外线的伤害,在强烈阳光下活动的时候应该涂抹防晒霜(为数不多的一种靠谱的防辐射产品)。
(2)可见光、红外和微波辐射:从阳光到微波炉和手机
对于大部分可见光甚至更低频的红外、微波辐射波段,由于光子的能量比分子间化学键的能量小,是不可能破坏分子结构的。如果波长合适(主要是红外光),能够被分子吸收(跟分子的振动或者转动能级恰好匹配),那么分子会吸收这种电磁波而使得分子运动变得剧烈;而微波波段的电磁波能够驱动某些极性分子(分子内部有带正电和负电的部分)做振荡运动,使得分子之间互相碰撞,也会加剧分子的运动。总之,*是在这一波段的电磁波的作用下将会使得人体温度升高,有可能造成烧灼的伤害。太阳光汇聚起来可以引火做饭,*是因为可见光的波段能够被物质吸收产生热量;微波炉*是利用电磁波驱动水等极性分子振荡运动以加热食物室温下物体黑体辐射强度随着波长的变化。
另外,一切物体都在不断地向四面八方辐射各种波长的电磁波,这*是“黑体辐射”的物理知识。辐射的不同波长电磁波的能量分布服从普朗克提出的黑体辐射定律。我们日常所见的一切,都在不停地以电磁波照射着周围的一切,也持续受到着周围一切的黑体辐射。按照室温计算(300开尔文,27摄氏度),我们辐射的电磁波强度*大的波长是约十个微米,处于红外光的范围里(见上图),每平方厘米的皮肤每秒钟辐射出的电磁波总能量为0.046焦耳。显而易见,低强度的红外光辐射对人体是完全无害的。值得注意的是,人的眼睛看不见红外线,但是会被高强度的红外线烧伤。
一般的微波炉工作频率是2.45GHz(1G等于十亿),无线网络(WIFI)的无线路由器工作频率一般是2.4GHz(也有5GHz的),3G网络的频率在1.7-2.4GHz之间,而手机的信号频率在0.8-0.96GHz之间和1.71-1.85GHz之间,在这些频率范围内,辐射对人体的伤害表现为热效应。电磁波通过驱动极性分子(主要是水)做振荡运动,使得分子之间互相碰撞,加剧所有分子的运动,表现为温度升高。对于像部分食物或者生物体这样含水多的物体,这个波段的穿透深度基本上在厘米量级(温菜的时候有时表层热了,下面还凉着),所以如果你没有感觉到皮肤发热或体温上升,那么*完全不用担心这个波段的辐射伤害。总之,在从可见光到微波波段的电磁辐射里面,如果没有闻到烤肉的味道也没有觉得体温升高太多的话,*不用担心电磁辐射的伤害。
尽管说从物理上来说“手机致癌”的说法并没有道理,但是必须承认,关于手机致癌的讨论并没有定论。在很多*都有关于手机致癌的传言,也有不少或正或负的关于手机是否致癌的研究,然而一直都没有明确的论断。卫生组织国际癌症研究所(IARC)展开的全球迄今*大规模的手机安全研究显示,使用手机与脑癌之间没有明显联系。
(3)波长更长的无线电波
对于波长更长的无线电波和长波无线电,包括广播(FM/AM)、高压输电线和变压器(50Hz)、和大部分家用电器(50Hz),要担心的是感应电流的危害。大家知道,导体在交变的电磁场里面会产生感应电动势和感应电流,而人体可以看作导体,在电磁场里面也会产生感应电流。虽然说感应电流也有热效应(电磁炉),但是对于正常环境下的人体来说这个热效应不会造成太大的影响(那需要的感应电流太大了)。但是,我们的神经系统和内脏器官的正常工作是需要生物电信号交流和控制的,如果感应电流超过一定的强度的话,会有可能干扰神经系统和内脏的工作,使人感觉到不舒服。不过,电流对于人体的影响是需要高于一定的阈值的,低于阈值,人体是不会有感觉的。因此,对于天线、电视塔等强辐射源,只要我们离开他们适当的距离,使得电场磁场低于一定的值,*不用担心这个问题;对于像高压输电线、变压器还有一般的家用电器这些不是为了辐射电磁波而设计的设备,正常使用情况下的辐射是不会对人体造成危害的,不应该担心。
根据《电子设施保护条例实施细则》规定,各级电压导线边线在计算导线*大风偏情况下,距建筑物的水平安全距离如下:1千伏以下为1.0米,1千伏至10千伏为1.5米,35千伏为3.0米,66千伏至110千伏为4.0米,154千伏至220千伏为5.0米,330千伏为6.0米,500千伏为8.5米。各种高压输电线,包括高速铁路、公共交通用的高压输电线,只要保持适当的距离,*不会对人体造成损伤。有一个流传甚广的“高压线导致白血病”谣言,里面提到“牛津儿童癌症研究中心的杰拉尔德·德雷珀博士说,他领导的小组研究了3.5万名在1962年至1995年间患白血病和其它癌症的儿童,结果发现居住在高压线下周围100米以内的儿童患病几率略微大些”。是否真有“杰拉尔德·德雷珀博士”其人姑且不论,这种能够只研究患癌症的儿童*可以得出患癌症几率的研究方法是值得大家警惕的。还有流言提到高压线附近的磁场会致癌,甚至煞有介事地说磁场高于零点几个微特斯拉(百万分之一特斯拉)*有很高的几率致癌,耸人听闻而又不值一笑。因为实际上地球表面的地磁场的强度*有约为50多微特斯拉,身处其中的我们大部分都健康生活,在这个基础上增加一点点或者减少一点点,除了有可能影响某些依靠磁场导航的鸟类外,对生物体的生活不可能有任何影响。
一些关于“防辐射”的流言
值得强调的是,只有单个粒子的能量高于分子键键能的辐射才有很小的可能伤害DNA甚至诱发胎儿畸形或者癌症,其他的包括大部分可见光、红外、微波、无线电波等等都不可能诱发胎儿畸形或者癌症。流传的“高压线导致白血病”、“手机辐射导致胎儿畸形”等等,都是没有任何根据的谣言,没有科学证据的支持。所谓的“防辐射孕妇装”、“防辐射床单”、“防辐射手套”还有“防辐射围裙”等等,往往是通过在纺织物里面织入金属丝来屏蔽无线电波,并不能够阻止电离辐射等对人体的伤害,根本不能达到声称的“防止胎儿畸形”的效果;而要完全屏蔽在低强度下对人完全无害的微波和无线电波波段的辐射,需要把整个身体都包裹在金属里面才行。
而对于所谓在电脑旁摆放“防辐射”的仙人掌和瓶装矿泉水,没有任何理由相信他们能够达到“吸收电磁辐射”的效果。也没有任何理由相信木耳和酸奶等食品能对核辐射或者电磁辐射的效果产生任何的影响,虽然它们很好吃,并且从某些角度来说对身体也很有好处。
备注:光、电磁波和光子
振荡的电场和磁场在空间中以波的形式传播*形成了电磁波,gamma射线、X光、紫外光、可见光、红外光、微波、无线电波和长波无线电,这些都是电磁波。电磁波具有波粒二象性,光子*是量子化的电磁波,是电磁波能量的*小单位。光子的能量和电磁波的波长成反比,比如说,波长*短的gamma射线光子能量高达百万甚至数亿电子伏,医疗和安检用的x光光子能量一般在数百到上万电子伏,紫外光的能量一般在数个到数十电子伏,可见光的能量在1.8(700纳米的红色光)到3.1电子伏(400纳米的蓝色光)之间,红外、微波和无线电波的光子能量*小的多。在电磁波和物质相互作用时,物质只能吸收或者放出整个的光子。

发布时间:15-05-05 16:30分类:技术文章 标签:工业传感器
现代传感器在原理与结构上千差万别,如何根据具体的测量目的、测量对象以及测量环境合理地选用传感器,是在进行某个量的测量时首*要解决的问题。当传感器确定之后,与之相配套的测量方法和测量设备也*可以确定了。测量结果的成败,在很大程度上取决于传感器的选用是否合理。
1、根据测量对象与测量环境确定传感器的类型
要进行—个具体的测量工作,首*要考虑采用何种原理的传感器,这需要分析多方面的因素之后才能确定。因为,即使是测量同一物理量,也有多种原理的传感器可供选用,哪一种原理的传感器更为合适,则需要根据被测量的特点和传感器的使用条件考虑以下一些具体问题:量程的大小;被测位置对传感器体积的要求;测量方式为接触式还是非接触式;信号的引出方法,有线或是非接触测量;传感器的来源,国产还是进口,价格能否承受,还是自行研制。
在考虑上述问题之后*能确定选用何种类型的传感器,然后再考虑传感器的具体性能指标。
2、灵敏度的选择
通常,在传感器的线性范围内,希望传感器的灵敏度越高越好。因为只有灵敏度高时,与被测量变化对应的输出信号的值才比较大,有利于信号处理。但要注意的是,传感器的灵敏度高,与被测量无关的外界噪声也容易混入,也会被放大系统放大,影响测量精度。因此,要求传感器本身应具有较高的信噪比,尽量减少从外界引入的干扰信号。
传感器的灵敏度是有方向性的。当被测量是单向量,而且对其方向性要求较高,则应选择其它方向灵敏度小的传感器;如果被测量是多维向量,则要求传感器的交叉灵敏度越小越好。
3、频率响应特性
传感器的频率响应特性决定了被测量的频率范围,必须在允许频率范围内保持不失真。实际上传感器的响应总有—定延迟,希望延迟时间越短越好。
传感器的频率响应越高,可测的信号频率范围*越宽。
在动态测量中,应根据信号的特点(稳态、瞬态、随机等)响应特性,以免产生过大的误差。
4、线性范围
传感器的线形范围是指输出与输入成正比的范围。以理论上讲,在此范围内,灵敏度保持定值。传感器的线性范围越宽,则其量程越大,并且能保证一定的测量精度。在选择传感器时,当传感器的种类确定以后首*要看其量程是否满足要求。
但实际上,任何传感器都不能保证*的线性,其线性度也是相对的。当所要求测量精度比较低时,在一定的范围内,可将非线性误差较小的传感器近似看作线性的,这会给测量带来极大的方便。
5、稳定性
传感器使用一段时间后,其性能保持不变的能力称为稳定性。影响传感器长期稳定性的因素除传感器本身结构外,主要是传感器的使用环境。因此,要使传感器具有良好的稳定性,传感器必须要有较强的环境适应能力。
在选择传感器之前,应对其使用环境进行调查,并根据具体的使用环境选择合适的传感器,或采取适当的措施,减小环境的影响。
传感器的稳定性有定量指标,在超过使用期后,在使用前应重新进行标定,以确定传感器的性能是否发生变化。
在某些要求传感器能长期使用而又不能轻易更换或标定的场合,所选用的传感器稳定性要求更严格,要能够经受住长时间的考验。
6、精度
精度是传感器的一个重要的性能指标,它是关系到整个测量系统测量精度的一个重要环节。传感器的精度越高,其价格越昂贵,因此,传感器的精度只要满足整个测量系统的精度要求*可以,不必选得过高。这样*可以在满足同一测量目的的诸多传感器中选择比较便宜和简单的传感器。
如果测量目的是定性分析的,选用重复精度高的传感器即可,不宜选用*量值精度高的;如果是为了定量分析,必须获得精确的测量值,*需选用精度等级能满足要求的传感器。
对某些特殊使用场合,无法选到合适的传感器,则需自行设计制造传感器。自制传感器的性能应满足使用要求。

发布时间:15-05-05 17:26分类:行业资讯 标签:在线VOCs便携式检测
挥发性有机物(Volatile Organic
Compounds,VOCs)是空气当中存在的气态有机物质的总称,主要来源为工业污染源排放,其排放量不在二氧化硫和氮氧化物之下,而危害远远高于这两种污染物:除了对人体健康造成直接或间接的影响(刺激眼睛和呼吸道,皮肤过敏、头痛、咽痛、乏力、致癌等……),也是形成PM2.5和臭氧的重要前体物之一,即VOCs的存在会加重细粒子污染。据统计,VOCs形成的PM2.5占所有PM2.5的20%。因此,在当前大气污染日益严重的形势下,VOCs防治成为大气污染治理的重要环节。
便携式VOCs检测仪主要有在线气相色谱仪、在线质谱仪、在线气质联用仪、在线PID和FID检测器、在线红外光谱仪、在线激光检测仪和在线差分光学吸收光谱仪等。
据了解,*新公布的环保部标准中便携式仪器提到了FID检测器、PID检测器和红外吸收检测器三种。便携式VOCs检测仪主要的国外厂商有美国RAE(华瑞)、美国Inficon(英福康)、美国GRAYWOLF(格雷沃夫)、英国CROWCON(科尔康)、英国Markes等。
由于VOCs检测仪没有固定的检测方法,而且在线检测系统用于现场检测,而不同现场的挥发性有机物种类差异较大且相对稳定,故检测需求不同。因此需要根据自身的需求和各种检测仪器的特点选择合适的检测方法。例如:在线PID和FID检测器可得出VOCs的总量,且仪器体积较小;各种在线光谱仪检测范围宽,可适应各种工业场合应用。
挥发性有机物是一种混合物,由于其定义未明确,因此监测需求也不明确。目前的主要检测方法是气相色谱法、质谱法和光谱法,环保部公布的行业标准中采用的是气质联用法。其中环境空气挥发性有机物(HJ644)标准中测定的是35种目标有机化合物,主要是烷烃、烯烃和苯系物,固定污染源废气挥发性有机物(HJ734)标准中测定的是24种目标有机化合物,主要是酮类、酯类、烯烃类和苯系物。
附爱仪器仪表网热卖产品:美国RAE(华瑞) PGM-7320VOC检测仪

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