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负氧离子传感器的来源及分类

 发布时间:2021-04-02 点击量:343

空气负氧离子被誉为空气中的“维生素”,对于改善人体健康十分重要。在自然生态系统中,森林和湿地是产生空气负氧离子的重要场所,在空气净化、城市小气候等方面有明显的调节作用。空气负离子也被称为负氧离子,是指额外携带一个及以上负电荷的氧气离子。空气负离子的测量主要依据对单位体积空气中负电荷数量的估测。

负氧离子的来源

空气中负氧离子主要有3个来源:

1、大气分子在射线、雷电和风暴等因素的作用下发生电离,自由电子附着在氧气或水分子上便形成了空气负氧离子;

2、在瀑布、海浪和暴风雨的环境下,会形成带有负电荷的水雾,易被空气流带走形成负氧离子;

3、植物“放电”和光合作用会释放出自由电子,与氧气或者水分子结合,也会形成负氧离子。

负氧离子传感器分类

负氧离子传感器通常由导电性能良好的金属材料制成。当空气中游离的负离子在撞击到金属极板时,负离子携带的额外电子转移到金属极板上去,从而引起金属极板呈现负极性。如金属极板通过导线与大地接触,则会在导线上产生一个微弱电流,通过这一电流信号的采集和测量,可以估测出金属极板上所携带的电荷量,再经过计算便可得出空气中负离子的浓度。

目前,市面上出现的负氧离子传感器的监测方式大致可以分为:平板式、电容式、双重圆筒轴式和球式,其中平板式和双重圆桶轴式适用于一般个人和家庭日常;电容式和球式对材料要求高,制作难度大,制作成本高,一般应用于专业精密测量仪器。

平板式负氧离子传感器

平板式负氧离子传感器相较于电容式、格栅式和秋式负氧离子传感器,虽然测量精度略微较差(精度误差在10%左右),但是也已经足以满足日常非专业研究人员的使用需求,并且很大地简化了仪器结构,降低了生产成本。

原理:平行电板式负氧离子传感器是低端空气离子检测仪比较常用的一种方法。有A跟B一组平行且相互绝缘的电极,B极顶端边有一个环形双极电极,空气通过右下角的风扇吸入,空气中的负离子击打A/B电极放电,电荷传导到E环形电极形成自放电,放电信号被记录,从而可对空气中正、负离子数量及大小进行测量。

平板式负氧离子传感器在技术上比较成熟,造价成本也比较低,但是易受外部环境影响,另外这种结构自身的弱点容易导致电解边缘效应,容易造成气流湍流,导致检测结果偏移较大。

双重圆筒轴式负氧离子传感器

双重圆筒轴式负氧离子传感器是中空气离子检测仪成熟的一种方法。整体结构由3个同心圆筒组成,外围筒身及内轴为电极,空气通过圆筒时,离子撞击筒身跟轴产生放电,放电信号被记录,从而可对空气中正、负离子数量及大小进行测量。

这种检测仪技术上已非常成熟,但由于内部复杂的结构及控制,造价成本较高。这种结构可以有效解决平行电板式结构固有的电解边缘效应,同时圆筒本身的结构及特殊的进气方式可以保持气流通过的平顺性,对离子数量及大小的检测精确性有大的提高。

过去我国注重于对大气、环境不利或者对人体存在危害的负向指标进行监测,例如CO2、SO2、PM2.5和PM10等气象要素,而忽略了将反映生态建设成效的正向指标纳入监测范围,这是我国大气、环境监测工作的缺憾。

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