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近几年来,“PM2.5”这个词不断被人们提及。PM2.5指的是空气动力学直径小于或等于2.5μm的细颗粒物,它能够吸附重金属、细菌、病毒等有害物质并通过呼吸运动进入人体,引发多种疾病。另外,它还是造成“雾霾”的主要元凶之一。监测PM2.5的仪器叫做PM2.5监测仪,它的核心部件是PM2.5切割器,功能是实现不同粒径的颗粒物分离。PM2.5切割器切割特性的好坏直接影响颗粒物分离效果的好坏,也就决定了PM2.5质量浓度测量的精确与否。我国由于PM2.5监测和研究比较晚,缺乏相应的统一标准,各个厂家的PM2.5切割器校正程序也不一样,严重影响了PM2.5质量浓度的测量。因此,研发用于PM2.5切割器校准装置成为了实现PM2.5准确测量的关键问题。但是,目前市面上还没有直接用于校准PM2.5切割器切割效率装置出现;现有的PM2.5采样器计量标准装置技术路线设计也比较复杂、成本较高、精度值得商榷。针对这些问题,本文仔细研究了PM2.5切割器的工作原理和相关切割器校准系统的设计方案,自主设计出了一种装置复杂度低、造价便宜、体积小、精度较高、实施方便的PM2.5切割器切割特性校准装置。本文的主要工作如下:(1)利用UG软件(Unigraphics NX)设计了校准装置的核心-静态箱系统,包括其机械尺寸、形状、材料和相关连接口等的设计。然后利用Fluent仿真软件模拟在设计好的静态箱内PM2.5颗粒的运动轨迹和停留时间等参数,根据这些参数不断优化静态箱的结构设计,使得校准结果更加精确。(2)本文设计了相应的温湿度、气压采集模块、LCD显示模块、SD存储模块和无线通信模块等软硬件模块来实时监测静态箱内的温湿度、气压等环境参数,为实验结果的误差分析提供数据支撑。(3)对设计好的校准装置进行了实验验证。通过校准实验,分析得到粒子粒径与切割器捕集效率之间的对应关系,拟合出PM2.5切割器实验切割特性曲线,并与PM2.5切割器标准切割特性曲线进行对比,实验结果表明:D50=2.367μm,σg=1.225,满足美国EPA和HJ 618-2011对PM2.5切割器性能的规定:σg=(2.5±0.2)μm,σg=1.2±0.1,证明了本校准装置设计的可行性。