1.4.1. Phƣơng pháp hấp thụ tia beta [5]
Phương pháp này xác định được khối lượng các hạt bụi PM bằng cách đo độ hấp thụ tia beta, nội dung phương pháp được trình bày trên TCVN 9469-2012 như sau:
Hút một thể tích đã xác định khơng khí xung quanh qua một vật liệu lọc mà trên đó bụi (các hạt vật chất) được giữ lại. Tổng khối lượng của bụi được xác định bằng cách đo độ hấp thụ tia bêta. Phép đo này theo định luật hấp thụ thực nghiệm sau:[5]
N = No.e-km (1.9) Trong đó:
No số electron đến trên một đơn vị thời gian (tính bằng giây);
N số electron đã truyền qua trên một đơn vị thời gian (tính bằng giây) đo được sau cái lọc;
k hệ số hấp thụ trên đơn vị khối lượng (cm2/mg);
Thực tế, không cần phải xác định No, khối lượng diện tích của bụi đã lấy mẫu được xác định như sau:
a. Bước một: Thực hiện phép đo trên cái lọc trắng (cái lọc không lấy mẫu bụi): [5]
N1 = No. km0
e (1.10) Trong đó:
N1 số electron truyền qua trên một đơn vị thời gian (tính bằng giây) đo được sau cái lọc trắng;
mo khối lượng diện tích (mg/cm2) của cái lọc trắng.
b. Bước hai: thực hiện phép đo trên cùng loại cái lọc đã lấy mẫu bụi:[5] N2 = No. k(mo m)
e (1.11) Trong đó:
N2 số electron đã truyền qua trên một đơn vị thời gian (tính bằng giây) đo được sau cái lọc đã lấy mẫu bụi;
m
khối lượng diện tích (mg/cm2) của bụi đã lấy (tích tụ) trên cái lọc. Kết hợp công thức (1.10) và (1.11), ta có:[5] N1 = N2.ek.m (1.12) hoặc: N21 N ln k 1 m (1.13) Trong đó, để lấy được các hạt bụi có kích thước nhỏ (PM2.5 hoặc PM10) ta loại bỏ các hạt kích thươc lớn hơn bằng một lối vào mẫu chọn lọc kích thước sử dụng phương pháp lọc va đập theo từng lớp hoặc phương pháp lọc xyclon.
1.4.2. Phƣơng pháp tán xạ
1.4.2.1. Hiện tượng tán xạ ánh sáng:
Trong môi trường trong suốt và đồng nhất, ánh sáng truyền theo đường thẳng. Tuy nhiên, khi môi trường không đồng nhất (môi trường chứa các hạt bụi PM) ánh sáng sẽ khơng những truyền thẳng mà cịn truyền theo các phương khác. Hiện tượng đó gọi là hiện tượng tán xạ ánh sáng [4].
Hệ thống sensor đo quang học gồm có các đầu sensor phát và thu ánh sáng tán xạ từ các hạt bụi trong buồng hút, hai đầu sensor này được đặt theo phương vng góc 900 với nhau. Phía đầu phát sẽ phát ánh sáng từ nguồn sáng vào vùng bụi bên trong buồng hút, theo nguyên lý tán xạ ánh sáng, các ánh sáng tán xạ phát ra từ các luồng hạt bụi này sẽ truyền tới đầu sensor quang ở phía đầu thu ánh sáng, và đưa tín hiệu này tới bảng mạch xử lý tín hiệu. Bảng mạch chuyển tín hiệu cần đo thành tín hiệu điện. Tín hiệu này sau khi chuyển tới vi điều khiển có thể chuyển đổi thành kết quả đo và hiển thị trên các thiết bị như LCD hay LED 7 đoạn. Trong phương pháp này ta cũng cần lọc lấy các hạt bụi có kích thước nhỏ (PM2.5 hoặc PM10) để đưa vào buồng hút.
Hình 1.6. Nguyên lý đo bụi bằng phương pháp tán xạ ánh sáng
Nguyên lý đo bụi dựa trên lý thuyết tán xạ ánh sáng. Khi ánh sáng tới xuyên qua các hạt bụi, sự tán xạ ánh sáng xảy ra. Nồng độ hạt bụi (Mv) và cường độ của ánh sáng tán xạ có mối liên hệ theo cơng thức 1.14: [22]
Mv = (1.14)
Trong đó, γ là khoảng cách giữa các hạt và máy dò cường độ ánh sáng, ρ là mật độ tương đối của các hạt lơ lửng, I là cường độ của ánh sáng tán xạ, I0 là cường độ ánh sáng tới, λ là bước sóng của ánh sáng tới; ν là hướng của dịng khí; S là diện tích mặt cắt ngang của các luồng khí được thử nghiệm trong đường ống, I1 và I2 là cường độ của các thành phần phân cực theo chiều dọc và chiều ngang của ánh sáng tán xạ.
Nồng độ khối lượng của các hạt bụi có mối quan hệ tuyến tính với cường độ ánh sáng tán xạ. Do đó, nếu biết bước sóng của ánh sáng tới và chọn góc tán xạ thích hợp, nồng độ khối lượng của các hạt bụi có thể thu được thơng qua tính tốn cường độ ánh sáng tán xạ. [22]
Hiện nay, trên thị trường có một số sensor hoăc máy đo dùng để đo nồng độ bụi PM2.5 và PM10 như sensor SDS011, sensor GP2Y1010AU0F, máy đo G3 PM… Các sensor và thiết bị này đều đo bằng phương pháp tán xạ ánh sáng.
Chƣơng 2 – CHẾ TẠO THIẾT BỊ