汪锋 樊海春 张涛 李勇 刘金星 高建民

摘要：设计了一种PM_2.5采样器自动换膜装置及其使用方法，该换膜装置包括线性模组、气动手爪、接近传感器、切割器连接座、下压气缸、导向槽顶盖、导向槽座、滤膜存储桶、密闭气缸、密闭连接头、滤膜加载桶和连接座，线性模组水平放置，底面通过螺栓与连接座连接，气动手爪通过螺栓安装在线性模组的滑动组件上，线性模组可带动气动手爪进行平稳精准的水平方向移动，导向槽座通过螺栓水平安装在连接座上，滤膜加载桶和滤膜存储桶通过L型槽安装在导向槽座下方，密闭气缸通过螺栓固定在导向槽座的下方，密闭连接头通过螺纹连接于密闭气缸上。采用电动结合气动方式，结构合理，拆卸方便，稳定性强。

关键词：PM_2.5，采样器，自动换膜

中图分类号：X851

文献标识码：A

文章编号：1674-9944（2018）14-0146-02

1引言

目前，空气质量监测中用于采集PM_2.5的仪器多为单膜采样器，相对自动换膜采样器来说操作频率较頻繁，人工操作工时较长。而目前自动换膜采样器的换膜机构大多采用纯气动方式，这种换膜方式精度低.稳定性差，受环境因素影响较大，也需要进一步改进。

2 自动换膜装置结构

为此，提出了一种PM_2.5采样器自动换膜装置及其使用方法，采用电动结合气动方式，结构合理，拆卸方便，稳定性强，解决了自动换膜采样器换膜精度低，稳定性差等问题。

为实现上述目的，采取的技术方案为：PM_2.5采样器自动换膜装置，包括线性模组、气动手爪、接近传感器、切割器连接座、下压气缸、导向槽顶盖、导向槽座、滤膜存储桶、密闭气缸、密闭连接头、滤膜加载桶和连接座，线性模组水平放置，底面通过螺栓与连接座连接，气动手爪通过螺栓安装在线性模组的滑动组件上，线性模组可带动气动手爪进行平稳精准的水平方向移动，导向槽座通过螺栓水平安装在连接座上，滤膜加载桶和滤膜存储桶通过L型槽安装在导向槽座下方，密闭气缸通过螺栓固定在导向槽座的下方，密闭连接头通过螺纹连接于密闭气缸上，导向槽顶盖逶过螺栓固定在导向槽座的上方，接近传感器螺纹连接于导向槽顶盖上，切割器连接座通过螺栓固定安装在导向槽顶盖上，下压气缸通过螺栓安装在导向槽顶盖上。

其中.导向槽座内设有可使膜盒直线滑动的导向槽，与气动手爪、线性模组配合可使膜盒到达加载工位、采集工位、存储工位。线性模组为电动方式，不受气压影响，精度高，稳定性强。

自动换膜动作相对复杂，每一步都会影响到换膜结果，继而影响最后的PM_2.5浓度测量结果，所以只有各个部分的动作都精准才能保证最后换膜、采样的精度。自动换膜机构组成如图1所示。

由图1所见，该装置实施例提供了一种PM_2.5采样器自动换膜装置，包括线性模组1、气动手爪2、接近传感器3、切割器连接座4、下压气缸5、导向槽顶盖6、导向槽座7、滤膜存储桶8、密闭气缸9、密闭连接头10、滤膜加载桶11和连接座12，线性模组1水平放置，底面通过螺栓与连接座12连接，气动手爪2通过螺栓安装在线性模组1的滑动组件上，线性模组1可带动气动手爪进行平稳精准的水平方向移动，导向槽座7通过螺栓水平安装在连接座12上，滤膜加载桶11和滤膜存储桶8通过L型槽安装在导向槽座7下方，密闭气缸9通过螺栓固定在导向槽座7的下方，密闭连接头10通过螺纹连接于密闭气缸9上，导向槽顶盖6通过螺栓固定在导向槽座7的上方，接近传感器3螺纹连接于导向槽顶盖6上，切割器连接座4通过螺栓固定安装在导向槽顶盖6上，下压气缸5通过螺栓安装在导向槽顶盖6上。

其中，所述导向槽座7内设有可使膜盒直线滑动的导向槽，与气动手爪2、线性模组1配合可使膜盒到达加载工位、采集工位、存储工位。线性模组1为电动方式，不受气压影响，精度高，稳定性强。

3使用方法

实施例还提供了一种PM_2.5采样器自动换膜装置的使用方法，包括如下几个步骤。

（1）检测各个传感器状态，线性模组1带动气动手爪2移动至加载工位，滤膜加载桶11进行供气，桶内活塞将膜盒顶起，膜盒触动接近传感器3，滤膜加载桶11停止供气，气动手爪2夹紧膜盒，线性模组1带动气动手爪2移动至采集工位。

（2）到达位置后气动手爪2松开膜盒，密闭气缸9带动密闭连接头10向上顶起膜盒，使密闭连接头10、膜盒、切割器连接座4之间密封，并开始采集空气样本。

（3）采集工作完成后，密闭气缸9带动密闭连接头10向下松开膜盒，气动手爪2夹紧膜盒，线性模组1带动气动手爪2移动至存储工位，气动手爪2松开膜盒，下压气缸5向下将膜盒压入滤膜存储桶8，下压气缸5复位，线性模组1带动气动手爪2至复位，进行下一工作循环。

该PM_2.5采样器自动换膜装置采用电动结合气动方式，结构合理，拆卸方便，稳定性强，线性模组可带动气动手爪进行平稳精准的水平方向移动，导向槽座内部设有可使膜盒直线滑动的导向槽，三者配合可使膜盒到达加载工位、采集工位、存储工位。滤膜加载桶、滤膜存储桶可避免滤膜与外界环境进行接触。该设备的关键指标测试数据如表1。