Hiukkastiheyden reaaliaikainen mittaaminen

Abstract

Tässä työssä esitellään menetelmä hiukkastiheyden reaaliaikaiseen mittaukseen. Työssä käytetty laitteisto koostuu sähköisestä alipaineimpaktorista, jota käytetään sarjassa yksinkertaisen liikkuvuusluokittelijan kanssa. Laitteiston varaajana toimii triodi-tyyppinen koronavaraaja. Esitelty menetelmä, jonka idea on keksitty Tampereen teknillisessä yliopistossa, on käytössä reaaliaikaisessa hiukkasmassamittalaitteessa (Dekati Mass Monitor, DMM). Laite pohjautuu aiemmin kehitettyyn sähköiseen alipaineimpaktoriin (Electical Low Pressure Impactor, ELPI). Menetelmä perustuu kokojakauman liikkuvuuskokomediaanin ja aerodynaamisen kokomediaanin samanaikaiseen maantykseen. Näiden kahden kokosuureen avulla hiukkastiheys voidaan määrittää. Mitattua tiheysarvoa voidaan käyttää lukumääräjakauman ja kokonaismassapitoisuuden määrittämiseen mittaustuloksista. Työssä esitellään yksinkertaisen mallin avulla liikkuvuusluokittelijan toiminta kolmella eri tyyppisellä aerosolilla. Aluksi liikkuvuusluokittelijalle määritetään keräystehokkuudet monodispersiivisille kerran varatuille hiukkasille ja monodispersiivisille triodi-varaajalla varatuille hiukkasille. Tämän jälkeen laskettiin simuloinnin avulla keräystehokkuus varatuille polydispersiivisille hiukkaskokojakaumille. Keräystehokkuudet määritettiin myös kokeellisesti monodispersiivisille sekä kerran varatuille että varaajalla varatuille hiukkasille ja mittaustulosten avulla saatiin keräystehokkuudelle sovite, jota käytettiin simuloinnissa. Lisäksi menetelmän toimivuutta kokeiltiin laboratorioaerosoleilla. Mittaukset tehtiin Tampereen teknillisen yliopiston aerosolifysiikan laboratoriossa. Mittauksissa käytettiin kolmea eri tiheyksistä aerosolimateriaalia. Mitatuille jakaumille saatiin laskettua tiheysarvot, jotka vastasivat todellisia tiheysarvoja. Lisäksi vertailtiin DMM -laitteistolla mitattuja mitatun tiheyden avulla laskettuja lukumääräjakaumia vertailumittalaitteella mitattuihin lukumääräjakaumiin. /Kir10