概述

CPR-KA系列环境空气自动监测系统是基于定电位电解传感器原理检测污染气体、光散射原理检测粉尘，并结合国际上成熟的电子技术和网络通讯技术研制、开发出来的产品。该系统符合国家对城市环境空气自动监测系统的各项技术指标要求，国产化程度高，具有较强的实用性和理想的性能价格比，可替代同类进口产品，是开展城市环境空气自动监测的理想仪器。

仪器可以同时监测气体和可吸入颗粒物浓度，在同一显示屏显示。一台仪器可以同时监测四种参数，该仪器工作方式为自动采样自动分析，测量浓度直接在显示屏上显示，并自动计算日平均、月平均值，可以储存30天的监测数据（包括日平均、月平均值）。仪器带USB、RS485数据转存接口，可以将储存的数据转存到计算机上。仪器设计为可充电锂电池供电，也可以用AC220V供电，当使用AC220V供电时，同时也是给内置锂电池充电，当没有AC220V电源时仪器会自动启动锂电池供电，这样既可以作便携式仪器使用，也可作为在线仪器使用。仪器体积小，并配备便携式拉杆箱，便于可以移动式监测。上位机软件系统根据历史记录数据和分析结果预测、预报辖区环境污染状况及发展趋势，为有效控制辖区内环境状况提供科学依据。

系统组成

大气污染物参数

二氧化硫、二氧化氮、可吸入颗粒物PM10(可扩展参数:H2S、CO、O3、HF等其它有毒气体)

现场校准设备

为了保证仪器的准确度，需要定期对仪器进行零点及量程校准。需要配备一套高精度配气仪、标准气体，零气或零气发生器；

上位机软件（选配）

便携式监测仪的历史数据可以通过USB导出转存至电脑，上位机软件完成统计报表、数据分析、制作曲线、打印等功能。

产品特点

• 结构设计合理，亦可作为便携式仪器使用，也可自动在线连续监测；
• 可以同时监测气体参数和可吸入颗粒物，并在屏幕上显示出检测值；
• 当作为便携式仪器使用时，可连续自动采样自动分析，摒弃了试剂配置→现场采样→实验室分析的传统操作及大气采样器；
• 采用进口高灵敏度的传感器，响应速度快，分辨率高，线性好，检测下限可达ppb级；
• 测量浓度值可以实现mg/m3、ppm、ppb单位的切换，同时有动态图象显示；
• 采用大屏幕图形液晶显示，可直观动态显示各种检测数据、图形、仪器工作状态，提供全中文菜单和友好的人机对话界面；
• 应用单片机技术和网络通讯技术相结合，采用数据存储功能，不仅可提供方便的数据查询方式；还可以通过USB接口将数据转存至计算机，利用配套的上位机软件自动计算日平均值、月平均值、污染指数、生成各种图形数据标，并进行打印；
• 采用机内锂电池供电或外接交流市电供电方式，如果外电源断电后，设备内的电池可供仪器可连续工作8小时；
• 性能稳定、精确度高、操作方便、易于维护，具有掉电保护功能。
• 应用领域：城市大气环境监测、企业环境监测、工厂厂区无组织排放污染气体监测、应急监测环境评价监测

气体检测部分工作原理

本仪器采用高灵敏度电化学传感器原理，结合单片机技术和网络通讯技术，可以连续监测大气层中的SO2、NO2、O3、 CO、H2S、NH3、HF气体，全面显示需要的测量数据。首先由抽气泵将环境空气通过过滤器，经流量调节器后分别以300ml/min的流量送到传感器气室，通过传感器时所产生的信号经放大、A/D转换后，由微处理器进行采集、计算、数据处理，产生浓度结果数据，同时保存数据结果或通过RS485串行接口送至信息中心。

对于空气中微量气体的检测，不同气体之间的交叉干扰尤其突出，如处理不好，对测试结果会产生极大的影响。我们采用了两项关键技术解决了此问题：一是采用面对环境空气质量专用传感器；二是使用选择性合适过滤器，由此使本系统监测结果准确、可靠。

气体传感器的工作原理

传感器通常由三个电极构成，其中最主要的是工作电极。它通常是用一种具有催化活性的金属，例如：铂，将其喷镀在一种透气但是憎水的膜上做成。被测量的气体扩散透过多孔的膜在其上进行氧化或还原反应。其反应的性质以工作电极的热力学电位和分析气体的（氧化还原）性质而定。氧化还原反应中参加反应的电子，流向（还原）或流出（氧化）工作电极，通过外电路成为传感器的输出信号。为了氧化还原反应得以进行，工作电极的热力学电位是一个极为重要的因素。参考电极则是为了提供电解中的工作电有一种稳定的电位而设。参考电极通常需要保护，使之不暴露在样气中，这样参考电极的热力学电位就总是具有同一数值保持稳定。此外，参考电极不允许有电流需要的第二电极，它的作用主要是允许电子进入或流出传感器内部。

控制工作电极电位和将信号电流转换为电压信号的电路称之恒电位电路（或恒电位器）。工作电极的工作信号需经运放U2转换为电压信号。电路同时保持工作电极的电压使之处于其偏压Vbias之值。参考电极电位与一个经过仔细选择的稳定的输入电压Vbias比较后，线路中运放 U1在对电极产生一电压信号，其大小正好是产生一个与工作电极电流相等相反的电流信号。同时恒电位电路使工作电极与参考电极之间保持一恒定的电位差（电压）。

可吸入颗粒物检测部分工作原理

采用激光光源，质量浓度转换系数不受颗粒物颜色的影响，内装光学标准散板,确保仪器高稳定性。仪器设计了可更换的粒子切割器，实现了PM10、PM5、 PM2. 5 、 TSP多种粒子分离切割器 兼容。在线滤膜采样器，实现了连续监测粉尘浓度与滤膜采样兼容，可以分析所收集到颗粒物的成份以及求出该场所的质量浓度转换系数K值。 设计了恒流控制器， 确保采样流量恒定，切割曲线的正确。具有特别的保护气幕，避免了粉尘对仪器核心部件—光学系统的污染，确保仪器高可靠性通过计算机软件实现仪器零点自动调节，提高了仪器测量精度，方便了用户使用。

控制流程图

仪器的组成

1、采样，2、信号转换，3、信号处理，4、控制，5、存储，6、输出，7、电源

气路部分

该部分由2个进气管路，过滤器，泵，传感器，流量调节器组成。其作用是由泵将待测气体通过过滤器，采来送至传感器，然后通过流量调节器排出尾气。

信号转换部分

该部分由气体传感器和温度传感器组成，其功能是将被测物浓度变成电信号。

信号处理部分

该部分由信号变换和控制两部分组成。

信号变换

由气体传感器和温度传感器产生的电信号较小，并且和要求输出的信号不成比例关系，必须经放大后才能得到标准输出信号及控制信号。信号经处理后，输出模拟信号0-2V（根据用户要求可改变）。数字信号ppb或ug/m3供面板LED显示，温度信号经变换后供控制和计算用。

控制部分

由于传感器信号的输出与温度有关系，该仪器为提高准确度设计了温度控制装置，根据传感器的温度变化即调整制冷和制热系统，保证了传感器的使用状态。控制部分还包括电源保护，开关，泵及标校整定电位趋，其作用是保证系统安全可靠。

输出部分

该部分由模拟信号输出和LED 数字输出两部分组成。

技术指标：

监测参数 检测范围 分辨率
二氧化硫SO2 0-2ppm 0.001ppm
二氧化氮NO2 0-2ppm 0.001ppm
臭氧O3 0-5ppm 0.001ppm
一氧化碳CO 0-50ppm 0.1ppm
硫化氢H2S 0-2ppm 0.01ppm
氟化氢HF 0-2ppm 0.01ppm
其它气体可以定做 客户定制
可吸入颗粒物监测参数：
监测范围 分辨率
0-100mg/m3(可选) 0.01 mg/m3
0-10mg/m3（可选） 0.001 mg/m3
PM10、PM5及PM2.5多种切割器共选择
空气质量监测仪其它性能指标：
工作温度： 5-40ºC
存储温度： -20-40ºC
工作湿度： ≤15%-85%RH非冷凝
精 度： ±2%F.S
线 性： ±2%F.S
零 漂： ±2%F.S
量程零漂： ±2%F.S
响应时间： <150s
传感器工作寿命： >2年
气体采样流量： 300ml/min
粉尘采样流量: 5.0L/min或600ml/min
采样方式： 泵吸式
供电方式： 机内锂电池供电（3.6V*3）
外接交流电供电(AC220V 50Hz 1.0A)
通讯接口 RS485及USB数据转存接口
电池充电时间： 10 小时
电池工作时间： 连续 8小时
整机重量： 15kg
外形尺寸： 300 x 260 x 490mm

仪器尺寸图

上位机软件界面