负氧离子在线检测系统工作原理

负氧离子在线检测系统工作原理

1.引言

空气负离子(Negative Air(oxygen) Ion, NAI)是带负电荷的单个气体分子和轻离子团的总称。大气中除了氮气、氧气、二氧化碳、水汽和各种气溶胶粒子外，还有一些离子化空气。这些离子化空气是由于空气分子受到电离等外界条件，获得足够的能量时，原子核和电子分离从而形成的正、负离子；由于氧分子比CO2、N2等分子更具有亲电性，因此氧分子会优先获得电子形成负离子，所以NAI主要由负氧离子组成，故常被称为空气负氧离子。

负氧离子是活性氧的重要成员之一，由于其带负电荷在结构上与超氧化物自由基相似，其氧化还原作用强，能够破坏细菌病毒电荷的屏障及细胞活性酶的活性；另外，负氧离子还可以沉淀空气中的悬浮颗粒物。从而可以看出负氧离子对人体健康的重要作用以及它与大气污染密切的相关性，空气负氧离子浓度已成为衡量空气质量好坏的重要指标，所以开展空气负氧离子浓度的评测对评价空气质量的好坏具有十分重要的作用。

2.系统组成

达正然负氧离子检测系统主要包括：检测主机、显示大屏、手机端和客户端；检测主机可以检测当前环境下的负氧离子、PM2.5、PM10、温度、湿度、风速、风力、风向、噪声等，并将检测的数据传输到云服务器和显示大屏；显示大屏实时动态显示检测主机传来的检测数据；手机端和客户端可实时查看当前的检测数据及日、月检测数据变化动态。

达正然负氧离子检测系统结构如下图所示：

3.工作原理

达正然负氧离子检测主机采用的是电容式吸入法，通过电容式离子收集器收集空气离子携带的电荷，并测量出这些电荷形成的电流和取样空气的流量，再换算出离子浓度，原理示意如下图所示：

上图中，d为板间间隙，L为极板长度，V为抽气速率，U为极化电压。

电容式吸入法基本工作原理：在离子传感器（或称采集桶、采集筒）的极化板（或称偏压板）上加载定量的极化电压，再让被测空气按设定速度匀速通过传

感器，空气中特定的小粒径负离子在电场的作用下发生偏转，被采集板所捕获，采集到的负离子所带负电荷经过采集器的处理，可计算出负离子的电荷浓度值，再通过测量离子迁移率K（单位：cm2/(V·s)），即可计算得到空气中负离子浓度值。

离子迁移率是在单位强度电场作用下离子的移动速度，在同一电场强度下，离子粒径越大运动速度越慢，粒径越小速度越快，因此，K值与粒径大小成反比，即离子迁移率K值越大，表示离子粒径越小；K值越小，表示离子粒径越大。用离子迁移率K表示离子运行速度的快慢程度，也就表示了粒径的大小。

通过研究，在离子迁移率K≥0.4时，所测得负离子绝大部分是以氧分子吸附的负离子为主的小粒径离子，即俗称的“负氧离子”。当离子迁移率K=0.4时，实际上涵盖了K≥0.4所测得的所有小粒径负离子的浓度值。因此，达正然负氧离子检测主机采用的离子的迁移率K=0.4。

4.性能指标

达正然负氧离子在线检测系统性能指标如下表所示：

5.系统特性

（1）系统采用高精度、高性能负氧离子传感器与环境采集设备，对负氧离子和多项环境参数进行实时监测；

（3）具备防水、防雷、抗风、防凝露等多种保护；

（4）支持多种远程通讯方式，能够将监测数据实时传送到远程服务器，监测数据还能本地和远程显示；

（4）全天候、全地域自动运行，以数字、图形和图像等多种方式进行实时显示和记录存储监测信息，监测点位可扩充多达上千个点。

（5）可设定各监控点位的报警上下限值，当出现被监控点位数据异常时可自动发出报警信号。

（6）空气质量监测软件采用标准windows全中文图形界面，实时显示、记录各监测点的空气质量值和曲线变化，统计被监测质量数据的历史数据、最大值、最小值及平均值，累积数据等。

（7）系统可扩充多种记录数据分析处理软件，能进行绘制棒图、饼图，进行曲线拟合等处理，可按TEXT格式输出，也能进入EXCEL电子表格等office的软件进行数据处理。

（8）系统设计时预留有接口，可随时增减硬件设备。

（9）系统采用一体化工业级设计，大大减少了布线工程量和线材，工程造价。并且由于是数字信号不会产生传输误差或信号损失。

（10）适用于各地生态公园、湿地、湖泊、瀑布、温泉、山区、森林、自然保护区等旅游区以及小区、酒店等生活区；

6.负氧离子浓度对比