一、概述与定义
数字粉尘仪，亦称直读式粉尘仪或气溶胶浓度监测仪，是一种基于现代光学、电子学及微处理器技术，能够实时、快速、直接读取空气中悬浮颗粒物(气溶胶)质量浓度的精密仪器。它克服了传统滤膜称重法周期长、操作繁琐的缺点，为实现工作场所卫生监控、环境空气质量评估及污染源追踪提供了高效的技术手段。其核心价值在于将不可见的粉尘浓度转化为直观、量化的数字信号，服务于职业健康、环境保护和工业生产过程控制。
二、工作原理：基于光散射的理论基础
目前主流的
数字粉尘仪绝大多数采用光散射原理，其科学依据是粒子对光的散射现象。当光束穿过含有颗粒物的空气时，颗粒物会对光产生吸收、折射和散射，其中散射光的强度与颗粒物的物理特性(如粒径、形状、成分及浓度)存在确定的函数关系。
具体工作流程如下：
采样与进气：内置抽气泵以恒定的流量(例如3.0L/min)将待测环境中的空气吸入仪器内部的检测腔内，确保样品气流的代表性和稳定性。
光照射：检测腔内设有一个稳定光源(通常是激光二极管LD或发光二极管LED)。该光源发出一束波长稳定、强度恒定的平行光。
粒子散射：随气流通过检测区的粉尘粒子在受到光照时，会向各个方向散射光线。为了优化信噪比，仪器通常选择检测一个特定角度的散射光(如90°角或前向小角度)。
光电转换：位于特定角度的光电探测器(如光电倍增管PMT或硅光电池)接收粉尘粒子散射的光信号，并将其转换为与散射光强度成正比的微弱电信号。
信号处理与浓度计算：
信号放大与处理：微弱的电信号经过高性能电路进行放大、滤波，以消除背景噪声和电子干扰。
算法转换：经过处理的电信号被送入微处理器。仪器在出厂前已通过标准粉尘(如ISO12103-1A1试验粉尘)在标准状态下进行了严格的校准，建立了“散射光强度信号”与“粉尘质量浓度”之间的校准曲线(K值)。微处理器依据此校准曲线，将实时采集的电信号值转换为对应的粉尘质量浓度值。
显示与输出：最终的计算结果以数字形式实时显示在仪器的液晶屏幕上，单位通常为mg/m³或μg/m³。同时，数据可被存储并通过数据接口(如USB、蓝牙)传输至计算机或云端平台。
三、核心技术特征与性能参数
一台高性能的数字粉尘仪具备以下关键特征：
高灵敏度与低检测限：能够检测低至微克每立方米(μg/m³)级别的浓度变化，满足对低浓度环境的监测需求。
实时响应性：响应时间短(通常T90<10秒)，能够捕捉粉尘浓度的瞬时波动，适用于源解析和过程监控。
粒径切割能力：这是衡量其专业性的重要指标。通过前置粒子切割器，仪器可以选择性采集特定动力学直径的颗粒物。例如：
PM10：空气动力学直径≤10微米的可吸入颗粒物。
PM2.5：空气动力学直径≤2.5微米的细颗粒物。
呼吸性粉尘：根据BMRC或ACGIH曲线定义，能进入肺泡区的粉尘。
智能校准与补偿：内置温度和湿度传感器，可对非粉尘因素(如水蒸气)引起的干扰进行软件补偿，提高测量准确性。具备用户自主校准功能，确保长期稳定性。
数据记录与溯源：内置大容量存储器，可记录长时间序列的浓度数据、最大值、最小值、平均值及暴露量(TWA)，并带有时间戳，满足数据溯源和合规性要求。
四、主要类型与应用领域
根据应用场景和精度要求，数字粉尘仪主要分为：
个人佩戴型：体积小巧，重量轻，可用于监测个体劳动者的粉尘暴露水平，是职业健康监护的核心工具。
便携式：兼具手持移动测量和定点监测功能，适用于环境调查、卫生学评价、工业卫生普查、通风效果评估等。
固定在线式：安装在固定点位进行连续自动监测，用于工作场所区域监控、环境空气质量监测站、烟道排放监测及无尘室洁净度等级(如ISO14644)的确认。
