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低成本Alphasense OPCs在美國本土試驗中大放異彩

更新時間:2022-04-15 10:14:20

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應用介紹



Alphasense低成本顆粒物(PM)空氣質量傳感器第三方評估表明,它與參考設備之間的良好相關性,而成本只占這類參考設備的一小部分。Alphasense 歐洲區銷售經理 Will Parrett 對試驗結果表示歡迎,他說道:“隨著市場上出現越來越多的低成本傳感器,客戶越來越難以選擇他們可以信任的技術。因此,諸如此類的第三方評估非常有用?!?/span>

 

這些結果的發布恰逢其時,因為隨著人們對健康影響的廣泛了解,近幾個月來人們更加關注細顆粒物。 2021 9 月,世界衛生組織WTO將年平均 PM 指導值削減至 5 μg/m3,2022 3 月,英國政府宣布就將納入《環境法》的新目標進行磋商,包括到 2040 年將PM2.5降低至 10 μg/m3 的目標。

 

PM傳感器評估涉及3AlphasenseOPC-R2傳感器,它們部署在加州RubidouxSouth Coast AQMD的固定環境監測站點,運行時間從202110月至12月,為期三個月。同這些傳感器共同監測的還有聯邦等效方法儀器(FEM),監測的參數包含:顆粒物PM1、PM2.5、PM10以及相對濕度和溫度。

 

OPC試驗背景


南海岸空氣質量管理區是(South Coast AQMD是負責在南加利福尼亞州南岸空氣地區實現州和聯邦潔凈空氣標準的機構。南海岸空氣地區占地6745平方英里,其中包含洛杉磯,人口約1460萬。

 

為了讓公眾了解商用“低成本”空氣質量傳感器的實際性能,South Coast AQMD設立了空氣質量傳感器性能評估中心(AQ-SPEC)項目,對現場和實驗室環境下傳感器進行表征。AQ-SPEC項目成立于2014年,在過去的8年間,項目組與超過100家的傳感器制造商/開發人員/供應商密切合作,評估了超過170監測國家環境空氣質量標準(NAAQS)的基準污染物的傳感器。 要獲得評估資格,傳感器須低于2000美金的成本,且須實時或近實時地監測目標參數列表中的一種。Alphasense傳感器符合這項研究,但成本遠低于目標成本額度。

 

認識到低成本空氣質量傳感器日益增長的日漸普及,因為擔心不應該在不評估精度和整體質量的前提下接受傳感器數據,用于評估設備性能的AQ-SPEC項目應運而生。隨著新設備進入市場,人們擔心源自不可靠傳感器的低質量數據不僅將導致混亂,還將危及低成本傳感器技術的成功發展。除了需要表征空氣監控傳感器的性能,South Coast AQMD也在試圖讓公眾了解此類設備的優點以及潛在不足。

 

目前正在對氣態和顆粒污染物進行 AQ-SPEC 評估。 與直徑等于或小于 10 2.5 微米 (μm) 的顆粒物(分別為 PM10 PM2.5)相關的健康風險與公共健康特別相關。 PM2.5 PM10 都能夠深入肺部,但 PM2.5 甚至可以進入血液,主要導致心血管和呼吸系統的影響,還會影響其他器官。

 

Alphasense OPC-R2顆粒物傳感器

 

重量不到 30 克,最長尺寸為 72 毫米,OPC-R2(光學粒子計數器)為如此小的傳感器提供了令人印象深刻的性能。 傳感器的激光部分用于檢測粒徑從 0.30 12.4 μm 的顆粒,帶有 16 個軟件“bin”。 使用嵌入式算法將計數測量值轉換為 PM1.0、PM2.5 PM10 的質量濃度。 該傳感器還測量溫度和相對濕度。

 


所有 Alphasense 傳感器在發貨前都經過工廠校準,數據采集軟件可從 www.alphasense.com 免費下載。South Coast AQMD 在試驗開始前沒有進行任何進一步的校準。

 

OPC測試評估結果


對于所有 PM 測量,Alphasense 傳感器的數據恢復率接近 100%。 OPC-R2 傳感器的性能通過兩個 FEM 參考儀器進行了評估,South Coast AQMD 估計每個儀器的成本在 21,000 美元到 25,000 美元之間。 PM 范圍內,兩種 FEM 儀器之間存在很強的相關性。

 

Alphasense OPC-R2傳感器1小時平均結果顯示:

PM1:與 FEM 儀器具有強相關性(0.77 < R2 < 0.88)。

PM2.5:與 FEM 儀器具有中度至強的相關性(0.67 < R2 < 0.80)。

PM10:與 FEM 儀器具有強到非常強的相關性(0.70 < R2 < 0.91)。

與相應的South Coast AQMD 氣象站數據的溫度和濕度具有很強的相關性(分別為 R2 ~0.95 R2 ~0.97

R2 是線性相關系數,它衡量三個被測傳感器的平均測量值與相應的參考儀器值之間的線性關系。 接近值 1 R2 反映傳感器和參考讀數之間接近完美的一致性,而值 0 表示完全缺乏相關性。

 

OPC-R2 傳感器的成功評估建立在 Alphasense 的其他 PM 傳感器 OPC-N3 2018 South Coast AQMD 評估期間展示的高水平性能的基礎上。 OPC-N3 OPC-R2 稍大,可檢測粒徑為 0.35 40 μm 的顆粒,并將它們分類到 24 個軟件“bin”中。 OPC-N3 尺寸為 65 毫米(寬)x 75 毫米(長),重量不到 105 克。與 OPC-R2 一樣,OPC-N3 記錄 PM1.0、PM2.5 PM10(可選 PM4.25)并測量溫度和相對濕度。 Alphasense OPC-N3 傳感器(平均 1 小時)評估的試驗結果顯示:

 

PM1:與 GRIMM 儀器相關性良好(R2 ~ 0.80)。

PM2.5:分別與 FEM GRIMM、FEM BAM FEM T640 儀器具有中等至良好的相關性(R2 ~ 0.64、0.44 0.57)。

PM10:與 GRIMM、FEM BAM T640 儀器(R2 ~ 0.51、0.28 0.47)的相關性低到中等。

與相應的南海岸 AQMD 氣象站數據的溫度和濕度有很強的相關性(分別為 R2 ~0.97 R2 ~0.98

 


OPC測試評估總結


Alphasense OPC-R2 傳感器在所有三個 PM 范圍內都表現出色。 “我們對South Coast AQMD 的評估感到高興; 評估結果為我們的客戶提供了保證,即可以從這些低成本傳感器中獲得高質量的數據,”Will Parrett 如是說。

“我們贊賞South Coast AQMD 的努力,因為諸如此類的第三方評估可以幫助客戶選擇可靠的技術。這建立了對低成本監測器的信心和信任,進而可以顯著改善空氣質量監測,并鼓勵人們更廣泛地采用空氣質量監測項目和舉措?!?/span>

 

低成本監測器提供的改進的時間和空間分辨率提供了必要的數據粒度,有助于政府、地方當局和教育機構更好地了解空氣質量的影響,同時也能夠實施和評估有效的空氣質量緩解措施。

 

通過在不影響數據準確性和質量的情況下降低每個監測點的成本,這些傳感器促進了監測網絡的發展,從而更深入地了解影響空氣質量的因素。

 

要了解有關 Alphasense OPC 產品和氣體傳感器的更多信息,請訪問 www.alphasense.com。

 

完整的評估報告可在南海岸 AQMD 網站 http://www.aqmd.gov/aq-spec/evaluations/field 上獲得。