随着国家对固定污染源颗粒物浓度监测的要求日益严格,开发针对低浓度排放、可实时在线测量的颗粒物监测系统已势在必行。QCM是一种结构简单、敏感度高、测量精度能达到纳克级的质量传感器,因此,本设计结合QCM压电效应和高压静电除尘原理,研究了一种高精度、能连续监测低浓度环境中颗粒物质量浓度的方法及装置。论文主要工作和结论如下:(1)高压静电室设计。采用QCM阵列的方式提高QCM对颗粒物吸附率和系统的可靠性,设计了一个两级串联的高压静电检测室。清洗、烘干都可在装置的内部进行,且还可以施加不同强度的电压以及调整探针头与晶振片的距离;(2)硬件电路设计。设计使QCM稳定振荡、带负载能力强的振荡电路,采用电容补偿的方法,消除并联电容对谐振频率的影响,同时加入差分电路,使晶体对电路的振动频率控制作用得到加强;使用巴特沃斯带通滤波器,消除通带以外杂波对信号造成的干扰;通过自动增益电路形成反馈网络,实现控制电路稳定输出;系统额外增加一参比晶振,接入两个独立的振荡电路,削弱非质量因素造成的误差;选用FPGA对石英晶体的谐振频率进行测量,并通过串口将数据发送至单片机,完成数据的处理与显示;(3)研究不同工况下QCM对颗粒物吸附率的影响,所得结论如下:在相同极距下,电压越高,QCM对颗粒物的吸附率越大;QCM对颗粒物的吸附率随着距离的增加先升高后降低;QCM对颗粒物的吸附率随流速的减小而增加;在同一电压下,正电晕的颗粒物吸附率要比负电晕高;(4)颗粒物发生装置设计。由于实际工况中烟道内气体的浓度不能随实验的需求调节,故自行研发了一套颗粒物发生装置,实现了配置的气体浓度低至10mg/m~3。研究专门针对小粒径固体粉料输送的需求,设计一种沉降式微量给料器,可实现给粉速率小于20mg/min的需求,给粉量的误差在±4%以内,且给粉速率越快误差越小。