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分體式設計·個體暴露監測｜SIBATA 柴田科學 LD-6N2 數字粉塵儀

在職業衛生監測領域，準確評估作業人員的個體粉塵暴露量是預防塵肺病等職業性呼吸系統疾病的關鍵環節。傳統的便攜式粉塵儀往往將檢測單元與電路單元集成于同一機身，在長時間佩戴監測時可能給工人帶來負擔。此外，個體采樣需要儀器能夠跟隨工人活動軌跡，對設備的輕量化、佩戴舒適性及數據記錄能力提出了特殊要求。

日本柴田科學（SIBATA）推出的 LD-6N2 數字粉塵儀，正是針對這一細分需求而設計的專業解決方案。該產品采用控制單元與檢測單元分離的分體式結構，在保持高靈敏度光散射檢測性能的同時，實現了佩戴體驗與數據管理能力，成為作業環境粉塵個體暴露監測的得力工具。

一、核心技術設計：分體式架構與高靈敏度檢測

1.1 控制單元與檢測單元分離——專為個體佩戴優化

LD-6N2 顯著的設計特征是采用分體式布局：一個獨立的檢測單元（Detector Unit）負責采集空氣樣本并感知散射光信號，一個獨立的控制單元（Control Unit）承載電路系統、顯示屏與操作按鍵，兩者之間通過約 1 米長的繼電器電纜連接。

這一設計的工程意義在于：

• 減輕佩戴負擔：檢測單元體積小巧——100(W)×37(D)×72(H) mm（含進氣口），重量極輕，可夾持于工人衣領或肩部呼吸帶位置；控制單元則放置于腰帶或口袋中。整套系統（含電纜）總重僅約 0.5 kg。

• 近呼吸帶采樣：檢測單元可固定在工人的呼吸區域（衣領附近），確保采集的粉塵樣本真實反映工人實際吸入的空氣狀況，符合職業衛生個體采樣的標準要求。

• 便于收納攜帶：Relay 電纜可拆卸設計，檢測單元和控制單元可分別存放，減少攜帶體積。

1.2 光散射法原理與激光二極管光源

LD-6N2 采用光散射法（Light Scattering Method）作為核心檢測原理，光源為激光二極管（Laser Diode）。當儀器內置的抽吸泵以恒定流量將環境空氣吸入檢測腔時，氣流中的粉塵顆粒經過激光束會產生特定強度的散射光——通常以 90° 方向的光電探測器接收散射光信號，并轉換為電脈沖計數（CPM, Counts Per Minute）。

1.3 寬測量范圍與高靈敏度

LD-6N2 的測量性能參數如下：

值得注意的是，100,000 CPM 的上限值是用于捕捉瞬時高濃度峰值的相對濃度范圍，并非保證可在該濃度下長時間持續測量。用戶應參考 10,000 CPM 或更低的濃度范圍進行穩定的連續監測。

0.001 mg/m3 的靈敏度使 LD-6N2 能夠捕捉環境中極微弱的粉塵濃度波動，適用于潔凈車間、醫院、辦公室等低濃度環境的監測任務。

1.4 零點和靈敏度校正機制

為保證長期測量的準確性，LD-6N2 配備了的校正體系：

• 零點消除（Zero Cancellation）：使用附帶的零點濾光片（Zero Filter）進行 6 秒測量，可消除環境本底及光學系統偏移帶來的誤差。

• 靈敏度校正（Span Check / Sensitivity Correction）：使用隨機附帶的標準散射板（Standard Scattering Plate）進行 1 分鐘測量，儀器將自動計算校正因子并記錄于內存中。需要注意的是，每臺 LD-6N2 配備的標準散射板具有標定值，不可在不同機器間互換使用。如校正結果超出規定范圍，顯示屏將顯示“ERR2"錯誤代碼，此時應檢查散射板的安裝方向或聯系 SIBATA 進行檢修。

完成校正操作后，儀器將在后續測量中自動應用校正因子維持靈敏度的穩定。

二、功能架構：多模式測量與數據記錄

2.1 測量模式

LD-6N2 提供了多種測量模式以適應不同場景：

2.2 數據記錄能力

LD-6N2 內置了的數據記錄功能，具體規格如下：

• 最大記錄點數：40,000 條

• 最大測量次數：60 次

• 記錄內容：測量開始時間、累計計數值、瞬時值（CPM）、質量濃度換算值（mg/m3）

• 記錄模式：可設置為“覆蓋模式"（Overwrite）或“一次性模式"（One-time）

記錄的數據可通過 USB 連接上傳至計算機，并以 CSV 格式保存，便于后續數據處理與報告生成。

2.3 質量濃度轉換

光散射法直接測得的是與粉塵濃度相關的相對值（CPM），要獲得國際通用的質量濃度單位（mg/m3），需通過濾膜稱重法等基準方法確定質量濃度轉換系數（K值）。LD-6N2 可依據預設的 K 值自動完成換算并直接顯示質量濃度值。

2.4 顯示內容

LD-6N2 的控制單元配備圖形 LCD 顯示屏，可實時呈現以下信息：

• 累計計數值：1～99,999（計數單位）

• 瞬時值：1～99,999（單位：CPM）

• 質量濃度換算值（單位：mg/m3，僅測量后顯示）

• 電池電量顯示

三、數據通信與軟件支持

3.1 USB 連接與數據導出

LD-6N2 通過 USB（A-miniB 型）接口連接個人計算機。連接時需注意：

• 連接時需要安裝 USB 驅動程序（隨附 CD-ROM 中提供）

• 連接后可使用專用軟件 LD6NE 讀取記錄的數據

3.2 專用軟件（LD-6N/6N2 通信軟件）

隨機附帶的 CD-ROM 中包含了 LD-6N/6N2 專用的通信軟件，支持以下操作系統：

• Windows 10

• Windows 11

軟件主要功能包括：

• 將主機內存中記錄的測量數據下載至 PC

• 數據保存為 CSV 格式，便于在 Excel 等軟件中進一步分析

• 對儀器進行參數設置（如測量開始時間、記錄周期等）

3.3 外部輸出接口

除了 USB 接口外，LD-6N2 的控制單元還提供以下輸出接口：

• 脈沖輸出：集電極開路設計，可連接外部計數器

• 外部設備控制信號輸出：用于觸發外部報警或記錄裝置

• 外部信號單元數據輸出：便于集成到在線監控系統

四、電源與便攜性

4.1 三電源方案

LD-6N2 支持三種供電方式，靈活適應不同現場條件：

• 內置鎳氫電池：標準配置，充電時間約 4 小時，續航時間約 10 小時

• AC 適配器：附帶的 AC 適配器可用于交流供電及電池充電

• USB 電源：可通過 USB 接口供電（需連接至 PC 或 USB 電源適配器）

4.2 佩戴附件

為實現便捷的個體佩戴，LD-6N2 隨機附帶以下附件：

• 3 個夾子：用于將檢測單元、繼電器電纜固定在工人衣物上

• 檢測單元簡易支架：可將檢測單元獨立放置于桌面進行定點監測（選配支架可使其“站立"）

• 軟包：用于存放控制單元

4.3 整體重量

整套系統（檢測單元 + 繼電器電纜 + 控制單元）的總重量約為 0.5～0.7 kg（不同資料略有差異），遠低于傳統一體化粉塵儀，顯著降低長時間佩戴的疲勞感。

五、合規與維護

5.1 校準建議

對于工作環境測量等高精度要求的任務，SIBATA 建議用戶定期進行年度校準，包括檢查、校準及耗材更換，以確保測量精度與長期可靠性。

5.2 注意事項

• 濃度量程限制：如前所述，100,000 CPM 的測量范圍僅用于捕捉瞬時高濃度峰，在高濃度環境下持續測量時，建議保持在 10,000 CPM 或以下的范圍。

• 散射板性：標準散射板與對應的 LD-6N2 主機是配對的，不可互換使用。維修或校準送檢時，務必將散射板一并提交。

六、應用場景

LD-6N2 的設計定位決定了其主要應用領域包括：

七、總結

SIBATA 柴田科學 LD-6N2 數字粉塵儀，以控制單元與檢測單元分體式設計為核心創新，突破了一體化粉塵儀在個體佩戴場景中的重量與布局限制。0.001～100 mg/m3 的寬量程、1 CPM = 0.001 mg/m3 的高靈敏度、40,000 條的機載數據記錄能力，以及 USB 數據導出與專用軟件支持，使其在職業衛生個體暴露監測、作業環境定點評估及室內空氣質量檢測等專業場景中展現出獨特的應用價值。

對于需在執行職業衛生個體采樣任務的檢測機構、企業 EHS 部門及科研院所而言，LD-6N2 在佩戴舒適性與監測精度之間實現了良好的平衡，是值得重點考慮的專業粉塵監測設備

八、采購渠道

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項目負責人：林經理