1. 光散射法（Light Scattering） - 最主流

這是絕大多數手持式、便攜式或在線式數字粉塵儀采用的技術。

• 工作原理：

1. 儀器內置一個泵，吸入待測空氣樣本。

2. 樣本空氣進入一個光學檢測室，室內有一束穩定的激光或LED光源。

3. 當光束照射到空氣中的粉塵顆粒時，會發生散射現象（主要是米氏散射）。顆粒物會將光向各個方向散射。

4. 在特定角度（如90°側向散射、前向散射等）設置一個光電探測器，用于檢測被散射的光強度。

5. 探測器將光信號轉換為電信號，經放大器放大后，由微處理器進行計算。

• 核心關系：散射光的強度與空氣中粉塵顆粒的濃度成正比。顆粒物濃度越高，散射光就越強，儀器輸出的信號就越強。通過預先建立的算法和校準曲線，儀器就能實時計算出并顯示質量濃度值（如 mg/m3 或 μg/m3）。

• 優點：

• 實時快速：幾乎無延遲，可每秒更新讀數。

• 靈敏度高：可檢測低濃度的粉塵。

• 便攜易用：儀器可以做得非常小巧便攜。

• 可測量不同粒徑：通過光學設計和算法，可以專注于測量PM2.5、PM10、TSP等特定粒徑范圍的顆粒物。

• 缺點：

• 受顆粒物材質影響：不同種類、顏色、形狀的粉塵（如煤塵、金屬粉塵、棉塵）其散射特性不同，可能導致測量偏差。通常需要用標準粉塵進行校準。

• 濕度影響：高濕度環境下，水蒸氣可能凝結，被誤測為粉塵顆粒。

2. β射線吸收法（Beta Ray Attenuation）

這種方法通常用于環境監測站等需要標準參考方法的場合，精度更高，但通常不是實時連續的（一個測量周期需要幾分鐘）。

• 工作原理：

1. 儀器泵吸入空氣，使顆粒物收集在一張干凈的濾帶上。

2. 讓一束低能量的β射線（通常源自C-14等放射性元素）穿透這張濾帶。

3. β射線穿透濾帶后，會被探測器接收。干凈的濾帶對β射線的吸收是恒定的。

4. 當濾帶上收集了粉塵顆粒后，質量增加，對β射線的吸收會增強，導致探測器接收到的射線強度減弱。

5. 根據β射線衰減的程度，精確計算出收集到的顆粒物的質量。再除以采樣空氣的體積，即可得到精確的質量濃度。

• 優點：

• 直接測量質量，與顆粒物的化學成分、顏色、種類無關，精度高，結果可靠。

• 被許多國家作為環境空氣質量監測的標準方法之一。

• 缺點：

• 非真正實時：每個測量周期需要數分鐘（采樣+測量）。

• 儀器復雜、昂貴、體積較大。

• 涉及微量的放射源，需要特殊許可和管理。

3. 微量振蕩天平法（Tapered Element Oscillating Microbalance, TEOM）

這是一種非常精確且可用于連續監測的技術，常用于科研和高精度環境監測。

• 工作原理：

1. 空氣樣本被吸入，顆粒物被收集在一個安裝在可高速振蕩的空心錐形管末端的濾膜上。

2. 這個振蕩管有其固有的振蕩頻率。

3. 當濾膜上的顆粒物質量增加時，會導致振蕩頻率下降。

4. 頻率的變化量與收集到的顆粒物質量成精確的比例關系。通過監測頻率的變化，即可實時計算出質量濃度。

• 優點：精度高，可進行實時連續測量。

• 缺點：儀器非常昂貴，操作和維護相對復雜。

總結與對比

對于您提到的“數字粉塵儀"，絕大多數情況下指的就是采用光散射原理的儀器。因為它地平衡了成本、便攜性、實時性和準確性，是現場快速檢測的工具。在選擇時，需要注意其是否針對您要測量的粉塵類型（如木材粉塵、焊接煙塵、PM2.5等）進行過校準。