Field performance evaluation of an inexpensive aerosol sensor

 |  Login

Show simple item record

dc.contributor Aalto-yliopisto fi
dc.contributor Aalto University en
dc.contributor.advisor Timonen, Hilkka
dc.contributor.advisor Saarikoski, Sanna
dc.contributor.author Kuula, Joel
dc.date.accessioned 2017-05-11T10:36:18Z
dc.date.available 2017-05-11T10:36:18Z
dc.date.issued 2017-05-08
dc.identifier.uri https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/26172
dc.description.abstract Particulate matter, one of the components of air pollution, poses health risks to citizens around the world. It is estimated that in the EU countries alone a total of 436 000 premature deaths were attributable to particulate matter exposure in 2013. Due to the adverse health effects it is in the best interests of governments to seek solutions to this problem. Mapping and forecasting of particulate matter levels requires high resolution monitoring networks. The emergence of these monitoring networks is currently constrained mainly by the expensiveness of the standardized monitoring instruments. Along with high unit cost, unfavourable characteristics such as large physical size, limited online data transfer features and excessive complexity create further practical challenges. High accuracy, which is often realized as these unfavourable characteristics, may not be a desirable property if the versatility of the instrument suffers significantly. Ambient Air Quality Directive 2008/50/EC of EU proposes two different uncertainty levels for standardized monitoring equipment; 25 % for continuous and 50 % for indicative measurements. According to these uncertainty values, it is worth consider if either one of these uncertainty levels could be met with less expensive equipment, and to what degree accuracy is expendable if the versatility of the equipment enables development of high resolution monitoring networks. This thesis demonstrated a design of Prototype Aerosol Sensor (PAS) which aimed to solve some of the impractical characteristics that the currently used monitoring instruments have. The PAS utilized two inexpensive aftermarket aerosol sensor modules which were custom fitted to an aluminium enclosure. Two separate field experiments were then conducted where the accuracy and other properties of the PAS were evaluated against predefined reference equipment. The results of the field performance analysis indicate that the PAS could possibly meet the uncertainty criterion of indicative measurements. Internal precision of PAS adhered to the EU defined requirements and no significant causation between meteorological conditions and accuracy were found. Particle size did affect the sensor response. The results encourage to proceed with further research. en
dc.description.abstract Pienhiukkaset ovat terveysriski. On arvioitu, että vuonna 2013 EU-maissa todettiin yhteensä 436 000 ennenaikaista kuolemaa, jotka olivat yhteydessä pienhiukkasaltistukseen. Terveysriskien takia pienhiukkasten aiheuttamiin ongelmiin pyritään löytämään ratkaisuja. Pienhiukkaspitoisuuksien tarkka kartoittaminen ja ennustaminen vaativat kattavan mittausverkoston. Mittausverkostojen luomista rajoittaa tällä hetkellä standardoitujen mittalaitteiden korkeat yksikkökustannukset. Korkeiden kustannusten lisäksi epäedulliset ominaisuudet kuten suuri fyysinen koko, rajoitetut online-tiedonsiirto-ominaisuudet sekä laitteiden monimutkaisuus muodostavat käytännön ongelmia. Hyvä mittaustarkkuus, joka usein saavutetaan ainoastaan näiden epäedullisten ominaisuuksien avulla, ei välttämättä ole toivottu ominaisuus, mikäli laitteen monikäyttöisyys kärsii merkittävästi. Euroopan Unionin asettama ilmalaatudirektiivi 2008/50/EC määrittelee kaksi erillistä epävarmuusrajaa standardoiduille mittalaitteille; 25 % jatkuvatoimisille mittauksille sekä 50 % indikatiivisille mittauksille. Näiden epävarmuusrajojen perusteella on mielekästä tutkia, voisiko esimerkiksi indikatiivisen mittauksen epävarmuuskriteerin alittaa edullisemmilla ja yksinkertaisemmilla menetelmillä. On myös syytä pohtia, missä määrin mittalaitteen tarkkuusvaatimuksissa voidaan joustaa, mikäli sen monikäyttöisyys mahdollistaisi mittausverkostojen luomisen. Tässä diplomityössä esiteltiin omavalmisteinen Prototyyppiaerosolisensori (PAS), jonka suunnittelussa oli pyritty huomioimaan joitain standardoitujen mittalaitteiden epäkäytännöllisistä ominaisuuksista. PAS hyödynsi mittauselementteinään kahta tarvikesensorimoduulia, jotka asennettiin alumiinikoteloon oheislaitteineen. Tämän jälkeen suoritettiin kaksi erillistä kenttämittausta, joissa PAS:n tarkkuutta sekä muita ominaisuuksia vertailtiin referenssilaitteistoon. Kenttämittausten tulokset osoittavat, että PAS läpäisisi todennäköisesti indikatiivisen mittauksen epävarmuuskriteerit. PAS:n sisäinen tarkkuus alitti EU standardin määräämän epätarkkuusrajan, eikä selkeitä viitteitä meteorologisten olosuhteiden ja tulosten välisestä kausaatiosta löytynyt. Hiukkaskoolla oli vaikutus sensorin vasteeseen. Tulokset rohkaisevat jatkaman tutkimuksia. fi
dc.format.extent 74+11
dc.language.iso en en
dc.title Field performance evaluation of an inexpensive aerosol sensor en
dc.title Edullisen aerosolisensorin suorituskyvyn arviointi kenttäolosuhteissa fi
dc.type G2 Pro gradu, diplomityö fi
dc.contributor.school Insinööritieteiden korkeakoulu fi
dc.subject.keyword aerosolisensori en
dc.subject.keyword pienhiukkaset en
dc.subject.keyword ilmanlaatu en
dc.subject.keyword kenttämittaus en
dc.identifier.urn URN:NBN:fi:aalto-201705114693
dc.programme.major Koneensuunnittelu fi
dc.programme.mcode K3001 fi
dc.type.ontasot Master's thesis en
dc.type.ontasot Diplomityö fi
dc.contributor.supervisor Tammi, Kari
dc.programme Konetekniikan koulutusohjelma fi
dc.ethesisid Aalto 9185
dc.location P1


Files in this item

Files Size Format View

There are no files associated with this item.

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record

Search archive


Advanced Search

article-iconSubmit a publication

Browse

My Account