随着工业和社会经济的快速发展,大气环境污染问题日益受到重视,出现了以大气颗粒物为典型代表的研究热潮,其中PM2.5由于其来源广、对环境和人体健康影响深远成为关注热点。基于严重的PM2.5污染现状,制定有效的控制治理计划成为燃眉之急,而PM2.5的准确监测是科学治理的重要前提。目前主流的PM2.5监测方法-β射线法和振荡天平法-因受湿度影响较大,使得监测结果与实际污染情况有较大偏差;国内使用的传统离线称重法是校核所有其他方法的基准方法,但是这种手工重量法仅能够手工、间歇式操作,监测耗时长,无法满足长期、即时、在线的大气质量监测要求。针对现行主流监测仪器和传统方法的存在的明显缺陷,本文设计了基于电子天平称重的PM2.5在线监测系统,采用冲击式串级大气采样切割器,结合气体即时交换除湿调控温的处理,利用特别设计的采样和称量系统进行滤膜自动采样、电子天平即时称量系统,从而实现了利用传统的电子天平称重的重量法进行大气PM2.5的在线监测连续采样和自动测量。本文提出了一种基于滤膜连续采样、电子天平称重的PM2.5在线监测方法和系统,使得经典的重量法得以在在线监测领域应用。本研究根据冲击采样原理,结合Stokes动力学方程和Michaud的串级采样切割器设计方法,得到采样切割器的主要参数,理论采样粒径为10.6μm和2.5μm时,喷嘴孔径、喷嘴数、喷嘴簇直径、喷嘴长度、冲击距离分别为3mm、30、21mm、5mm、3mm和1mm、49、21mm、5mm、3mm,并提出了冲击式大气串级采样切割器的整体结构方案;本文基于TPU高分子膜的高透湿性,采用气体交换即时除湿调温原理,设计、制作了一套数控气体除湿调温装置,研究了影响该装置运行效果的因素,以优化系统运行的主要参数。结果表明:随着样品气在除湿调温系统内停留时间增长,其除湿量也相应增大,停留时间为27s时除湿达到平衡;干燥气与样品气的流量比对样品气的除湿有重要影响,流量比从0.5增大到1.17时,除湿率随流量比的增大而上升,流量比为1.17时除湿率最大,达到50.97%,流量比增大到1.33以后直到2.0,随着流量比的增大除湿率反而逐渐降低;系统运行参数的优化设置,即样品气在除湿调温系统内停留时间为27s,干燥气与样品气的流量比设置为1.17时,可对含湿量在63.70g/m3以下的任意样品气进行处理使样品出气含湿量符合国家标准,该除湿系统可满足日常监测需求。本文根据标准重量法,完成了即时采样称量系统的设计,利用托盘携带滤膜夹升降完成PM2.5的采样和称量的状态切换,采用自动校准天平为核心元件完成称量。本文通过设计原理可行性论证、关键子系统设计及加工、影响因子控制研究、运行参数优化,设计了一套基于电子天平称重的PM2.5在线监测系统,突破了传统重量法在PM2.5大气在线监测中的应用,为研制开发我国自主知识产权的PM2.5在线监测系统打下了坚实的基础。