污染源监测

污染源监测

污染源包括固定污染源和流动污染源。固定污染源系指烟道、烟囱及排气筒等。它们排放的废气中既包含固态的烟尘和粉尘，也包含气态和气溶胶态的多种有害物质。流动污染源系指汽车、柴油机车等交通运输工具，其排放废气中也含有烟尘和某些有害物质。两种污染源都是大气污染物的主要来源。

一、固定污染源监测

（一）监测目的和要求

对污染源进行监测的目的是检查污染源排放废气中的有害物质是否符合排放标准的要求；评价净化装置的性能和运行情况及污染防治措施的效果；为大气质量管理与评价提供依据。

对污染源进行监测时的要**生产设备处于正常运转状态下；对因生产过程而引起排放情况变化的污染源，应根据其变化的特点和周期进行系统监测；当测定工业锅炉烟尘浓度时，锅炉应在稳定的负荷下运转，不能低于额定负荷的85％。对于手烧炉，测定时间不得少于两个加煤周期。

污染源监测的内容包括：排放废气中有害物质的浓度（mg/m³）；有害物质的排放量（kg/h）；废气排放量（m³/h）。

在有害物质排放浓度和废气排放量的计算中，都采用现行监测方法中推荐的标准状态（温度为0℃，大气压力为101.3kPa或760mmHg柱）下的干气体表示。

（二）采样位置和采样点布设

正确地选择采样位置，确定适当的采样点数目，是决定能否获得代表性的废气样品和尽可能地节约人力、物力的一项很重要的工作。地节约人力、物力的一项很重要的工作。

1.采样位置

采样位置应选在气流分布均匀稳定的平直管段上，避开弯头、变径管、三通管及阀门等易产生涡流的阻力构件。一般原则是按照废气流向，将采样断面设在阻力构件下游方向大于6倍管道直径处或上游方向大于3倍管道直径处。即使客观条件难于满足要求，采样断面与阻力构件的距离也不应小于管道直径的1.5倍，并适当增加测点数目。采样断面气流流速*好在5m/s以下。此外，由于水平管道中的气流速度与污染物的浓度分布不如垂直管道中均匀，所以应优先考虑垂直管道。还要考虑方便、**等因素。

2.采样点数目

因烟道内同一断面上各点的气流速度和烟尘浓度分布通常是不均匀的，因此，必须按照一定原则进行多点采样。采样点的位置和数目主要根据烟道断面的形状、尺寸大小和流速分布情况确定。

（1）圆形烟道：在选定的采样断面上设两个相互垂直的采样孔。按照图3－57（图略）所示的方法将烟道断面分成一定数量的同心等面积圆环，沿着两个采样孔中心线设四个采样点。若采样断面上气流速度较均匀，可设一个采样孔，采样点数减半。当烟道直径小于0.3m，且流速均匀时，可在烟道中心设一个采样点。不同直径圆形烟道的等面积环数、采样点数及采样点距烟道内壁的距离见表3－14。

表3－14 圆形烟道的分环和各点距烟道内壁的距离

（2）矩形（或方形）烟道：将烟道断面分成一定数目的等面积矩形小块，各小块中心即为采样点位置。小矩形的数目可根据烟道断面的面积，按照表3－15所列数据确定。矩形小面积一般不应超过0.6m²。

表3－15 矩形烟道的分块和测点数

（3）拱形烟道：因这种烟道的上部为半圆形，下部为矩形，故可分别按圆形和矩形烟道的布点方法确定采样点的位置及数目。

当水平烟道内积灰时，应将积灰部分的面积从断面内扣除，按有效面积设置采样点。

在能满足测压管和采样管达到各采样点位置的情况下，要尽可能地少开采样孔。一般开两个互成90°的孔，*多开四个。采样孔的直径应不小于75mm。当采集有毒或高温烟气，且采样点处烟气呈正压时，采样孔应设置防喷装置。

（三）基本状态参数的测定

烟气的体积、温度和压力是烟气的基本状态常数，也是计算烟气流速、烟尘及有害物质浓度的依据。其中，烟气体积由采样流量和采样时间的乘积求得，而采样流量由测点烟道断面乘以烟气流速得到，流速又由烟气压力和温度计算得知，下面介绍温度和压力的测量。

1.温度的测量

对于直径小、温度不高的烟道，可使用长杆水银温度计。测量时，应将温度计球部放在靠近烟道中心位置，读数时不要将温度计抽出烟道外。

对于直径大、温度高的烟道，要用热电偶测温毫伏计测量。测温原理是将两根不同的金属导线连成闭合回路，当两接点处于不同温度环境时，便产生热电势，两接点温差越大，热电势越大。如果热电偶一个接点温度保持恒定（称为自由端），则热电偶的热电势大小便完全决定于另一个接点的温度（称为工作端），用毫伏计测出热电偶的热电势，可得知工作端所处的环境温度。

根据测温高低，选用不同材料的热电偶。测量800℃以下的烟气用镍铬-康铜热电偶；测量1300℃以下烟气用镍铬-镍铝热电偶；测量1600℃以下的烟气用铂-铂铑热电偶。

2.压力的测量

烟气的压力分为全压（P_t）、静压（P_s）和动压（P_v）。静压是单位体积气体所具有的势能，表现为气体在各个方向上作用于器壁的压力。动压是单位体积气体具有的动能，是使气体流动的压力。全压是气体在管道中流动具有的总能量。在管道中任意一点上，三者的关系为：P_t=P_s＋P_v，所以只要测出三项中任意两项，即可求出第三项。测量烟气压力常用测压管和压力计。

（1）测压管：常用的测压管有两种，即标准皮托管和S型皮托管。 

标准皮托管的结构见图3－61（图略）。它是一根弯成90°的双层同心圆管，其开口端与内管相通，用来测量全压；在靠近管头的外管壁上开有一圈小孔，用来测量静压。标准皮托管具有较高的测量精度，其校正系数近似等于1，但测孔很小，如果烟气中烟尘浓度大，易被堵塞，因此只适用于含尘量少的烟气。

S型皮托管由两根相同的金属管并联组成，其测量端有两个大小相等、方向相反的开口，测量烟气压力时，一个开口面向气流，接受气流的全压，另一个开口背向气流，接受气流的静压。由于气体绕流的影响，测得的静压比实际值小，因此，在使用前必须用标准皮托管进行校正。因开口较大，适用于测烟尘含量较高的烟气。

（2）压力计：常用的压力计有U形压力计和斜管式微压计。

U形压力计是一个内装工作液体的U形玻璃管。常用的工作液体有水、乙醇、汞，视被测压力范围选用。使用时，将两端或一端与测压系统连接，测得压力（P）用下式计算：

P=ρ·g·h

式中：ρ——工作液体的密度（kg/m³）

g——重力加速度（m/s²）；

h——两液面高度差（m）。

上式中的压力为Pa，但在实际工作中，常用毫米汞柱表示压力，这样，P=ρ·h。U形压力计的误差可达1—2mm水柱，不适宜测量微小压力。

倾斜式微压计构造如图3－63所示（图略）。由一截面积（F）较大的容器和一截面积（f）很小的玻璃管组成，内装工作溶液，玻璃管上的刻度表示压力读数。测压时，将微压计容器开口与测压系统中压力较高的一端相连，斜管与压力较低的一端相连，作用在两个液面上的压力差使液柱沿斜管上升，测得压力（P）按下式计算：

式中：L——斜管内液柱长度（m）；

α——斜管与水平面夹角（度）；

f——斜管截面积（mm²）；

F——容器截面积（mm²）；

ρ——工作液密度（kg/m³），常用乙醇（ρ=0.81）；

力计的修正系数一般为0.1、0.2、0.3、0.6等，用于测量

150mm水柱以下的压力。

（3）测定方法：先把仪器调整到水平状态，检查液柱内是否有气泡，并将液面调至零点。然后，将皮托管与压力计连接，把测压管的测压口伸进烟道内测点上，并对准气流方向，从U形压力计上读出液面差，或从微压计上读出斜管液柱长度，按相应公式计算测得压力。

3.流速和流量的计算

在测出烟气的温度、压力等参数后，按下式计算各测点的烟气流速（v_s）：

或

v_s——烟气流速（m/s）；

式中：K_p——皮托管校正系数；

P_v——烟气动压（Pa）；

ρ——烟气密度（kg/m³）；

R_s——烟气气体常数[J/（kg·K）]；

T_s——烟气**温度（K）；

B_s——烟气**压力（Pa）。

当烟气动压以mm水柱表示，**压力以mmHg柱表示时，上式写成如下形式：

式中：g——重力加速度（m/s²）；

H_d——以mm水柱表示的烟气动压；

其他符号含意同上式。

干烟气的气体常数（R_sd）可根据其组分及各组分的气体常数按下式计算：

式中：R_sd——干烟气气体常数[J/（kg·K）]；

、R_co、 、 ——分别为干烟气中O₂、CO、CO₂、N₂的气体

常数，其值分别为259.8、296.9、189.0

和296.9。当压力单位以mmHg柱表示时，则

分别为1.95、2.23、1.42和2.23；

、X_co、 、 ——分别为干烟气中O₂、CO、CO₂、N₂的体积

百分含量。

湿烟气的气体常数R_sw按下式计算：

式中：R_sw——湿烟气的气体常数[J/（kg·K）]；

——水蒸气的气体常数[J/（kg·K）]，等于461.4，当压力单位用mmHg时，等于3.46；

X_sw——湿烟气中水蒸气的体积百分含量。

当干烟气组分与空气近似，露点温度在35—55℃之间，烟气**压力在100—102.6kPa之间时，烟气流速计算式可简化为下列形式：

当烟气动压单位用mm水柱时，则为：

环境监测技术规范中的“烟气流速计算表”就是用该公式计算出来的，在测得烟气动压（H_d）和温度（t_s）后，可从表中即可查知v_s。

烟道断面上各采样点烟气平均流速计算式如下：

或

式中： ——烟气平均流速（m/s）；

v₁、v₂…、va——断面上各测点烟气流速（m/s）；

n——测点数；

测量状态下的烟气流量按下式计算：

式中：Q_s——烟气流量（m³/h）；

S——测点烟道横截面面积（m²）。

标准状态下干烟气流量按下式计算：

式中：Q_nd——标准状态下烟气流量（m³/h）；

P_s——烟气静压（Pa）；

B_s——大气压力（Pa）。

当压力以mmHg柱为单位代入上式时，公式形式不变。

（四）含湿量的测定

与大气相比，烟气中的水蒸气含量较高，变化范围较大，为便于比较，监测方法规定以除去水蒸气后标准状态下的干烟气为基准表示烟气中有害物质的测定结果。含湿量的测定方法有重量法、冷凝法、干湿球法等。

1.重量法

从烟道采样点抽取一定体积的烟气，使之通过装有吸收剂的吸收管，则烟气中的水蒸气被吸收剂吸收，吸收管的增重即为所采烟气中的水蒸气重量。其测定装置如图3－66（图略）所示。

装置中的过滤器可防止烟尘进入采样管；保温或加热装置可防止水蒸气冷凝，U形吸收管由硬质玻璃制，常装入的吸收剂有氯化钙、氧化钙、硅胶、氧化铝、五氧化二磷、过氯酸镁等。

烟气中的含湿量按下式计算：

式中：X_w——烟气中水蒸气的体积百分含量；

G_w——吸湿管采样后增重（g）；

V_d——测量状态下抽取干烟气体积（L）；

t_r——流量计前烟气温度（℃）；

P_A——大气压力（kPa）；

P_r——流量计前烟气表压（kPa）；

1.24——标准状态下1g水蒸气的体积（L）。

2.冷凝法

抽取一定体积的烟气，使其通过冷凝器，根据获得的冷凝水量和从冷凝器排出烟气中的饱和水蒸气量计算烟气的含湿量。该方法测定装置是将重量法测定装置中的吸湿管换成专制的冷凝器，其他部分相同。含湿量按下式计算：

式中：G_w——冷凝器中的冷凝水量（g）；

V_s——测量状态下抽取烟气的体积（L）；

P_z——冷凝器出口烟气中饱和水蒸气压（kPa），可根据冷凝器出口气体温度（t_r）可从“不同温度下水的饱和蒸气压”表中查知；

其他项含意同前式。

3.干湿球温度计法

烟气以一定流速通过干湿球温度计，根据干湿球温度计读数及有关压力计算烟气含湿量。

（五）烟尘浓度的测定

抽取一定体积烟气通过已知重量的捕尘装置，根据捕尘装置采样前后的重量差和采样体积计算烟尘的浓度。

1.等速采样法

测定烟气烟尘浓度必须采用等速采样法，即烟气进入采样嘴的速度应与采样点烟气流速相等。采气流速大于或小于采样点烟气流速都将造成测定误差。图3－67（图略）示意出不同采样速度下尘粒运动状况。当采样速度（v_n）大于采样点的烟气流速（v_s）时，由于气体分子的惯性小，容易改变方向，而尘粒惯性大，不容易改变方向，所以采样嘴边缘以外的部分气流被抽入采样嘴，而其中的尘粒按原方向前进，不进入采样嘴，从而导致测量结果偏低；当采样速度（v_n）小于采样点烟气流速（v_s）时，情况正好相反，使测定结果偏高；只有v_n=v_s时，气体和尘粒才会按照它们在采样点的实际比例进入采样嘴，采集的烟气样品中烟尘浓度才与烟气实际浓度相同。

（1）预测流速法：这种方法是在采样前先测出采样点的烟气温度、压力、含湿量，计算出烟气流速，再结**样嘴直径计算出等速采样条件下各采样点的采样流量。采样时，通过调节流量调节阀按照计算出的流量采样。在流量计前装有冷凝器和干燥器的等速采样流量按下式计算：

式中：Q'_r——等速采样所需转子流量计指示流量（L/min）；

d——采样嘴内径（mm）；

v_s——采样点烟气流速（m/s）；

P_A——大气压力（Pa）；

P_r——转子流量计前烟气的表压（Pa）；

T_s——采样点烟气的温度（K）；

T_r——流量计前烟气的温度（K）；

R_sd——干烟气的气体常数[J/（kg·K）]；

X_w——烟气含湿量（体积％）。

当干烟气组分和干空气近似时，上式简化为：

由于预测流量法测定烟气流速与采样不是同时进行，故仅适用烟气流速比较稳定的污染源。

（2）平行采样法：该方法是将S型皮托管和采样管固定在一起插入采样点处，当与皮托管相连的微压计指示出动压后，利用预先绘制的皮托管动压和等速采样流量关系计算图立即算出等速采样流量，及时调整流速进行采样。等速采样流量的计算与预测流速法相同。平行采样法与预测流速采样法不同之处在于测定流速和采样几乎同时进行，减小了由于烟气流速改变而带来的采样误差。

（3）等速管法（或压力平衡法）：这种方法用特制的压力平衡型等速采样管采样。例如，动压平衡型等速采样管是利用装置在采样管上的孔板差压与皮托管指示的采样点烟气动压相平衡来实现等速采样。该方法不需要预先测出烟气流速、状态参数和计算等速采样流量，而通过调节压力即可进行等速采样，不但操作简便，而且能跟踪烟气速度变化，随时保持等速采样条件，采样精度高于预测流速法，但适应性不如预测流速采样法。

2.移动采样和定点采样

（1）移动采样：为测定烟道断面上烟气中烟尘的平均浓度，用同一个尘粒捕集器在已确定的各采样点上移动采样，在各点的采样时间相同，这是目前普遍采用的方法。

（2）定点采样：为了解烟道内烟尘的分布状况和确定烟尘的平均浓度，分别在断面上每个采样点采样，即每个采样点采集一个样品。

3.采样装置

采样装置由采样管、捕集器、流量计、抽气泵等组成。

（1）预测流速法（或普通型采样管法）：预测流速法烟尘采样装置如图3－68（图略）所示。常见的采样管有超细玻璃纤维滤筒采样管和刚玉滤筒采样管。它们由采样嘴、滤筒夹及滤筒、连接管组成。采样嘴的形状应以不扰动气口内外气流为原则，为此，其入口角度呈小于30°的锐角，嘴边缘的壁厚不超过0.2mm，与采样管连接的一端内径应与连接管内径相同。为适应不同采样流量，采样嘴内径通常有6、8、10和12mm等几种。超细玻璃纤维滤筒适用于500℃以下的烟气，对0.5μm以上的尘粒捕集效率在99.9％以上。硅酸铝材质滤筒可承受1000℃高温，其他性能与玻璃纤维滤筒基本相同。刚玉滤筒由氧化铝粉制成，适用于850℃以下的烟气，对0.5μm以上的尘粒捕集效率也在99.9％以上。为防止烟气的腐蚀，采样嘴和采样管均为不锈钢材质。冷凝器和干燥器用于冷凝和吸收烟气中的水蒸气，以保护流量计和抽气泵不受水蒸气及腐蚀性组分的作用，并简化测定结果的计算。温度计、流量计和压力计用来获得计算测定结果所需参数。

（2）动压平衡型等速管法：将滤筒采样管与S型皮托管平行放置，在滤筒采样管的滤筒夹后装有测量流速的孔板，用以控制等速采样。

此外，还有静压平衡型烟尘采样系统、无动力尘粒采样系统等采样装置。

4.含尘浓度计算

（1）按重量测定法要求，计算滤筒采样前后重量之差G（烟尘重量）。

（2）计算出标准状态下的采样体积：在采样装置的流量计前装有冷凝器和干燥器的情况下，按下式计算：

当干烟气的组成与干空气近似时，V_nd计算式可简化为：

式中：V_nd——标准状态下干烟气的采样体积（L）；

τ——采样时间（min）；

其他项含意同前。

（3）烟尘浓度的计算：根据采样方法不同，分别按下列不同公式计算：

式中：c——烟气中烟尘浓度（mg/m³）；

G——测得烟尘重量（g）；

V_nd——标准状态下干烟气体积

式中： ——烟气中烟尘平均浓度（mg/m³）；

v₁、v₂、…、v_n——各采样点烟气流速（m/s）；

c₁、c₂、…、c_n——各采样点烟气中烟尘浓度（mg/m³）；

S₁、S₂、…、S_n——各采样点所代表的截面积（m²）。

（六）烟气组分的测定

烟气组分包括主要气体组分和微量有害气体组分。主要气体组分为氮、氧、二氧化碳和水蒸气等。测定这些组分的目的是考察燃料燃烧情况和为烟尘测定提供计算烟气气体常数的数据。有害组分为一氧化碳、氮氧化物、硫氧化物和硫化氢等。

1.烟气样品的采集

由于气态和蒸气态物质分子在烟道内分布比较均匀，不需要多点采样，只要在靠近烟道中心的任何一点都可采集到具有代表性的气样。同时，气体分子质量极小，可不考虑惯性作用，故也不需要等速采样。若需气样量较少时，适当容积的注射器采样，或者在注射器接口处通过双连球将气样压入塑料袋中。

烟气采样装置与大气采样装置基本相同；不同之处是因为烟道气温度高、湿度大、烟尘及有害气体浓度大并具有腐蚀性，故在采样管头部装有烟尘过滤器（滤料），采样管需要加热或保温，以防止水蒸气冷凝而引起被测组分损失。采样管多采用不锈钢材料制作。

此外，还有烟气自动采样装置，用于烟气组分连续自动监测仪中，对烟气组分进行连续自动监测。

2.烟气主要组分的测定

烟气中的主要组分可采用奥氏气体分析器吸收法和仪器分析法测定。

奥氏气体分析器吸收法的原理基于：用适当的吸收液吸收烟气中的欲测组分，通过测定吸收前后气样的体积变化计算欲测组分的含量。例如，用氢氧化钾溶液吸收CO₂；用焦性没食子酸溶液吸收O₂；用氯化亚铜氨溶液吸收CO等；还有的带有燃烧法测H₂装置。依次吸收CO₂、O₂和CO后，剩余气体主要是N₂。

用仪器分析法可分别测定烟气中的组分，其准确度比奥氏气体吸收法高。例如，用红外线气体分析仪或热导式分析仪测定CO₂；用磁氧分析仪或氧化锆氧量分析仪（测高温烟气）测定O₂等。

3.烟气中有害组分的测定

烟气中有害组分的测定方法视其含量而定。当含量较低时，可选用本章**节介绍的大气中分子态污染物质的测定方法；含量较高时，多选用化学分析法。表3－16列出《空气和废气监测分析方法》中推荐的部分有害组分的测定方法。

表3－16  烟气中有害组分测定方法

4.烟尘中有害组分的测定

测定烟尘（包括气溶胶）中的有害组分时，先用烟尘采样装置将烟尘捕集在滤筒上，再用适当的预处理方法将被测组分浸取出来制备成溶液供测定。例如，烟气中硫酸雾和铬酸雾的测定，先将其采集在玻璃纤维滤筒上，再用水浸取后测定；铅、铍等烟尘捕集后用酸浸取出来测定等。

如果测定烟尘和气体中有害组分的总量，应在烟尘采样系统中串接捕集气态组分的吸收瓶，然后将二者合并，经处理制备成样品溶液测定。例如，烟气中氟化物总量的测定，将烟尘和吸收液于酸溶液中加热蒸馏分离后测定；用玻璃纤维滤筒和冲击式吸收瓶串联采集气溶胶态和蒸气态沥青烟，用有机溶剂提取后测定。

有关组分的测定方法见表3－16。

二、流动污染源监测

汽车排气是石油体系燃料在内燃机内燃烧后的产物，含有NO_x、碳氢化合物、CO等有害组分，是污染大气环境的主要流动污染源。

汽车排气中污染物的含量与其行驶状态有关，空转、加速、匀速、减速等行驶状态下排气中污染物含量均应测定。下面将我国《环境监测技术规范》中规定的测定项目作一简单介绍。

（一）汽车怠速CO、碳氢化合物的测定

该指标适用于新型、新生产、在用及进口汽油车怠速工况下由排气管排出的废气中CO和碳氢化合物浓度的测定。

1.怠速工况的条件

发动机旋转；离合器处于结合位置；油门踏板与手油门位于松开位置；安装机械式或半自动式变速器时，变速杆应位于空档位置；当安装自动变速器时，选择器应在停车或空档位置；阻风门全开。

2.测定方法

根据CO和碳氢化合物对红外光有特征吸收的原理，一般采用非色散红外气体分析仪对其进行测定。已有专用分析仪器，如国产MEXA－324F型汽车排气分析仪，可以直接显示测定结果，其中，CO以体积百分含量表示，碳氢化合物以ppm（体积比）表示。关于非色散红外气体分析仪的工作原理在本章第三节中已介绍。

测定时，先将汽车发动机由怠速加速至中等转速，维持5s以上，再降至怠速状态，插入取样管（深度不少于300mm）测定，读取*大指示值。若为多个排气管，应取各排气管测定值的算术平均值。

3.排放标准（GB3842－83）：

见表3－17。

表3－17  汽油车怠速污染物排放标准

注：①（碳氢化合物）浓度以正已烷计

（二）汽油车排气中NO_x的测定

在汽车尾气排气管处用取样管将废气引出（用采样泵），经冰浴（冷凝除水）、玻璃棉过滤器（除油尘），抽取到100mL注射器中，然后将抽取的气样经氧化管注入冰乙酸-对氨基苯磺酸-盐酸萘乙二胺吸收显色液，显色后用分光光度法测定，测定方法同大气中NO_x的测定。

（三）柴油车排气烟度的测定

由汽车柴油机或柴油车排出的黑烟含有多种颗粒物，其组分复杂，但主要是炭的聚合体（占85％以上），还有少量氧、氢、灰分和多环芳烃化合物等。为防止烟尘对环境的污染，国家制定出一系列排气烟度的排放标准。例如，柴油车自由加速烟度排放标准（GB3843－83）中规定：新生产车和进口车限值≤5.0R_b；在用车限值≤6.0R_b。汽车柴油机全负荷烟度排放标准（GB3844－83）中规定：新柴油机、进口车柴油机限值≤4.0R_b；在用车柴油机限值≤4.5R_b。

烟度的含意是使一定体积排气透过一定面积的滤纸后，滤纸被染黑的程度，用波许单位（R_b）表示。

1.测定原理

用一只活塞式抽气泵在规定的时间内从柴油机排气管中抽取一定体积的排气，让其通过一定面积的白色滤纸，排气中的炭粒就附着在滤纸上，将滤纸染黑，然后用光电测量装置测量染黑滤纸的吸光度，以吸光度大小表示烟度大小。规定洁白滤纸的烟度为零，全黑滤纸的烟度为10。滤纸式烟度计烟度刻度计算式为：

式中：R_b——波许烟度单位；

I——被测烟样滤纸反射光强度；

I₀——洁白滤纸反射光强度。

由于滤纸的质量会直接影响烟度测定结果，所以要求滤纸色泽洁白，纤维及微孔均匀，机械强度和通气性良好，以保证烟气中的炭粒能均匀地分布在滤纸上，提高测定精度。

2.波许烟度计

这种烟度计的整体工作原理：抽气泵活塞受脚踏开关的控制而上行时，排气管中的排气依次通过取样探头、取样软管及一定面积的滤纸被抽入抽气泵，排气中的黑烟被阻留在滤纸上，然后用步进电机（或手控）将已抽取黑烟的滤纸送到光电检测系统测量，由仪表直接指示烟度值。规程中要求按照一定时间间隔测量三次，取其平均值。

波许烟度计的光电检测系统：烟样后的滤纸经光源照射，则部分光被滤纸上的炭粒吸收，另一部分被滤纸反射给环形硒光电池，产生相应的光电流，送入测量仪表测量。