[发明专利]一种大气颗粒物粒径和化学成分的实时在线测量系统及测量方法

权利要求书

1.一种大气颗粒物粒径和化学成分的实时在线测量系统，其特征在于：所述测量系统包括激光器（1）、准直透镜（2）、光阑（3）、第一探测器（4）、第二探测器（5）、第三探测器（6）、第四探测器（7）、光阱（8）、信号处理电路（9）和计算机（10）；激光器（1）出射的激光经准直透镜（2）准直入射到采样颗粒物（11）上，散射光分别由与激光器（1）出射的角度呈15度、30度、140度、160度方向的第四探测器（7）、第三探测器（6）、第二探测器（5）、第一探测器（4）接收，直接透射的激光由光阱（8）吸收；第一探测器（4）、第二探测器（5）、第三探测器（6）、第四探测器（7）将接收到四个角度上的光信号I₁、I₂、I₃、I₄分别转化为电信号并输入到信号处理电路（9），由信号处理电路（9）将信号变化量放大并将四个角度上的信号峰值P₁、P₂、P₃、P₄分别输入计算机（10），计算机（10）将峰值P₄与标准光强-粒径关系曲线对照得出大气颗粒物粒径大小，将P₁/P₄、P₂/P₄、P₃/P₄比值与标准峰值比值-化学成分数据库比对得出大气颗粒物的化学成分信息。

2.根据权利要求1所述的大气颗粒物粒径和化学成分的实时在线测量系统，其特征在于：所述激光器（1）采用半导体激光器，输出稳定光强的激光，以提高大气颗粒物的粒径测量精度。

3.根据权利要求1所述的大气颗粒物粒径和化学成分的实时在线测量系统，其特征在于：所述准直透镜（2）采用非球面准直透镜，以达到最佳的激光准直效果。

4.根据权利要求1所述的大气颗粒物粒径和化学成分的实时在线测量系统，其特征在于：所述第一探测器（4）、第二探测器（5）、第三探测器（6）、第四探测器（7）的接收角小于±4度，以确保各测量值的空间分辨率和有效性。

5.根据权利要求1所述的大气颗粒物粒径和化学成分的实时在线测量系统，其特征在于：所述光阱（8）应实现出射激光的吸收效率大于0.99，以避免杂散光对各探测器信号测量结果的干扰。

6.根据权利要求1所述的大气颗粒物粒径和化学成分的实时在线测量系统，其特征在于：所述采样颗粒物（11）应确保单个通过激光束，以避实现单个大气颗粒物信息的实时测量与分析。

7.一种大气颗粒物粒径和化学成分的实时在线测量方法，其特征在于实现步骤如下：

第一步，使颗粒物单个依次通过激光束，四个探测器得到信号峰值P₁、P₂、P₃、P₄；

第二步，测量在同样的大气颗粒物采样环境下，标准颗粒粒径与第四探测器（7）的信号光强P₄之间的关系，通过三阶线性拟合得到标准光强-粒径关系曲线；

第三步，测量在同样的大气颗粒物采样环境下，标准颗粒成分与P₁/P₄、P₂/P₄、P₃/P₄比值直接的关系，得到标准峰值比值-化学成分数据库；

第四步，测量在采用过程中通过激光光斑的单颗粒物散射光信号，将信号峰值P₄与标准光强-粒径关系曲线比对，得到所需要的大气颗粒物粒径信息；

第五步，测量在采用过程中通过激光光斑的单颗粒物散射光信号，将信号峰值比值P₁/P₄、P₂/P₄、P₃/P₄与标准峰值比值-化学成分数据库比对，得到所需要的大气颗粒物的化学成分信息。