[发明专利]测量大气颗粒物的平均粒径和浓度的测量装置及测量方法

权利要求书

1.一种测量大气颗粒物的平均粒径和浓度的测量装置，其特征在于：包括多波长单模激光器、多光程样品池和电路控制单元；

所述多波长单模激光器是一种能发出三种不同中心波长的激光器，所述多波长单模激光器连接有单模光纤，在所述单模光纤上设置有所述光纤耦合器，所述光纤耦合器将激光耦合后从多光程样品池的入射孔进入多光程样品池内；

所述多光程样品池包括壳体和设置在壳体内两端的反射镜，所述多光程样品池是一种使激光可以从一侧光入射孔处射入并在气室中多次反射，最后从入射孔处传输出去的一种特殊样品池，在壳体的下端壁上设气体进入口和气体出口，所述气体进入口通过管路连接有干燥器，干燥器的进入口与进气管连通，所述进气管上设有可控流量计，所述气体出口通过管路连接有气泵，在气体出口和气泵之间的管路上设有气压计；

所述电路控制单元包括光电探测器、高速DSP控制器、LCD液晶显示模块和远程无线通信模块；

所述光电探测器位于所述多光程样品池的入射口处用于接收从多光程样品池反射出来的激光信号，并且将该激光信号转换成电信号，电信号通过信号调理电路调理后输入至高速DSP控制器的A/D转换模块上；

所述高速DSP控制器在计算程序的控制下驱动多波长单模激光器依次发出三种不同波长的激光信号，高速DSP控制器将A/D转换模块的数据进行数字滤波，然后根据三个消光系数比值计算平均粒径D，接着计算平均消光系数，在根据消光系数比确定浊度，然后根据浊度计算其浓度；

所述LCD液晶显示模块用于实时显示气体中颗粒物的平均粒径和浓度；

所述远程无线通信模块用于将大气中的颗粒物的平均粒径和浓度传输给远程的监控设备。

2.如权利要求1所述的测量大气颗粒物的平均粒径和浓度的测量装置，其特征在于：所述多光程样品池的壳体上设置有气帘，所述气帘位于所述多光程样品池内的反射镜的两侧。

3.如权利要求1所述的测量大气颗粒物的平均粒径和浓度的测量装置，其特征在于：所述干燥器的内设置有过滤网。

4.如权利要求1所述的测量大气颗粒物的平均粒径和浓度的测量装置，其特征在于：所述多光程样品池是一种Herriott型多次反射的多光程样品池，其反射次数在20次以上，有效光程在5米以上。

5.一种利用权利要求1所述的测量大气颗粒物的平均粒径和浓度的测量装置的测量方法，其特征在于：平均粒径和浓度是按照以下步骤确定：

一、高速DSP控制器在计算程序的控制下驱动多波长单模激光器发出依次发出三种不同波长的激光信号；

二、激光信号通过单模光纤后利用光纤耦合器耦合从入射孔进入多光程样品池，与待测气体发生散射和吸收作用，同时在多光程样品池中多次反射后经过入射孔射出多光程样品池；

三、被散射和吸收后的气体，再经过入射孔射出多光程样品池的激光信号进入光电探测器中，并转换为微弱电信号，该电信号经过信号调理电路调理后输入至高速DSP控制器的A/D转换模块上；

四、进行数字滤波，然后根据三个消光系数比值计算平均粒径D，接着计算平均消光系数，在根据消光系数比确定浊度，然后根据浊度计算其浓度后，实时存储在内部存储器中，最后将平均粒径值和浓度值显示在LCD液晶显示模块上。