[实用新型]交替测量大气中气溶胶消光系数和NO2浓度的装置

说明书

技术领域

本实用新型属于大气成分检测技术领域，涉及一种大气检测装置和检测方法，特别是一种交替测量大气中气溶胶消光系数和NO₂浓度的装置。

背景技术

近年来，中国经济的飞速发展已受到全世界的关注。然而，这种快速的经济增长也伴随着社会体系的变革，高度的工业化和城市化带来了一系列的环境污染尤其是雾霾等大气污染，对可持续发展有着严重的负面影响，同时对人们的日常生活和身体健康存在着严重的威胁。如何获取环境变化的第一手资料，准确地提供大气物性及其变化趋势，是当前环境测量领域的一项迫切任务。

大气中气溶胶消光系数和NO₂浓度是大气检测的两个重要参数。气溶胶是指悬浮在大气中的直径在1nm到100μm的各种固态和液态微粒，气溶胶消光系数是反应大气气溶胶的指标，气溶胶作为主要污染物已经被认为是形成重污染天气的主要原因之一，同时气溶胶对人类健康、大气气候、空气质量和生态变化等也有着严重的影响。大气中的NO₂是一种酸性气体，NO₂浓度的大小会影响臭氧层结构，当大气中NO₂浓度较高时，臭氧层会被破坏，NO₂浓度还会影响云层，造成酸雨等一系列生态问题。

研究表明，气溶胶对光有吸收和散射作用，NO₂对光有吸收作用，当调制光经过气溶胶或者NO₂后，光的相位会发生偏移，通过光的相位变化来测量介质的成分称之为腔减相移光谱技术，简称CAPS技术。CAPS技术在大气测量中已经得到应用，如专利申请号为201620747265.2的专利名称为“一种基于腔减相移光谱技术的大气中NO₂浓度测量装置”和申请号为201620747266.7的专利名称为“一种快速测量气溶胶消光系数的装置”，具体的测量步骤通常为：

1、提供一种用于标零的参考气体(如N₂气)，测出调制光的基础相位；

2、通入待测气体，测出调制光经过待测气体后产生变化的相位差；

3、通过相位差计算得出大气中的成分。

上述两种装置仍然存在以下缺陷：

1、需要提供参考气体，参考气体一般通过瓶装或者罐装，这样就增加了装置体积；

2、大气的监测是一个连续的过程，上述装置在参考气体用完后即无法继续完成监测，需要补充参考气体，增加了工作人员的工作量，也不利于完成连续在线实时监测；

3、大气中气溶胶消光系数和NO₂浓度需要不同的装置来进行监测，增加了监测的成本。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种交替测量大气中气溶胶消光系数和NO₂浓度的装置，该装置即可测量大气中的气溶胶消光系数，又可测量大气中的NO₂浓度，响应速度快，测量精度高。

本实用新型的目的可通过下列技术方案来实现：一种交替测量大气中气溶胶消光系数和NO₂浓度的装置，包括由带调制器的光发射源，由谐振腔和光接收端构成的检测单元，由锁相放大器和数据处理模块构成的分析单元，还包括：

采样单元，所述采样单元与谐振腔连通并用于从大气中获取测量气溶胶消光系数的待测样气，所述采样单元上设置有气体处理装置，所述气体处理装置可对样气进行处理并获得用于测量待测气体NO₂浓度的样气二和用于进行标零的参考气体；

切换单元，所述切换单元位于采样单元和检测单元之间，使谐振腔内选择性的进入样气或样气二或参考气体。

作为优选，所述气体处理装置包括沿进气方向依次设置的颗粒物过滤器，干燥管和NO₂过滤器，样气经过颗粒过滤器和干燥管后形成样气二，样气经过颗粒物过滤器，干燥管和NO₂过滤器后形成参考气体。

作为优选，所述干燥管和NO₂过滤器之间设置有三通阀，所述三通阀选择性的使样气经过颗粒物过滤器和干燥管处理后成为样气二或者使样气经过颗粒物过滤器和干燥管处理后再经过NO₂过滤器成为参考气体。

作为优选，还包括进气组件，所述进气组件为隔膜泵或者抽气泵，所述隔膜泵或抽气泵连通谐振腔的出气口。

作为优选，所述采样单元通过进气组件进气的气体流量为1.2L/min-2L/min。