[发明专利]一种气溶胶浓度测量装置及方法

说明书

一种气溶胶浓度测量装置及测量方法。包括：气溶胶入口，混合腔，云室，缓冲腔，光源，光敏器件，第一阀，第二阀，系列阀，第三阀，微控制器，信号处理单元，压强传感器，微泵，滤膜，纯净液体、气溶胶出口。气溶胶入口、第一阀、混合腔、第二阀、云室、系列阀、缓冲腔、微泵、气溶胶出口依次连接，滤膜、第三阀、云室依次连接。压强传感器、光源、光敏器件分别安装在云室内。第一阀、第二阀、系列阀、第三阀、微泵分别与微控制器相连；光敏器件与信号处理单元连接，信号处理单元与微控制器连接。纯净液体位于混合腔内。本发明能够实现极小粒径较宽浓度范围的气溶胶颗粒的测量，同时易于小型化。

技术领域

本发明涉及气溶胶测量技术领域，特别涉及一种气溶胶浓度测量装置及测量方法。

背景技术

气溶胶是一种液体或者固体颗粒悬浮于气体介质中形成的悬浮体系，其中颗粒相的特征粒径尺寸一般为1nm至100μm，但由于粒径大于1μm的颗粒容易沉降，稳定悬浮时间较短，粒径小于10nm的颗粒又很难探测到，所以一般的气溶胶实时测量只针对10nm至1μm范围的气溶胶颗粒。

浓度是表征气溶胶特性的重要指标之一，针对气溶胶浓度的现有实时测量方法主要有基于光散射和消光原理的光学方法和基于扩散荷电原理的电学方法。传统的基于光学原理的仪器主要有光学粒子计数器和激光粒子计数器，而由于尺寸小于光波波长的微粒的光散射非常弱，所以单纯的光学方法一般只对粒径大于0.3μm的颗粒有效。基于电学原理的测量仪器大多需要与粒子计数器结合使用来得到气溶胶颗粒的尺寸分布。

现有技术中，可实现极小粒径较宽浓度范围气溶胶实时测量仪器几乎都是结构复杂的大型仪器设备，不能满足有限空间环境中的多点、分布式应用要求和较宽浓度范围气溶胶场合的测量要求。

发明专利【CN101375149A】提出了一种应用蒸发-冷凝-测量方法的颗粒物实时测量系统，该系统将已有方法进行系统集成，尤其是测量部分直接使用现有颗粒计数器，不利于系统的小型化。专利【CN101960288A】和【CN104181084B】分别提出的是基于电学原理的颗粒测量方法。单纯电学方法由于颗粒荷电特性对浓度较为敏感，通常需要对样品进行预处理，造成原样损失较大。专利【CN105466822A】所述的是一种基于光散射原理的气溶胶实时测量仪器，专利【CN108426808A】利用气溶胶的消光特性测量颗粒的质量浓度。光学方法实时性较好，但能够探测到的颗粒粒径下限相对较高，一般为300纳米。

发明内容

本发明提供了一种气溶胶浓度测量装置及测量方法，能够实现极小粒径较宽浓度范围气溶胶颗粒的测量，同时易于小型化。

本发明提供了一种气溶胶浓度测量装置，包括：

气溶胶入口，混合腔，云室，缓冲腔，光源，光敏器件，第一阀，第二阀，系列阀，第三阀，微控制器，信号处理单元，压强传感器，微泵，滤膜，纯净液体、气溶胶出口；

所述气溶胶入口、所述第一阀、所述混合腔、所述第二阀、所述云室、所述系列阀、所述缓冲腔、所述微泵、所述气溶胶出口依次连接，所述滤膜、所述第三阀、所述云室依次连接，所述压强传感器、所述光源、所述光敏器件分别安装在所述云室内，所述云室安装在所述缓冲腔内，所述第一阀、所述第二阀、所述系列阀、所述第三阀、所述微泵分别与所述微控制器相连，所述光敏器件与所述信号处理单元连接，所述信号处理单元与所述微控制器连接，所述纯净液体位于所述混合腔内；

所述系列阀包括至少一个子阀，所述子阀的一端与所述云室连接，另一端与所述缓冲腔连接，每个子阀分别与所述微控制器相连；

或，所述云室与所述缓冲腔并排安装，所述云室通过所述系列阀与所述缓冲腔相连；

所述光源和所述光敏器件分别安装在所述云室内两相对的壁面上。

进一步地，所述光敏器件为半导体光敏元件，包括：光电管、光电倍增管、光敏电阻、光敏三极管。