[发明专利]大气颗粒物密度测量装置及方法

权利要求书

1.一种采用大气颗粒物密度测量装置执行大气颗粒物密度测量的方法，所述大气颗粒物密度测量装置包括：

采样单元，包括旋风切割器和主路采样管；

除湿单元，与主路采样管连接；

颗粒物体积测量单元，与除湿单元连接，用于测量大气颗粒物的体积；以及

振荡天平质量传感器单元，与颗粒物体积测量单元连接，用于测量大气颗粒物的质量；

所述方法包括：

设置采样总流量为Q₁、旋风切割器的切割粒径为D₁；

启动大气颗粒物密度测量装置，采用振荡天平质量传感器单元得到第一预设时间t₁内的颗粒物总质量差Δm₁；采用颗粒物体积测量单元得到第一预设时间t₁内的颗粒物总体积V₁；

设置采样总流量为Q₂、旋风切割器的切割粒径为D₂；其中，Q₂＜Q₁，D₂＞D₁；

采用颗粒物体积测量单元实时计算当前的所有测量的粒子中的粒径为D₁及以下的所有粒子的总体积V_D1，当V_D1等于V₁时，停止采样，总采样时间为t₂；

采用振荡天平质量传感器单元得到t₂时间内所有粒径为D₂及以下的颗粒物总质量差Δm₂；采用颗粒物体积测量单元得到第二预设时间t₂内所有粒径为D2及以下的颗粒物总体积V₂；

计算得到粒径区间在D₁和D₂之间的颗粒物的密度为(Δm₂-Δm₁)/(V₂-V₁)。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，

重复所述大气颗粒物密度测量的方法步骤，得到粒径区间在D₁和D₂之间的颗粒物连续实时的平均密度值。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述旋风切割器和主路采样管通过导流通道连接；

所述采样单元还包括采样头和辅路气路管；

所述采样头与旋风切割器连通；

所述辅路气路管与旋风切割器连通。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述除湿单元包括质子交换膜干燥器；

所述质子交换膜干燥器中设有质子交换膜，质子交换膜与采样单元的主路采样管连接。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述除湿单元还包括用于使主采样气流温湿度恒定的采样加热管；采样加热管与质子交换膜干燥器连接。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述振荡天平质量传感器单元包括振荡天平质量传感器模块和振荡天平质量传感器模块控制板；

其中，所述振荡天平质量传感器模块包括：

壳体；

中空振子，设置在壳体底端；

采集膜，设置在中空振子顶端；

电磁驱动模块，与中空振子连接；以及

电磁检测模块，与中空振子连接。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述颗粒物体积测量单元中设有避免光源反射对散射光干扰的光阱；

所述颗粒物体积测量单元包括颗粒物体积测量模块和颗粒物体积测量控制板；

所述大气颗粒物密度测量装置还包括用于稳定采样流量的真空泵和流量控制器；

所述大气颗粒物密度测量装置还包括用于过滤颗粒物及保护流量控制器的过滤器。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，启动大气颗粒物密度测量装置，采用振荡天平质量传感器单元得到第一预设时间t₁内的颗粒物总质量差Δm₁包括：

启动大气颗粒物密度测量装置，记录振荡天平质量传感器单元中振荡天平的初始谐振频率f₀；

持续采样预设时间t₁，记录采样结束时振荡天平的谐振频率f₁；

颗粒物体积测量单元统计预设时间t₁内所有粒径对应的粒子数量并计算得到该预设时间t₁内颗粒物总体积V₁；

计算得到粒径≤D₁的颗粒物平均密度值ρ，其中ρ＝Δm₁/V₁，Δm₁＝k₀(1/f₁²-1/f₀²)，k₀为弹性系数，Δm₁为预设时间t₁内粒径≤D₁的颗粒物总的质量差。