[发明专利]一种基于拉曼光谱连续检测空气颗粒物的装置及方法

权利要求书

1.一种基于拉曼光谱连续检测空气颗粒物的装置，其特征在于，包括顶盖、筒体、底座、射流喷管、撞击式颗粒物采样器、翻转连杆、传动连杆、拉曼光谱仪和计算机；

所述筒体固定在底座上，顶盖固定在筒体上端，筒体、顶盖和底座围成内部空间；撞击式颗粒物采样器处于内部空间内、并固定在顶盖下部；射流喷管与顶盖固定在一起，撞击式颗粒物采样器与射流喷管的一端连通，射流喷管另一端设有气溶胶入口；气溶胶入口与外界连通；

所述筒体侧部设有安装孔、光学透镜和光纤探头安装座，安装孔、光学透镜和光纤探头安装座处于同一平面，且安装孔和光学透镜相对设置，安装孔外部设有密封盖，翻转连杆一端穿过密封盖伸入内部空间、且翻转连杆与密封盖之间可转动连接；翻转连杆一端设有收集块，收集块处于撞击式颗粒物采样器正下方；收集块设有四个收集面，分别为a面、b面、c面和d面，且a面与c面相对设置、b面与d面相对设置，当a面正对刷洗轮时，b面正对光纤探头，c面正对撞击式颗粒物采样器， 翻转连杆另一端与旋转步进电机传动连接，翻转连杆在转动时能带动四个收集面转动，传动连杆一端穿过密封盖伸入内部空间、且传动连杆与密封盖之间可转动连接；传动连杆一端装有刷洗轮，刷洗轮处于收集块正下方、且传动连杆在转动时能带动刷洗轮对处于收集块最下部的收集面进行刷洗；传动连杆另一端与驱动电机传动连接；拉曼光谱仪包括光纤探头、激光器和光谱仪，光纤探头一端通过光纤探头安装座伸入内部空间；光纤探头另一端与激光器和光谱仪通过光纤连接；

所述底座中心开设气溶胶排除通道，气溶胶排除通道一端与内部空间连通、另一端与气体采样泵连接；

所述计算机与旋转步进电机、驱动电机、真空泵、光谱仪、激光器和气体采样泵连接，分别用于控制旋转步进电机、驱动电机、真空泵、激光器和气体采样泵的工作状态及接收光谱仪反馈的光谱数据。

2. 根据权利要求1 所述的一种基于拉曼光谱连续检测空气颗粒物的装置，其特征在于，所述翻转连杆和传动连杆与密封盖连接处均设有旋转密封圈。

3. 根据权利要求1 所述的一种基于拉曼光谱连续检测空气颗粒物的装置，其特征在于，所述收集块为正方体。

4. 根据权利要求1 所述的一种基于拉曼光谱连续检测空气颗粒物的装置，其特征在于，在气溶胶的入口处装有PM10粒径切割器。

5. 一种根据权利要求1至4 任一项所述基于拉曼光谱连续检测空气颗粒物的装置的工作方法，其特征在于，具体步骤为：

A、将检测装置放置到所需检测的环境中，并使收集块的a面正对撞击式颗粒物采样器；该空气环境中的颗粒物从气溶胶入口进入，并经过射流喷管及撞击式颗粒物采样器将颗粒物喷射并留存在a面上；

B、收集达到设定时间后，计算机控制旋转步进电机工作带动收集块旋转，直至使a面正对光纤探头，同时b面正对撞击式颗粒物采样器时，停止旋转步进电机并保持当前位置；

C、颗粒物经过射流喷管及撞击式颗粒物采样器将颗粒物喷射到b面；同时计算机控制激光器和光谱仪启动，激光器产生的激光通过光纤探头照射a面上收集的颗粒物，同时光纤探头将激光照射颗粒物产生的光谱数据收集并反馈给光谱仪，光谱仪经过分析后将数据传递给计算机，从而得出a面的颗粒物数据；

D、当b面收集达到设定时间后，重复步骤B和C，使c面正对撞击式颗粒物采样器，b面正对光纤探头，同时激光器和拉曼光谱仪对b面上的颗粒物进行检测分析，从而得出b面的颗粒物数据；a面此时处于收集块最下部，计算机控制驱动电机工作，进而通过传动连杆带动刷洗轮旋转，刷洗轮对a面进行刷洗，使颗粒物从a面上清除，接着计算机控制气体采样泵工作对内部空间进行抽气，进而使a面清除后的颗粒物通过气溶胶排除通道排出检测装置；

E、当c面收集达到设定时间的颗粒物之后，重复步骤B至D，此时d面正对撞击式颗粒物采样器继续收集颗粒物，c面正对光纤探头能获得c面的颗粒物数据，b面通过刷洗轮清除颗粒物；

F、如此重复循环，使得a面、b面、c面和d面连续收集颗粒物并进行颗粒物数据分析检测，从而能得出当前环境中空气颗粒物的实时数据。