[发明专利]无组织排放颗粒物烟羽不透光度的激光测量方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及大气环境监测领域，尤其涉及一种城市无组织排放颗粒物不透光度的激光测量方法和装置。

背景技术

城市无组织排放颗粒物烟羽主要包括建筑施工扬尘和机动车扬尘，不透光度是指光传输被衰减程度，是衡量无组织烟羽排放强度的重要参数。

对于城市无组织排放颗粒物烟羽不透光度的观测，目前主要方法是人眼观测和数字摄像技术两种。(1) 人眼观测：受过简单培训的测量者站在特定的位置，用肉眼观测颗粒物烟羽或扬尘，根据烟羽颜色和烟羽持续时间来判断烟羽不透光度，这种方法已有多次使用，并被美国环保局列为标准方法^1,2，但无组织排放因为污染过程复杂，并且随机性大，这种方法缺点显而易见，肉眼观测主观误差不可避免。(2) 数字摄像方法：McFarland等人采用数码摄像机对某一对比度明显的固定目标物拍照，摄像图片的灰度值反应了目标物反射的太阳光强。烟羽穿过相机与目标物之间的区域时，摄像机接收到的来自目标物的光强会被削弱，通过比较烟羽穿过前后的摄像图片的光强变化来判断不透光度^2,3。但这种方法对实际光辐射传输过程，尤其是颗粒物散射消光过程作了过多简化，影响了结果可靠性，并且测量受环境、气候影响很大，观测方位也受到限制。Du Ke和Rood等人提出采用普通数码相机拍照方法来测量烟羽不透光度⁴，降低了测量成本，但这种方法实际上与McFarland方法相同，它除了有与数码摄像方法一样的缺点外，还降低了观测时间分辨率。

参考文献：

1、Method 9-Visual Determination of the Opacity of Emissions from Stationary Sources; Fed.Regist.1971,36,13624-13628。

2、  Reitze, A.W. Air Pollution Control Law: Compliance and Enforcement. Environmental Law Institute: Washington, D.C,2001。

3、  McFarland Michael J.; Olivas Arthur C.; Atkins Sally G. Fugitive emissions opacity determination using the digital opacity compliance system (DOCS); JOURNAL OF THE AIR & WASTE MANAGEMENT ASSOCIATION. 2007,57, 1317-1325。

4、   Du Ke; Rood Mark J.; Kim Byung J.; Field evaluation of digital optical method to quantify the visual opacity of plumes;JOURNAL OF THE AIR & WASTE MANAGEMENT ASSOCIATION. 2007,57,836-844。

发明内容

本发明的目的是解决现有方法测量客观性差、可靠性不足和精度不高等问题，提供一种可靠性强、操作简便、结构紧凑、效率高并且适应性强的，基于开路式激光透射的大气无组织排放颗粒物不透光度观测方法和装置。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现。

一种无组织排放颗粒物烟羽不透光度的激光测量方法，其步骤如下。

1、 首先关闭激光器光源，得到两个探测器各自的背景和噪声：I_Na、I_Nb。

2、 打开激光光源，当测量区域内无颗粒物烟羽时，监测光源光强波动的探测器输出信号为I_0a，另一探测器得到穿过测量区域又被反射回的光的光强I_0b。I_0a和I_0b的关系为：

(I_0b- I_Nb)/( I_0a - I_Na )=K                                             (1)

K代表了因分束镜分光、器件反射或扩束等因素造成的光强衰减因子，在整个测量中为常数。