[发明专利]一种大气颗粒浓度的检测装置及检测方法

说明书

本发明涉及一种大气颗粒浓度的检测装置及检测方法，所述的检测装置包括基板、用于收集大气颗粒物谐振板、设置在所述的基板上的第一反射镜、设置在所述的谐振板上的第二反射镜、用于连接所述的基板与谐振板的支撑梁，所述的第一反射镜和第二反射镜之间形成光束干涉腔，所述的支撑梁用于在交流驱动电压的驱动下发生形变以使所述的谐振板震动，入射光依次通过第一反射镜和第二反射镜，在第二反射镜表面发生反射，形成反射光。本发明利用谐振板的谐振频率的变化求出聚集在谐振板上空气颗粒质量的变化，从而求出大气颗粒浓度。实现了PM2.5检测仪器的小型化，同时克服了现有技术中光散射法测量误差较大的缺点。

技术领域

本发明涉及一种大气颗粒浓度的检测装置及检测方法，尤其涉及一种PM2.5质量浓度检测装置和检测方法。

背景技术

是衡量大气污染程度的主要指标之一。目前PM2.5的检测方法主要由滤膜称重法、微振荡天平法、β射线法和光散射法。滤膜称重法测量时间长，不能实现在线自动测量。微振荡天平法和β射线法可以实现在线自动测量，但是，仪器结构复杂，体积比较大，不便于携带，只适合于实验室、监测站等固定场所的检测。光散射法测量方便，体积小，但是测量误差比较大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种小型化的大气颗粒浓度的检测装置及检测方法。

为解决以上技术问题，本发明采取如下技术方案：

一种大气颗粒浓度的检测装置，所述的检测装置包括基板、用于收集大气颗粒物谐振板、设置在所述的基板上的第一反射镜、设置在所述的谐振板上的第二反射镜、用于连接所述的基板与谐振板的支撑梁，所述的第一反射镜和第二反射镜之间形成光束干涉腔，所述的支撑梁用于在交流驱动电压的驱动下发生形变以使所述的谐振板震动，入射光依次通过第一反射镜和第二反射镜，在第二反射镜表面发生反射，形成反射光。

优选地，所述的第一反射镜和第二反射镜相互平行设置。

优选地，所述的干涉腔的初始光程差为入射光的波长一半的整数倍。

优选地，所述的检测装置还包括分光棱镜、用于产生入射光的光源、用于接收反射光的光电探测器，所述的光源发出的入射光通过所述的分光棱镜之后入射到第一反射镜和第二反射将之间的干涉腔内，反射光透过分光棱镜后传输到所述的光电探测器的表面，测得反射光的干涉光强。

优选地，所述的第一反射镜和第二反射镜均为多层介质反射膜，由氮化硅薄膜、二氧化硅薄膜和多晶硅薄膜组成。

优选地，所述的谐振板为二氧化硅矩形板，所述的检测装置包括4个支撑梁，所述的支撑梁一端通过一支撑柱固定在所述的基板上，另一端分别与所述的谐振板的四个顶点相连接。

优选地，所述的支撑梁包括二氧化硅支撑层、用于连接交流驱动电源的第一电极层和第二电机层、设置在所述的第一电极层和第二电极层之间的形变层，所述的形变层用于在交流驱动电压的驱动下发生形变，以带动所述的谐振板发生振动。

优选地，所述的形变层为压电陶瓷材料制成。

本发明还涉及一种大气颗粒浓度的检测方法，所述的检测方法采用上述大气颗粒浓度的检测装置，所述的检测方法包括以下步骤：使用交流驱动电压使所述的支撑梁发生形变，从而带动的谐振板发生震动，当检测到的反射光的干涉光强的变化幅度最大时，所述的驱动电压的驱动频率为谐振板的谐振频率，根据谐振频率的变化求出聚集在谐振板上的大气颗粒的质量，从而求出大气中大气颗粒的质量浓度。

优选地，所述的干涉腔的初始光程差为入射光的波长一半的整数倍，

当入射光从基板进入干涉腔后，发射光的发生多光束干涉，反射光的干涉光强为：