[发明专利]一种大气相对湿度协同颗粒物消光的在线监测装置

说明书

本发明提供一种大气相对湿度协同颗粒物消光的在线监测装置，包括激光器、PMT检测器、温度计及计算机；激光器，用于发射窄带脉冲激光，且所发射的激光光波的波长包含水蒸气特征吸收的波长；PMT检测器，接收激光器发出的、并经过设定距离的大气后进入PMT检测器的激光光束，生成光谱数据，并从所述光谱数据中读取水蒸气特征吸收的波长对应的能量S₁和将其他无水蒸气特征吸收波长对应的能量S₂；温度计，用于检测大气的温度T；计算机，用于计算颗粒物的消光率Q和大气相对湿度RH；Q＝(S₀‑S₂)/S₀，RH＝S_w·R·T/kP₀，S_w＝S₂‑S₁，其中，S₀为激光初始能量信号，P₀为大气饱和气压，R/k为常数。该装置可以实时测量出大气中大气的湿度和颗粒物的浓度变化趋势。

技术领域

本发明属于大气环境监测技术领域，涉及一种用于大气环境监测的探测装置，具体涉及一种大气相对湿度协同颗粒物消光的在线监测装置。

背景技术

空气污染已经成为一个全球性的“公共安全问题”。大气中的细颗粒物(PM2.5)成为主要的污染源。我国气象局监测结果表明，PM2.5的浓度与大气相对湿度成正相关性。特别是在高湿度条件下，PM2.5发生爆发式增长，研究发现其中含有的有机成分大幅增加。由于目前存在的相对湿度监测仪的时间分辨比较低，而且无法实现相对湿度和颗粒物信息的同步监测，因此如何从微观角度理解湿度条件与颗粒物形成、增长以及组成的相关性，是目前颗粒物研究的瓶颈问题。利用扫描波长红外激光辐射大气，由于大气中的水蒸气发生特征吸收，同时细颗粒物发生散射，这两种消光现象可以通过检测被辐射大气的红外光谱观察到。由于红外激光能量强，波长扫描速率快，因此可以在很高的时间分辨下准确、实时地监测大气相对湿度和对应的颗粒物吸光率变化，结合其他的颗粒物信息和数据模型，可以深入理解相对湿度和颗粒物形成、增长以及组成的相互联系。

发明内容

本发明的目的是提供一种大气相对湿度协同颗粒物消光的在线监测装置，该装置可以实时测量出大气中大气的湿度和颗粒物的浓度变化趋势。

实现本发明的技术方案如下：

一种大气相对湿度协同颗粒物消光的在线监测装置，包括激光器、PMT检测器、温度计及计算机；

激光器，用于发射窄带脉冲激光，且所发射的激光光波的波长包含水蒸气特征吸收的波长；

PMT检测器，接收激光器发出的、并经过设定距离的大气后进入PMT检测器的激光光束，生成光谱数据，并从所述光谱数据中读取水蒸气特征吸收的波长对应的能量S₁和将其他无水蒸气特征吸收波长对应的能量S₂；

温度计，用于检测大气的温度T；

计算机，用于计算颗粒物的消光率Q和大气相对湿度RH；

Q＝(S₀-S₂)/S₀

RH＝S_w·R·T/kP₀

S_w＝S₂-S₁

其中，S₀为激光初始能量信号，P₀为大气饱和气压，R/k为常数。

进一步地，本发明还包括光学狭缝，所述光学狭缝与PMT检测器相连，激光光束通过光学狭缝进入PMT检测器中。

进一步地，本发明常数R/k为确定的过程如下：