[发明专利]一种高分辨率气溶胶粒径探测仪

权利要求书

1.一种高分辨率气溶胶粒径探测仪，其特征在于，包括：

高功率光纤激光器(1)，其用于产生激光束；

光束整形聚焦光学系统，其用于接收所述高功率光纤激光器(1)发出的激光束，将激光束发散产生激光线并形成聚焦光斑；

散射光接收系统，其用于将待测气溶胶粒子穿过聚焦光斑产生米氏散射效应，并对散射光进行探测，获取散射光强产生的电脉冲信号；

气流通道，其用于产生含有待测气溶胶粒子的气体，并送入所述散射光接收系统中；

信号处理模块(10)，其用于对散射光强产生的电脉冲信号进行处理，计算出气溶胶粒径的大小。

2.根据权利要求1所述的高分辨率气溶胶粒径探测仪，其特征在于，所述光束整形聚焦光学系统包括光纤准直器(2)、鲍威尔棱镜(3)、平凸柱面透镜(4)、非球面聚焦镜(5)，所述散射光接收系统包括曼金镜和光电探测器，所述光电探测器与所述信号处理模块(10)相连；

所述高功率光纤激光器(1)的输出单模光纤与所述光纤准直器(2)的输入端连接，所述光纤准直器(2)的输出端输出准直激光束，准直激光束射入所述鲍威尔棱镜(3)后在一个维度上以扇形发散产生一条笔直、均匀的激光线，激光线射入所述平凸柱面透镜(4)后在发散维度上准直，准直、均匀的激光线经所述非球面聚焦镜(5)汇聚为扁平的、均匀的长方形聚焦光斑，气流通道中产生的待测气溶胶粒子穿过聚焦光斑产生米氏散射效应，激光被气溶胶粒子散射，散射光进入所述曼金镜并汇聚到所述光电探测器中，所述光电探测器探测汇聚的散射光光强产生的电脉冲信号，并送入所述信号处理模块(10)进行处理，计算出气溶胶粒径的大小。

3.根据权利要求1所述的高分辨率气溶胶粒径探测仪，其特征在于，所述光束整形聚焦光学系统包括光纤准直器(2)、鲍威尔棱镜(3)、平凸柱面透镜(4)和非球面聚焦镜(5)，所述散射光接收系统包括第一曼金镜(6-1)、第二曼金镜(6-2)、第一光电探测器(7)和第二光电探测器(8)，所述第一光电探测器(7)和所述第二光电探测器(8)均与所述信号处理模块(10)相连；

所述高功率光纤激光器(1)的输出单模光纤与所述光纤准直器(2)的输入端连接，所述光纤准直器(2)的输出端输出准直激光束，准直激光束射入所述鲍威尔棱镜(3)后在一个维度上以扇形发散产生一条笔直、均匀的激光线，激光线射入所述平凸柱面透镜(4)后在发散维度上准直，准直、均匀的激光线经所述非球面聚焦镜(5)汇聚为扁平的、均匀的长方形聚焦光斑，聚焦光斑位于并排放置的所述第一曼金镜(6-1)和所述第二曼金镜(6-2)中间，气流通道中产生的待测气溶胶粒子穿过聚焦光斑产生米氏散射效应，激光被气溶胶粒子散射，散射光分别进入所述第一曼金镜(6-1)和所述第二曼金镜(6-2)中，各个角度的散射光被所述第一曼金镜(6-1)和所述第二曼金镜(6-2)分别汇聚到所述第一光电探测器(7)和所述第二光电探测器(8)中，所述第一光电探测器(7)和所述第二光电探测器(8)将探测到的散射光光强产生的电脉冲信号分别送入所述信号处理模块(10)中处理，计算出气溶胶粒径的大小。

4.根据权利要求3所述的高分辨率气溶胶粒径探测仪，其特征在于，所述第一光电探测器(7)和所述第二光电探测器(8)分别为APD光电探测器和PIN光电探测器。

5.根据权利要求2或3所述的高分辨率气溶胶粒径探测仪，其特征在于，所述鲍威尔棱镜(3)输出的扇形光束角度不小于10°，产生的激光线中心部分光强度变化小于30％。

6.根据权利要求3所述的高分辨率气溶胶粒径探测仪，其特征在于，所述第一曼金镜(6-1)和所述第二曼金镜(6-2)的散射光收集角度范围分别是45°-135°和225°-315°。