[发明专利]一种空气颗粒计数方法及装置

说明书

本发明公开一种空气颗粒计数方法，激光束和流体通道垂直相交产生散射光，产生的散射光被两块散射光采集板同时从两个空间方向收集；两块散射光采集板产生电信号并经不同的后续信号放大电路分别放大，放大倍数不同；对放大后的各电信号和幅值分布进行统计分析处理，测出不同强度电信号的峰值形貌，通过计算获得不同大小颗粒的数量。本发明结构简单、成本低，而且能对散射光提供更加全面的信号采集，有利于实现不同大小空气颗粒的全面统计，有利于提高各种大小空气颗粒数量统计的准确性，能够消除空气颗粒形态、形状对计数的影响。本发明还提供一种空气颗粒计数装置。

技术领域

本发明涉及空气检测技术领域，尤其涉及一种空气颗粒计数方法及装置。

背景技术

通过光散射测量气溶胶中粒子的存在、大小和个数是一种常见的粒子计数手段。光(如激光)照在粒子上，产生散射(如米氏散射)，散射光被空间中的光敏原件探测到，就可以探知粒子的存在。由于空气样本中粒子大小范围很大(比如从一微米到10微米)，其散射光的光强分布变化区间也非常大，按米氏散射理论，如果尺寸相差十倍，则大小光强的差异达1000000(十的六次方)倍。目前，没有任何一个系统能对所有颗粒进行大小，数量的精确计算，尤其是在空气中含有水分子的情况或者气体中颗粒物含量较大的时候。空气污染物检测可以采用称重法和光学散射法，其中光学散射法适用于定性快速分析，适用于民居和便携的场合。空气(气溶胶)中的粒子来自不同根源，大小从0.1微米到几十微米不等。在不同的场合，如北方某采石场或者南方某陶瓷生产基地，粒子大小的分布可能不同。

由于光散射很弱，一个光检测仪的光敏器件需要信号放大。现有技术中，一个光检测仪的信号放大倍数是既定的，而噪音底线(接地)和饱和上限(电源或电池电压)是有限的。对于大部分便携现代产品，饱和电源电压一般是3.7V。如果使用一个光检测仪很难观测到整个范围(因电信号强度的差异也高达1000000倍甚至更大)，因而不能对所有气溶胶中悬浮粒子大小产生正确的估算。比如在粒子尺寸较大时候，散射信号强度大的信号占比大，信号很容易达到电平饱和。单一电子放大系统能覆盖的电压差只有十或者二十倍，只能估算粒子大小和数量在一个很窄的光强接收范围的分布，导致颗粒计数和大小估算准确度十分受限。

另外，单一的从一个固定空间位置观测的光度也很难确定是和颗粒大小有关还是和颗粒形状/材料有关。这些限制造成现有设备的检测手段不完备，测试结果不准确。比如，现有设备并不能直接判断颗粒大小是否满足PM2.5，即颗粒尺寸是2.5微米。

发明内容

本发明的目的在于提供一种信号和幅值分布全面、能准确判断颗粒大小、数目及形态的空气颗粒计数方法。

为达到以上目的，本发明采用如下技术方案。

一种空气颗粒计数方法，其特征在于，将激光束和流体通道垂直相交产生散射光；产生的散射光用两块散射光采集板同时从两个空间方向收集；两块散射光采集板产生的电信号经不同的后续信号放大电路分别放大，放大倍数不同；对放大后的各电信号和幅值分布进行统计分析处理，测出不同强度电信号的峰值形貌；通过计算获得不同大小颗粒的数量。

作为上述方案的进一步说明，两个散射光采集板大小一致，平行设置在流体通道的两侧位置。

作为上述方案的进一步说明，调节各后续信号放大电路的放大倍数，使两块后续信号放大电路的放大倍数相同，通过计算消除颗粒形状对颗粒大小估算带来的影响。

作为上述方案的进一步说明，所述测量点为两个，照射在不同测量点的激光具有不同的波长。

作为上述方案的进一步说明，所述测量点为两个，照射在不同测量点的激光具有相同的波长，根据同一粒子先后经过两个测量点的时间差计算出粒子飞行速度。