[发明专利]一种气溶胶粒子粒径检测方法

说明书

本发明提供了一种气溶胶粒子粒径检测方法，所述方法采用气溶胶粒子粒径检测装置实现，所述方法包括：启动所述气泵，令气体通过进气管进入光学检测室形成气路；开启所述光源和所述光电探测器，获取所述光电探测器的计算结果；其中，所述光电探测器计算的粒径D与所述激发光束的预定光脉冲宽度W满足如下关系：D＝a₀+a₁W+a₂W²+…+a_iWⁱ；式中，a₀、a₁、a₂…a_i为标定系数，i为大于1的正整数。本发明的气溶胶粒子粒径检测方法是一种单光程飞行时间气动力学气溶胶粒径检测方法，与双光程飞行时间法一样具有不受颗粒材质、色度、折射率的影响的特点，本发明的检测方法相比双光程飞行时间法更容易实现，而且可检测气溶胶的浓度更高。

技术领域

本发明涉及气溶胶粒子检测技术领域，尤其涉及一种气溶胶粒子粒径检测装置及方法。

背景技术

气溶胶是悬浮在气体介质中的固态或液态颗粒所组成的气态分散系统，其颗粒大小一般从0.001～100μm，分为烟、雾和灰尘，可自然产生或人工形成。一定浓度的气溶胶会影响人体健康，在某些特殊环境需要严格地控制气溶胶的浓度。

气溶胶粒子由于测量方法不同而有不同的等效粒径，按照测量原理划分包括：几何等效粒径、光学粒径、气动力学质量粒径。

几何等效粒径：应用TEMS/EM分析铜网采集的气溶胶颗粒，统计电镜照片中颗粒的投影面积和长度，得到几何等效粒径。电镜是最直接的观察方法，但其会损失颗粒的空间分布信息，因此几何等效粒径估算偏大，并且只适合于实验室采样分析，不能用于现场实时监测分析。

光学粒径：基于Mei散射理论的激光散射粒度技术，它分析颗粒衍射散射光斑强度得到等效光学直径与体积百分比浓度的关系，常规的尘埃粒子计数器、PM2.5激光检测仪多是基于该原理的。此方法具有测量范围极宽、速度快、光学方法不干扰流场的优势，但是光学粒径受气溶胶颗粒的材料、色度、形状和折射系数影响较大，系统的标定常基于聚苯乙烯标准微球，实际测量时气溶胶粒子的化学组成、形状、颜色等千差万别，因此基于散射强度反演测量的等效粒径不准确。

气动力学质量粒径：主要有质量撞击法和飞行时间法两组技术。质量撞击法通过一个多级撞击采样器，利用颗粒的惯性沉积，当气流经过每级采样盘的环形间隙，流速不断增大，当颗粒质量足够大而不能随气流带走时，就沉积在采样盘上；根据颗粒浓度和每级采样收集效率曲线，反演颗粒粒径分布，并通过称重等方法来检测相应尺寸的气溶胶粒子的浓度。典型的飞行时间法有美国TSI公司营业的双光程飞行时间技术，激光通过整形后形成紧密排布的两束，在气路喷嘴处气溶胶颗粒被气流加速快速穿过两束激光，由于质量和密度不同，颗粒得到的重力沉降速度不同，记录前向散射强度和两次散射强度峰之间的时间差，得到颗粒的飞行速度，与标准密度小球的速度数据比较，计算颗粒等效气动学直径、光学直径和颗粒浓度。

其中，质量撞击法是基于颗粒的惯性沉积分辨颗粒等效气动学粒径的大小，由质量支配，但当颗粒密度较小时，气动学粒径对颗粒估算偏小，其同样需要一定的时间采样分析，不能现场实时监测分析；飞行时间法是基于颗粒在气流中的重力沉降速率差来分辨颗粒的大小，所以不受颗粒材质、色度、折射率的影响，测量精度更高。但是双光程飞行时间法由于双光斑激光空间布置距离相对较长，颗粒光斑容易产生重叠误差，当前一颗粒还未飞出检测双光斑区域时，后一颗粒已经开始进入，所以其最大可检测气溶胶浓度一般较低，适用范围受限。

发明内容

本发明旨在解决上面描述的问题。本发明的一个目的是提供一种解决以上问题中的任何一个的气溶胶粒子粒径检测方法。具体地，本发明提供一种适用范围广、实现简单、检测精度高的气溶胶粒子粒径检测方法。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种气溶胶粒子粒径检测方法，所述方法采用气溶胶粒子粒径检测装置实现，所述气溶胶粒子粒径检测装置包括：