[发明专利]一种颗粒物冷凝生长计数器

说明书

本发明提供了一种颗粒物冷凝生长计数器，包括饱和室、冷凝室、光学检测单元、工作液管理单元、流量调控单元和控制主板，颗粒物粒径检测下限根据需要选择10nm或23nm，饱和室、冷凝室和光学检测单元的温度设定值为两组且分别对应不同的颗粒物粒径检测下限的10nm和23nm，所述控制主板实时采集并调控饱和室、冷凝室和光学检测单元的温度数据，保证各个部件的温度处于设定值。本发明中，饱和室采用环型结构，提高了饱和室的利用效率，减少了仪器的响应时间；冷凝室采用H桥控温电路，可适应低温条件下的运行；前置稀释器扩展了数浓度检测上限；仪器的粒径检测下限可设定为10nm或23nm；该仪器体积小、成本低，可用于环境大气颗粒物和机动车颗粒物数浓度测量。

技术领域

本发明属于环境监测技术领域，尤其涉及一种颗粒物冷凝生长计数器。

背景技术

在大气环境监测中，对于颗粒物的污染浓度表征参数多采用质量浓度，如PM_2.5和PM₁₀，然而，颗粒物的数量浓度也是一个很重要的指标，而且小粒径段的颗粒物虽然对于质量浓度贡献很小，但对于人体健康的危害可能更大。

现有技术中，颗粒物冷凝生长计数器常用于颗粒物的数量浓度检测，根据饱和工作液蒸汽传热和传质的速率不同，可将较小粒径的颗粒物长大为微米量级，方便使用光学方法进行连续的计数检测，输出颗粒物的数量浓度信息。

目前，商业化的颗粒物冷凝生长计数器的饱和室通路常采用圆柱形气路结构，当气溶胶流量增大时，需要增加饱和室的长度或采用多个气溶胶通路的方式，使得仪器整体响应时间变慢，且饱和室的利用效率较低；部分饱和室采用平面型的结构，平面型的两侧都需要有对应的工作液管理单元，增加了系统的复杂度；冷凝室部分通常只采用制冷的方式，使得仪器可运行的工作温度下限约为10℃，限制了仪器在户外场合的运行；颗粒物数浓度上限，采用单颗粒计数方法进行检测的上限约为1E5#/cc，在测量大气环境，尤其是在道路边测量机动车尾气环境的颗粒物数浓度时，浓度可达1E6#/cc，因此有必要集成稀释器扩展浓度测量范围；而且在机动车测量的场合，需要探究23nm和10nm粒径下限的问题，因此，有必要设计一款可直接调节粒径下限的颗粒物冷凝生长计数器。

综上所述，提供一种可直接调节粒径下限且体积小、成本低的颗粒物冷凝生长计数器，用于环境大气颗粒物和机动车颗粒物数浓度测量，已经成为亟需解决的问题。

发明内容

为了克服现有技术存在的一系列缺陷，本发明的目的在于针对上述问题，提供一种颗粒物冷凝生长计数器，包括饱和室1、冷凝室2、光学检测单元3、工作液管理单元5、流量调控单元4和控制主板6，其中，饱和室1、冷凝室2和光学检测单元3的温度设定值为两组且分别对应不同的颗粒物粒径检测下限，控制主板6实时采集并调控饱和室1、冷凝室2和光学检测单元3的温度数据，保证各个部件的温度处于设定值。

优选的，所述饱和室1包括气溶胶入口Ⅰ1-1，气溶胶布气板1-2，饱和室主体1-3，多孔棉1-4，中心柱体1-5，气溶胶通道Ⅰ1-6和饱和室端盖1-7,其中，多孔棉1-4和中心柱体1-5之间形成环形的气溶胶通道Ⅰ1-6；中心柱体1-5和饱和室主体1-3直接连接，对气溶胶起到辅助加热作用；饱和室1的侧壁上设置有加热片和温度传感器，控制主板6通过不断采集温度传感器的信息，通过控制加热片的加热功率，使得饱和室1的温度处于设定值。

优选的，所述冷凝室2包括冷凝室主体2-1、气溶胶通道Ⅱ2-2、半导体制冷片2-3和散热结构2-4，其中，冷凝室主体2-1为铝合金材质，气溶胶通道Ⅱ2-2为光滑直通管路；控温元件为半导体制冷片2-3和散热结构2-4，控制主板6通过不断采集热敏电阻的温度信息控制半导体制冷片2-3处于加热或制冷状态，使得冷凝室2的温度处于设定值。