[发明专利]基于鞘气绕流设计的单颗粒测量气路系统及其测量方法

权利要求书

1.一种基于鞘气绕流设计的单颗粒测量气路系统，其特征在于，包括鞘气绕流模块(1)，稀释模块(2)，检测腔体(3)，稳流模块(4)和气溶胶粒子管道；所述鞘气绕流模块(1)，所述稀释模块(2)，所述检测腔体(3)和所述稳流模块(4)连接在所述气溶胶粒子管道上，其中，所述稀释模块(2)用于稀释气溶胶粒子管道中的粒子流；所述鞘气绕流模块(1)对气溶胶粒子管道中的粒子流进行整流，使其形成单列排列的粒子进入所述检测腔体(3)，所述稳流模块连接在所述检测腔体后端，用于提供足够的气流滞留时间，避免气流发生震荡。

2.根据权利要求1所述的基于鞘气绕流设计的单颗粒测量气路系统，其特征在于，所述鞘气绕流模块(1)包括绕流气体产生模块和气溶胶粒子束喷射装置，所述气溶胶粒子束喷射装置安装在所述检测腔体上方，所述绕流气体产生模块为所述气溶胶粒子束喷射装置提供洁净绕流气体。

3.根据权利要求2所述的基于鞘气绕流设计的单颗粒测量气路系统，其特征在于，所述绕流气体产生模块包括绕流气泵、流量传感器、过滤器和阀门，绕流气泵产生气流，流量传感器监测流量，阀门控制流量，所述过滤器用于过滤气体中的颗粒物。

4.根据权利要求2所述的基于鞘气绕流设计的单颗粒测量气路系统，其特征在于，所述气溶胶粒子喷射装置包括用于气溶胶样本气体进样管，绕流气体进样管，绕流形成腔以及粒子束喷出口；所述气溶胶样本气体进样管连接在所述绕流形成腔的上方，所述绕流气体进样管连接在所述绕流形成腔的侧面，所述粒子束喷出口设置在所述绕流形成腔的下方，直接指向所述检测腔体。

5.根据权利要求1所述基于鞘气绕流设计的单颗粒测量气路系统，其特征在于，所述稀释模块(2)包括气泵、流量传感器、阀门和过滤器，所述气泵用于产生稀释气流，所述流量传感器监测流量，阀门控制稀释气体的流量，所述过滤器用于过滤稀释气体内的颗粒物；所述稳流模块(4)包括两个串联的过滤器。

6.根据权利要求1所述的基于鞘气绕流设计的单颗粒测量气路系统，其特征在于，所述检测腔体(3)为激光测量腔。

7.根据权利要求1所述基于鞘气绕流设计的单颗粒测量气路系统，其特征在于，所述气路系统还包括动力模块(5)，电源模块(6)和采集数据处理器(7)，所述动力模块用于对整个系统中所有的气泵提供动力；所述电源模块(6)用于为所有的气泵、流量传感器提供电力保障，所述采集数据处理器(7)用于采集检测腔内的测量结果以及动力模块的数据，并将数据实时上传远程监测中心(8)。

8.一种基于鞘气绕流设计的单颗粒测量气路系统的测量方法，其特征在于，采用权利要求1-7任一所述的基于鞘气绕流设计的单颗粒测量气路系统进行气溶胶单颗粒测量，包括以下步骤：

S1，气溶胶样气粒子流进入所述气溶胶粒子管道后首先经过所述稀释模块的第一次稀释作用，这样可以有效减少单位体积颗粒物数浓度，从而降低检测误差；

S2，经过稀释之后的气溶胶样气粒子流经过鞘气绕流模块，所述绕流气体产生模块生成绕流气体经绕流气体进样管进入气溶胶粒子喷射装置的绕流形成腔中，所述稀释之后的气溶胶样气粒子流经气溶胶样本气体进样管进入绕流形成腔，在气溶胶粒子喷射装置气溶胶样气粒子流由杂乱无章的状态整流成单颗粒粒子束，通过粒子束喷出口顺次进入检测腔体；

S3，进入检测腔体后的粒子束经激光检测结束后获得气溶胶粒子数量n，再经过稳流模块的过滤器过滤后进行测量，再经气泵排出气体，最后经过流量传感器记录实时流量数据V；

S4，数据采集处理器通过获取的气溶胶粒子数量n和V，计算得到颗粒物的数浓度。

9.根据权利要求8所述的基于鞘气绕流设计的单颗粒测量气路系统的测量方法，其特征在于，步骤S1中所述稀释模块产生的稀释气体流量为0.9lpm；步骤S2中的绕流气体流量为5lpm。

10.根据权利要求8所述的基于鞘气绕流设计的单颗粒测量气路系统的测量方法，其特征在于，所述步骤S2中进入检测腔体后还可以进行颗粒物退偏比的测试。