[实用新型]一种空气动力学粒径谱仪的样气/鞘气混流装置

说明书

本实用新型公开了一种空气动力学粒径谱仪的样气/鞘气混流装置，包括：样气进气管、鞘气进气管、混流外套、混流外套压紧帽组件；所述混流外套为中空结构，与所述混流外套压紧帽组件密封连接，可与空气动力学粒径谱仪的气溶胶进口管形成密闭空间；所述样气进气管穿过所述混流外套压紧帽组件和所述中空结构，用于与所述空气动力学粒径谱仪的进气口连接；所述鞘气进气管穿过所述混流外套，用于将室内空气输入所述混流外套的中空结构。本实用新型的样气/鞘气混流装置，结构简单，安装和维护简便，可以直接连接空气动力学粒径谱仪。

技术领域

本实用新型涉及大气颗粒物粒径测量技术领域，具体涉及一种空气动力学粒径谱仪的样气/鞘气混流装置。

背景技术

大气颗粒物是指均匀分散在大气中的固态或液态颗粒状物质，根据其粒径大小，可分总悬浮颗粒物(TSP)和可吸入颗粒物(PM₁₀)，其中可吸入颗粒物又可细分为细颗粒物(PM_2.5)和粗粒子。大气颗粒物通过散射和吸收辐射直接影响地球大气辐射平衡，通过影响云的光学特性和云的寿命间接影响地球辐射平衡。气溶胶光学特性是由气溶胶的质量浓度、化学成分、粒子大小、形状和混合状态决定的。大气颗粒物也可以通过呼吸进入人体，不同粒径的大气颗粒物在呼吸系统各个部分沉积，其有毒有害物质可以被血液和人体组织吸收，对人体健康造成影响和危害。大气颗粒物越小，比表面积越大，越容易吸附其他有害物质，也越容易被人吸入支气管和肺部。因此，为了深入研究大气颗粒物对大气环境和气候、人体健康的影响，需要对大气颗粒物的粒径分布进行在线、连续、精确的监测。

空气动力学等效直径是指与所研究的颗粒物有相同的终端降落速度、密度为1g/cm³的球体直径。它反映了大气颗粒物大小与沉降速率的关系，可以直接表达出大气颗粒物的性质和行为，如大气颗粒物在大气中的停留时间和传输距离、不同大小大气颗粒物在呼吸道中沉积的不同部位等。空气动力学粒径谱仪(APS,Aerodynamic Particle Sizer)能在很宽的粒径范围内实时、在线、高分辨率的测量大气颗粒物的空气动力学等效直径和数浓度谱分布。APS的工作原理是：总采样气流经过等速分流分为鞘气和样气，样气经过喷嘴加速并在鞘气的包裹下通过由2束相互重叠的平行激光构成的检测器。采样气流中不同粒径的大气颗粒物经过喷嘴时，由于惯性作用而产生不同的加速度，从而导致大气颗粒物通过检测器的时间不同，大气颗粒物的飞行时间与其粒径一一对应，使得检测器得以甄别大气颗粒物。

APS用于测量大气颗粒物的粒径谱分布，其应用领域非常广泛，包括：人体健康领域(例如呼吸毒性研究)、制药领域(例如粉末特性研究、粉末传送性质研究、粉末人体吸入性质的研究等)、大气监测和大气气溶胶研究 (例如环境空气监测、用于校正粒子仪器的气溶胶的特性研究等)等等。

APS进样部分如图1所示，总采样气流从气溶胶进口进入，一部分分流成为样气，另一部分成为鞘气；鞘气经过鞘气系统过滤后，重新与样气汇合，使样气中的大气颗粒物加速。但是实际使用APS进行研究时，申请人发现APS存在以下技术缺陷：

(1)气溶胶进口较粗，内径约为19mm，当APS运用于外场观测或与其他仪器联用时，通常需要外接管道，而相较于常用的管道元件尺寸，气溶胶进口过粗，较难找到合适的管道或者需要变径。

(2)鞘气是从总采样气流中分流过滤得到的，当APS在大气颗粒物污染较严重情形下进行外场观测时，样气中大气颗粒物质量浓度高，对于滤膜损耗较大，需及时更换滤膜，而更换滤膜需要拆开APS，较为麻烦。

实用新型内容

鉴于上述问题，为了降低鞘气中颗粒物浓度高对滤膜的损耗以及解决气溶胶进口过粗而需要变径的麻烦，本实用新型提供一种空气动力学粒径谱仪的样气/鞘气混流装置。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种空气动力学粒径谱仪的样气/ 鞘气混流装置，包括：

样气进气管、鞘气进气管、混流外套、混流外套压紧帽组件；