[发明专利]一种基于积分浊度计获取气溶胶粒子谱分布的方法

摘要

本发明公开了一种基于积分浊度计获取气溶胶粒子谱分布的方法，通过积分浊度计测量气溶胶的7°–170°总散射系数和90°–170°后向散射系数，基于气溶胶粒子谱分布为两个对数正态分布叠加的假设和米散射理论得到对应角度范围的总散射系数和后向散射系数的计算值，分析测量值与计算值相对偏差，相对偏差最小时的谱分布，即为气溶胶粒子的谱分布。

主权项

1.一种基于积分浊度计获取气溶胶粒子谱分布的方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)、利用积分浊度计实时测量大气气溶胶，并根据理论计算得到7°–170°的总散射系数σ_sca,measured和90°–170°的后向散射系数σ_{bksca,measured}；计算方法描述如下：a)、假定气溶胶粒子谱分布为两个对数正态分布的叠加，如下所示：n(lgDp)=dNdlgDp=N12πlgσ1exp[-12(lgDp-lnDpmod1lnσ1)2],0.01≤Dp≤0.5μmN22πlgσ2exp[-12(lnDp-lnDpmod2lnσ2)2],0.5≤Dp≤10μm---(1)]]>式(1)中的D_p为粒子直径，式(1)所要得到的气溶胶谱分布中，有六个系数需要确定，分别为N₁、σ₁、D_pmod1、N₂、σ₂、D_pmod2；N₁、σ₁、D_pmod1分别代表细粒子的数浓度、标准偏差、模式直径，而N₂、σ₂、D_pmod2则分别代表粗粒子的数浓度、标准偏差、模式直径；b)、将气溶胶粒子等效为均匀球粒子，在尺度参数x=πD_p/λ和复折射率m=n-ik两个基本参量的情况下，就可以得到散射相函数P(θ)，散射效率因子Q_sca⁰及各个光学量，公式中λ定义为入射光波长，n为复折射率实部，k为复折射率虚部，θ定义为散射角，然后再计算出7°–170°的散射效率因子Q_sca，90°–170°的后向散射效率因子Q_bksca，如下式所示：c)、根据谱分布积分可以计算出7°–170°的散射系数σ_sca,measured，90°–170°的后向散射系数σ_{bksca,measured}，如下式所示：σsca,calculated=∫Dp,minDp,maxQsca(m,Dp,λ)·n(lgDp)·πDp24dDp---(4)]]>σbksca,calculated=∫Dp,minDp,maxQbksca(m,Dp,λ)·n(lgDp)·πDp24dDp---(5)]]>式(4)和(5)中的n(lgD_p)为气溶胶粒子的谱分布，D_p,min，D_p,max分别为谱分布积分的上下限粒子直径，在式(4)和(5)计算过程中，N₁、σ₁、D_pmod1、N₂、σ₂、D_pmod2分别由选取的一定步长的等间隔的数据组成；(2)、将实测的总散射、后向散射系数σ_sca,measured，σ_{bksca,measured}与理论计算得到的总散射σ_sca,measured、后向散射系数σ_{bksca,measured}进行对比，分别计算它们的相对偏差ε_sca、ε_bksca，如下式所示：ε_sca=(σ_sca,measured-σ_sca,measured)/σ_sca,measured             (6)ε_bksca=(σ_{bksca,measured}-σ_{bksca,measured})/σ_{bksca,measured}            (7)得到分析理论实测值和计算值总相对偏差ε最小时所对应的N₁、σ₁、D_pmod1、N₂、σ₂、D_pmod2值，总相对偏差ε如下式所示：ϵ=(ϵsca2+ϵbksca2)/2---(8)]]>根据使总相对偏差具有最小值时所对应的N₁、σ₁、D_pmod1、N₂、σ₂、D_pmod2值来确定谱分布，即可获得实际大气气溶胶粒子的谱分布。