[发明专利]一种基于激光散射原理的大气监测装置及方法

说明书

本发明提供了一种基于激光散射原理的大气监测装置及方法，包括相机、激光器、嵌入式单元、显示屏和电池，所述的嵌入式单元包括微处理器、驱动电路和控制开关；所述的微处理器分别与驱动电路和控制开关耦接，所述的驱动电路分别与显示屏和激光器驱动连接；所述的相机、控制开关与微处理器线路连接，所述的电池用于为装置供电。虽然大气能见度、PM2.5、PM10等参数都能反映大气浑浊状态，但是他们是不同物理含义的表征，相互之间并没有直接的转换关系，本发明根据激光散射原理可以同时现大气能见度、和气溶胶粒径分布测量。

技术领域

本发明属于环境监测领域，尤其是涉及一种基于激光散射原理的大气监测装置及方法。

背景技术

大气环境质量测量，其表征的参数有很多，常用的有大气能见度、PM10、PM2.5浓度等。其中大气能见度是指视力正常的人能从背景(天空或地面)中识别出具有一定大小的目标物的最大距离，也称气象视程。大气能见度是表征大气光学性质的常用要素，与航空、航海、陆上交通、高空摄影、天文观测以及军事行动等都有直接关系。PM10又称为可吸入颗粒物，通常是指粒径在10微米以下的颗粒物，在空气中持续时间长，是大气能见度重要影响因素，且威胁着人类健康。PM2.5又称为细颗粒物，是指环境空气中空气动力学当量直径小于等于2.5微米的颗粒物。它能较长时间悬浮于空气中，空气中PM2.5浓度越高，空气污染越严重。与较粗的大气颗粒物相比，PM2.5粒径小，覆盖面积大，活性强，易附带有毒、有害物质(例如，重金属、微生物等)，且在大气中的停留时间长、输送距离远，能够进入人体的支气管和肺部，引发哮喘、支气管炎等方面的疾病，而且细颗粒物浓度上升，导致能见度下降，维护和改善大气环境质量需要了解污染物的粒度大小及浓度等。目前，对于这些不同的参数的测量均有不同的探测仪器，多种设备配合使用不仅成本高昂、而且使用繁琐，不适合大规模推广。传统的测量方法、测量仪器只能测量能见度、或PM2.5、PM10浓度，不能实现他们的同时测量；大气能见度、PM2.5、PM10等参数虽然都能反映大气浑浊状态，但是他们是不同物理含义的表征，相互之间并没有直接的转换关系，既不能根据能见度推测PM2.5、PM10浓度、也不能根据PM2.5、PM10浓度去推测大气能见度。因此急需研制一种低成本、便携兼具能见度、颗粒物监测能力的设备

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种够同时测量大气能见度及PM10、PM2.5

等气溶胶粒径分布的基于激光散射原理的大气监测装置及方法。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种基于激光散射原理的大气监测装置，包括相机、激光器、嵌入式单元、显示屏和电池，所述的嵌入式单元包括微处理器、驱动电路和控制开关；所述的微处理器分别与驱动电路和控制开关耦接，所述的驱动电路分别与显示屏和激光器驱动连接；所述的相机、控制开关与微处理器线路连接，所述的电池用于为装置供电；所述的相机用于采集激光器发射的激光光束的散射光。

进一步的，所述的激光器发出的激光光束为绿色激光。

进一步的，所述的相机为CCD相机或COMS相机。

进一步的，所述的相机的镜头上安装有滤光片，所述的滤光片用于滤除背景光。

一种基于激光散射原理的大气监测方法，包括如下步骤：

(1)所述的相机采集到激光器发出的绿色激光散射图像信号；

(2)所述的相机将信号收集成信号图像发送到微处理器的输入模块，统一转换为可识别图像格式数据；

(3)然后微处理器的图像处理模块提取图像数据中散射激光的灰度值；

(4)微处理器的数据处理模块利用灰度值分别进行反演模型分析；

(5)将分析结果在校准模块中根据标定参数进行校准；