[发明专利]基于光纤结构的PM10

说明书

本发明提供了基于光纤结构的PM₁₀和PM_2.5探测仪器装置和系统，包括：光信号产生单元、探测阵列和光频转化单元；光信号产生单元，与探测阵列相连接，用于产生光信号，并将光信号加载至探测阵列；探测阵列，与光频转化单元相连接，用于发射光信号，并根据测量区的颗粒散射情况接收散射光信号，并将散射光信号发送至光频转化单元；光频转化单元，用于根据散射光信号产生频率信号，并根据频率信号获知大气中不同粒子直径的分布及环境指标。本发明采用全光纤设计，光学分立元件少、系统可靠性高，探头体积小，易于在环境中铺设，更适合于目前的环境探测。

技术领域

本发明涉及环境PM₁₀和PM_2.5测试技术领域，尤其是涉及基于光纤结构的PM₁₀和PM_2.5探测仪器装置和系统。

背景技术

随着城市大规模建设，环境中的粉尘污染日益严重。在各种颗粒污染物中，直径小于10μm的颗粒物(PM₁₀)称为可吸入颗粒物。可吸入颗粒物不仅对大气能见度影响很大而且严重威胁了人类健康,PM_2.5(直径小于 2.5μm的颗粒物)因能够进入人体肺部导致肺泡发炎而被认为具有更大的危害性。而植物对粉尘具有明显的阻挡、过滤和吸附作用，所以城市绿化建设能有效减少大气中粉尘颗粒物。目前该方面研究已经从单株植物向不同植物群落滞尘能力发展。研究中为了更准确测量植物群落附近PM₁₀和PM_2.5浓度的空间分布及变化情况，需要探测仪器具备多位置、实时探测能力，且探头体积小，从而方便在植物群落周围布设。

但目前光散射型粒度仪多为手持便携式测量仪，不方便布设且不能实现多位置同时探测，只能实现单点测量。而且国内外相关学术研究主要围绕提高单个探头的测量精度开展，而针对解决当前工程应用中探头小型化，准分布测量需求的研究较为空白。

综上所述，目前现有技术的客观缺点在于缺少一种准确测量环境指标的仪器装置。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供基于光纤结构的PM₁₀和PM_2.5探测仪器装置和系统，通过采用全光纤设计，使得光学分立元件减少、系统可靠性增高，探头体积小，易于在环境中铺设，更适合于目前的环境探测。

第一方面，本发明实施例提供了基于光纤结构的PM₁₀和PM_2.5探测仪器装置，包括：光信号产生单元、探测阵列和光频转化单元；

所述光信号产生单元，与所述探测阵列相连接，用于产生光信号，并将所述光信号加载至所述探测阵列；

所述探测阵列，与所述光频转化单元相连接，用于发射所述光信号，并根据测量区的颗粒散射情况接收散射光信号，并将所述散射光信号发送至所述光频转化单元；

所述光频转化单元，用于根据所述散射光信号产生频率信号，并根据频率信号获知大气中不同粒子直径的分布及环境指标。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，还包括光纤耦合器，所述光纤耦合器包括第一光纤耦合器和第二光纤耦合器，所述探测阵列包括多个探头，所述探头包括发射光纤和接收光纤。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，还包括:

所述第一光纤耦合器，分别与所述光信号产生单元和所述探测阵列相连接，用于对所述光信号产生单元产生的所述光信号进行分光，并将分光后的光信号加载至所述探测阵列；

所述第二光纤耦合器，分别与所述探测阵列和所述光频转化单元相连接，用于对所述探测阵列发送的散射光信号进行合波，并将合波后的散射光信号发送至所述光频转化单元。