[发明专利]基于粒子衍射和散射的气溶胶折射率测量装置

说明书

本发明公开了一种基于粒子光衍射和散射的气溶胶折射率测量装置，包括散射腔，所述散射腔设有空气入/出射口、光束入/出射口，空气入/出射口的轴心连线位于散射腔的垂直面上，空气出射口设有抽气装置；光束入射口位于散射腔的水平直径上，并设置有光源，光束出射口设有一个衍射光信息测量口及至少两个散射光信息测量口，分别安装有光电探测器；所述光电探测器接收衍射光和散射光信息并转化为相应的电信号，不同角度的散射光电信号与粒子衍射信息经处理后，同时输入数据处理计算机。本发明利用粒子光衍射和散射信息同时测量粒子浓度和折射率，从而对空气中气溶胶颗粒物粒子进行实时在线测量，具有原理简单，操作方便，检测速度快的特点。

技术领域

本发明涉及大气测量领域，特别是涉及一种基于粒子衍射和散射的气溶胶折射率测量装置。

背景技术

大气气溶胶粒子尤其是污染颗粒物是大气物理化学过程中的一个重要因素，大气颗粒物粒子的存在直接影响了光在大气中的传播，造成光在大气中的衰减。近几十年来随着工业经济的迅速发展，大气污染问题变得越来越严重，气候变得也越来越复杂，空气中的颗粒物给人们的身体健康带来了严重的危害。颗粒物的浓度直接反映了大气的污染程度，颗粒物污染造成低能见度，细粒子进入肺部损害健康，颗粒物微物理参数的测量是认识其污染变化特点直至制定治理措施的基础。因此，研究气溶胶颗粒物粒子大小和折射率的测量新方法有着重要的科学意义，对大气污染物的监测和治理有着重要的实际应用价值。

大气中的污染颗粒物主要集中在近地面边界层内，由于地理位置、环境和气象条件的变化，气溶胶的化学成分较为复杂，由于除含有沙尘、矿物质、烟灰、沥青和煤烟等成分外，还常含有硫酸盐、硝酸盐、硅酸盐和碳酸盐等。不同地区颗粒物微物理参数时空变化差异很大，因此，许多研究人员对颗粒物浓度和折射率的测量方法进行了研究。目前直接测量颗粒物浓度特性的方法有很多，例如显微镜法、质谱法，但是可以同时测量粒子浓度和折射率的方法和测量装置还未见报道，因此研究同时测量粒子浓度和折射率的测量方法是一项很有意义和迫切需要的工作。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于粒子光衍射和散射的气溶胶折射率测量装置，利用粒子光衍射和散射信息同时测量粒子浓度和折射率，从而对空气中气溶胶颗粒物粒子进行测量。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种基于粒子光衍射和散射的气溶胶折射率测量装置，包括散射腔，所述散射腔设有空气入/出射口、光束入/出射口，空气入/出射口的轴心连线位于散射腔的垂直面上，空气出射口设有抽气装置；光束入射口位于散射腔的水平直径上，并设置有光源，光束出射口设有一个衍射光信息测量口及至少两个散射光信息测量口，分别安装有光电探测器；

所述光电探测器接收衍射光和散射光信息并转化为相应的电信号，所述衍射光反映气溶胶粒子的粒径分布信息，散射光反映气溶胶粒子的散射信息，不同角度气溶胶粒子的散射光反映了粒子的散射和吸收特性；不同角度的散射光电信号和粒子衍射信息经处理后同时输入数据处理计算机。

在本发明一个较佳实施例中，所述光源与散射腔之间设有照明透镜。

进一步的，所述光源采用激光器。

在本发明一个较佳实施例中，所述衍射光信息测量口处安装的光电探测器为环形探测器。

在本发明一个较佳实施例中，所述散射光信号测量口与光电探测器之间设有接收透镜。

进一步的，所述接收透镜与散射腔的光轴之间的夹角范围为30—90°。

在本发明一个较佳实施例中，所述数据处理计算机输出的信息包括大气气溶胶粒子的谱分布、折射率实部和虚部、气溶胶的项函数、单次散射反照率、大气能见度。

本发明的有益效果是：