[发明专利]一种消除颗粒物多荷电效应的粒径谱反演修正方法

权利要求书

1.一种消除颗粒物多荷电效应的粒径谱反演修正方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

(1)根据颗粒物粒径谱仪获得的微电流信号，以单个颗粒物携带一个电荷的方式进行颗粒物数浓度反演；

(2)采用单荷电颗粒物粒径谱计数方式对各粒径分级段进行颗粒物数浓度计算；

(3)根据以单荷电颗粒物计算的各粒径段颗粒物数浓度，拟合并获取到假定的单荷电颗粒物粒径谱；

(4)对假定单荷电颗粒物粒径谱进行拟合扩展，根据假定单荷电颗粒物粒径谱仪形状选择用于拟合扩展的粒径通道数量；

(5)根据选定的用于拟合扩展的粒径通道数量，选用Gumbel拟合拓展算法对假定单荷电粒径谱进行拟合扩展；

(6)在拟合扩展后的假定单荷电颗粒物粒径谱中，选择粒径谱最大粒径通道作为零级单荷电通道；

(7)对零级单荷电通道的上一级粒径通道进行多荷电效应修正，并向更小粒径的通道逆推，完成整个粒径谱的多荷电效应修正，获取真实的颗粒物粒径谱。

2.根据权利要求1所述的一种消除颗粒物多荷电效应的粒径谱反演修正方法，其特征在于：步骤(2)中所述的“分级电压为V时的粒径通道颗粒物数浓度值”采用以下公式求得：

其中，S(V)为颗粒物粒径谱仪中的颗粒物粒径分级模块DMA的扫描电压V时，颗粒物粒径谱仪中的电流检测模块测量得到的颗粒物数浓度值；Q_a为进入DMA的气溶胶流速，Q_s为从DMA中采样的气溶胶流速，是单荷电颗粒物的质心迁移率对应的颗粒物粒径，是特定粒径颗粒物在DMA中的通过效率，是特定粒径颗粒物在颗粒物粒径谱仪中的微电流检测模块中的检测效率，为特定粒径颗粒物中单荷电所占总体的比例，为颗粒物粒径分布，Ω(V,Z_p)为DMA电压值为V时颗粒物的传递函数，为粒径D_p对应的电迁移率Z_p。

3.根据权利要求1所述的一种消除颗粒物多荷电效应的粒径谱反演修正方法，其特征在于：步骤(3)中所述的“根据粒径谱在分级电压为V时的粒径通道颗粒物数浓度，获取电压为V时的粒径通道的假定单荷电颗粒物粒径谱”，其具体过程为：

根据粒径谱颗粒物总数浓度，采用以下公式求得假定单荷电颗粒物粒径谱；通过对多个粒径通道的假定单荷电颗粒物粒径谱进行拟合，获得基于DMA电压扫描范围内的完整假定单荷电粒径谱；

其中，Q_a为进入颗粒物粒径谱仪中的颗粒物粒径分级模块DMA的气溶胶流速，Q_s为从DMA中采样的气溶胶流速，是单荷电颗粒物的质心迁移率对应的颗粒物粒径，是特定粒径颗粒物在DMA中的通过效率，是特定粒径颗粒物在颗粒物粒径谱仪中的微电流检测模块中的检测效率，为特定粒径颗粒物中单荷电所占总体的比例，为颗粒物粒径分布；

采用以下公式求得：

其中，α1、α2和α3是滑移校正因子CC的系数，Kn是颗粒物克努森数，λ为气体平均自由程；

β采用以下公式求得：

其中，Q_a为进入颗粒物粒径谱仪中的颗粒物粒径分级模块DMA的气溶胶流速，Q_s为从DMA中采样的气溶胶流速，Q_sh为DMA鞘气流速，Q_ex为DMA超额流速；

δ采用以下公式求得：

其中，Q_a为进入颗粒物粒径谱仪中的颗粒物粒径分级模块DMA的气溶胶流速。

4.根据权利要求1所述的一种消除颗粒物多荷电效应的粒径谱反演修正方法，其特征在于：步骤(5)中所述的“选用Gumbel拟合拓展算法对假定单荷电合利屋粒径谱进行拟合扩展；”，其采用以下公式进行拟合拓展：

其中，为颗粒物粒径分布，N_t为颗粒物总数浓度，D_p为颗粒物电迁移率直径，D_pg为中值粒径，σ_g为比例参数。

5.根据权利要求1所述的一种消除颗粒物多荷电效应的粒径谱反演修正方法，其特征在于：步骤(7)中所述的“对零级单荷电通道的上一级粒径通道进行多荷电效应修正，并向更小粒径的通道逆推，完成整个粒径谱的多荷电效应修正，获取真实的颗粒物粒径谱”，其具体采用以下方法实现：

(71)采用以下公式求得M-1粒径通道中多荷电颗粒物的数浓度值：

其中，为M-1粒径通道中多荷电颗粒物的数浓度值；

(72)采用以下公式求得i粒径通道中多荷电颗粒物的数浓度值：

其中，为i粒径通道中多荷电颗粒物的数浓度值；

(73)通过每个粒径通道的总颗粒物数浓度值S(V)减去各自粒径通道中的多荷电颗粒物数浓度值，即可获得准确的粒径通道单荷电颗粒物数浓度值，从而获得真实的颗粒物粒径谱，具体实现方法如下：

其中，Sⁱ(V)为第i通道的微电流值，其中包括单荷电颗粒物以及多荷电颗粒物，表示为第i通道的多荷电颗粒物微电流值。