[发明专利]一种大气环境颗粒污染物检测设备

权利要求书

1.一种大气环境颗粒污染物检测设备，其特征在于，包括：

垂直相交的待测气流管道和主光路管道，所述待测气流管道和所述主光路管道交汇于气流检测腔，所述待测气流管道和所述主光路管道所处的平面为交汇面；

垂直于所述交汇面的散射光路管道，所述散射光路管道与所述气流检测腔连通；

发射光系统，包括激光器、光纤扫描器和驱动电路；所述光纤扫描器设置于所述主光路管道内，所述激光器用于根据预设光功率为所述光纤扫描器提供光源，所述驱动电路用于按照预设频率驱动所述纤扫描器对所述气流检测腔进行扫描；

光电二极管，设置于所述散射光路管道末端，用于获取从所述气流检测腔内散射出来的散射光能量；

浓度计算装置，用于根据所述散射光能量、所述预设光功率和所述预设频率计算待测气流的目标颗粒浓度，所述目标颗粒即为PM2.5颗粒。

2.根据权利要求1所述的大气环境颗粒污染物检测设备，其特征在于，

所述光纤扫描器包括外罩、固定件、致动器、扫描光纤和准直镜头组件；所述固定件将所述致动器的固定端固定于所述外罩内，所述致动器的自由端固定有所述扫描光纤，且所述扫描光纤伸出所述自由端朝向所述气流检测腔设置，所述激光器通过所述扫描光纤为所述光纤扫描器提供光源；

所述准直镜头组件设置于所述扫描光纤的出射光束的光路上，用于将所述扫描光纤的出射光束整形为准直光。

3.根据权利要求2所述的大气环境颗粒污染物检测设备，其特征在于，

所述浓度计算装置包括处理器、输入设备、输出设备和存储器；

所述输出设备分别与所述激光器和所述驱动电路电连接，用于向所述激光器发送所述预设光功率，向所述驱动电路发送驱动信号，所述驱动信号包括所述预设频率；

所述输入设备与所述光电二极管电连接，用于获取所述光电二极管在标准时长内所获取的散射光能量作为标准散射光能量；

所述处理器、输入设备、输出设备和存储器相互连接，其中，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述处理器被配置用于调用所述程序指令，执行如下方法：

根据所述标准散射光能量、所述预设光功率和所述预设频率计算待测气流的目标颗粒浓度。

4.根据权利要求3所述的大气环境颗粒污染物检测设备，其特征在于，

所述根据所述标准散射光能量、所述预设光功率和所述预设频率计算待测气流的目标颗粒浓度，包括：

根据下式计算出所述标准时长：

T＝1/f；其中，T代表所述标准时长，f代表所述预设频率；

根据下式计算空间任意一点的散射光强度：

其中，E代表所述标准散射光能量，代表所述光电二极管所获取到的光束在所述交汇面上与所述主光路管道延伸方向的夹角，θ代表所述光电二极管所获取到的光束在所述光路面上与所述主光路管道延伸方向的夹角，所述光路面为所述主光路管道和所述散射光路管道所处的平面，r代表所述光电二极管到所述气流检测腔的距离，I_s代表空间任意一点的散射光强度；

根据下式计算待测气流的目标颗粒浓度：

W代表目标颗粒浓度，ρ代表目标颗粒的颗粒浓度，λ代表所述激光器的出射光束波长，m代表目标颗粒的相对折射率，d代表目标颗粒的微粒直径，I₀代表所述预设光功率，α代表所述散射光路管道和所述主光路管道之间的夹角。

5.根据权利要求2所述的大气环境颗粒污染物检测设备，其特征在于，

所述主光路管道和所述散射光路管道所处的光路面上还设置有辅助光路管道，所述辅助光路管道与所述气流检测腔连通；所述辅助光路管道和所述主光路管道之间的夹角为辅助夹角，所述散射光路管道和所述主光路管道之间的夹角为主要夹角，所述辅助夹角与所述主要夹角不相等；所述辅助光路管道的末端设置有辅助光电二极管。