气体颗粒物测量方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供了一种气体颗粒物测量方法及装置，可以通过激光雷达对气体颗粒物进行测量，获得雷达回波信号强度；确定分子的消光系数和分子的后向散射系数；将所述雷达回波信号强度、分子的消光系数和分子的后向散射系数输入预设的离散化激光雷达方程中计算获得颗粒物浓度中间参量；将所述颗粒物浓度中间参量输入预设的多项式回归方程中，计算得到颗粒物浓度。由于本发明专利技术通过预设的离散化激光雷达方程和预设的多项式回归方程获得了颗粒物浓度，因此本发明专利技术仅需通过激光雷达即可实现颗粒物浓度的大范围高精度测量，无需使用PM测量仪，减少了测量时使用仪器的数量，节省了成本。

Gas particle measurement method and device

The embodiment of the invention provides a device and a gas particle measurement method, it can measure the gas particles by laser radar, radar echo signal intensity; determine the molecular extinction coefficient and molecular backscattering coefficient; the discrete lidar equation preset scattering coefficient and molecular extinction coefficient of the input intensity and the radar echo signal of the molecule after the calculated particle concentration intermediate parameter; polynomial the particle concentration of intermediate parameters input preset in the regression equation, the calculated particle concentration. The regression equation obtained particle concentration by preset discrete laser radar equation and the preset polynomial, so the invention only needs the high precision measurement of large-scale laser radar can realize the concentration of particles, without the use of PM measuring instrument, reduce the number of using the instrument to measure the cost savings.

【技术实现步骤摘要】
气体颗粒物测量方法及装置
本专利技术涉及大气探测
，特别是涉及气体颗粒物测量方法及装置。
技术介绍
随着中国工业化程度的不断加深，环境污染问题也日益严重。PM2.5和PM10这两类悬浮颗粒物，由于其在空气中的浓度直接影响了人们的身体健康，所以实现对PM2.5和PM10浓度的实时监测有着重要意义。随着科技的进步与发展，由于气溶胶激光雷达能够测量空气中悬浮颗粒物的光学和微物理特性，气溶胶激光雷达已被应用于大气污染的测量。在激光雷达领域，往往利用气溶胶消光系数的大小来表征空气污染的程度。一般而言，气溶胶消光系数越大，空气污染就越严重，反之则代表空气质量越好。但是，目前的气溶胶激光雷达系统只能得到大气的消光系数和后向散射系数。而消光系数等参数与PM2.5和PM10浓度并无直接的转换公式。因此，一般的测污激光雷达在工作时都会有一台PM测量仪共同运行，通过两者的比较建立消光系数与PM值之间的统计关系。这种方法使用器材较多，造价昂贵。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的在于提供一种气体颗粒物测量方法及装置，以仅通过气溶胶激光雷达实现颗粒物浓度的测量。具体技术方案如下：一种气体颗粒物测量方法，包本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气体颗粒物测量方法，其特征在于，包括：通过激光雷达对气体颗粒物进行测量，获得雷达回波信号强度；确定分子的消光系数和分子的后向散射系数；将所述雷达回波信号强度、分子的消光系数和分子的后向散射系数输入预设的离散化激光雷达方程中计算获得本次测量过程对应的颗粒物浓度中间参量；将所述本次测量过程对应的颗粒物浓度中间参量输入预设的多项式回归方程中，计算得到颗粒物浓度，其中，所述多项式回归方程为颗粒物浓度与颗粒物浓度中间参量的多项式回归方程。

【技术特征摘要】
1.一种气体颗粒物测量方法，其特征在于，包括：通过激光雷达对气体颗粒物进行测量，获得雷达回波信号强度；确定分子的消光系数和分子的后向散射系数；将所述雷达回波信号强度、分子的消光系数和分子的后向散射系数输入预设的离散化激光雷达方程中计算获得本次测量过程对应的颗粒物浓度中间参量；将所述本次测量过程对应的颗粒物浓度中间参量输入预设的多项式回归方程中，计算得到颗粒物浓度，其中，所述多项式回归方程为颗粒物浓度与颗粒物浓度中间参量的多项式回归方程。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设的离散化激光雷达方程为：其中，P(λi,rj)为使用波长λi的激光雷达信号对气体颗粒物进行测量时，距离激光光源rj的探测点的雷达回波信号强度；λi为激光雷达信号的波长；rj为探测点到激光光源的距离；A(λi)为仪器常数；βπ,m(λi,rj)为分子的后向散射系数；gπ,a(λi)为同一探测点的气溶胶的后向散射系数与气溶胶的消光系数的比值；为分子的消光系数对数的平均值；hk(rj)为本次测量过程对应的颗粒物浓度中间参量；Ψk(λi)为本次测量过程对应的气溶胶的消光系数的协方差矩阵的特征向量；σm(λi,rl)为分子的消光系数；ωl为数值积分中求积公式的系数，ωl＝ln(rl+1-rl)；K为Ψk(λi)的维数；i、j、l均为自然数。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述多项式回归方程为：其中，c00和ckm均为多项式回归方程的系数；M是多项式的次数；lnPM为颗粒物浓度的对数。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述多项式回归方程的系数c00和ckm的确定过程，包括：获得多个历史颗粒物浓度数据、与各历史颗粒物浓度数据对应的环境数据及与各历史颗粒物浓度数据对应的雷达回波信号强度；根据获得的与各历史颗粒物浓度数据对应的环境数据及与各历史颗粒物浓度数据对应的雷达回波信号强度，确定与各历史颗粒物浓度数据对应的气溶胶的消光系数的对数lnσa(λi,r)；根据公式确定与各历史颗粒物浓度数据对应的颗粒物浓度中间参量hk(r)和气溶胶的消光系数的协方差矩阵的特征向量Ψk(λi)；将各历史颗粒物浓度数据及确定的与各历史颗粒物浓度数据对应的hk(r)和Ψk(λi)输入公式中，确定c00和ckm。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述将所述雷达回波信号强度、分子的消光系数和分子的后向散射系数输入预设的离散化激光雷达方程中计算获得本次测量过程对应的颗粒物浓度中间参量，包括：根据通过激光雷达对气体颗粒物进行测量时的环境参量确定βπ,m(λi,rj)和σm(λi,rl)；根据通过激光雷达对气体颗粒物进行测量时的环境参量及获得的各雷达回波信号强度，确定与气溶胶的消光系数的对数lnσa(λi,r)，根据所述lnσa(λi,r)确定将与各雷达回波信号强度对应的βπ,m(λi,rj)、σm(λi,rl)、P(λi,rj)、rj、Ψk(λi)、ωl输入公式中，确定本次测量过程对应的颗粒物浓度中间参量hk(rj)。6.一种气体颗粒物测量装置，其特征在于，包括：测量单元、第一系数确定单元、中间参量计算单元和浓度计算单元，所述测量单元，用于通过激光雷达对气体颗粒物进行测量，获得雷达回波信号强度；所述第一系数确定单元，用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：尚祥，夏海云，窦贤康，上官明佳，王冲，裘家伟，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34