一种气溶胶散射系数吸湿增长测量仪制造技术

本实用新型专利技术提供了一种气溶胶散射系数吸湿增长测量仪，包括干燥系统、空气湿度控制系统、数据采集处理系统和气溶胶散射系数测量系统，空气湿度控制系统使用的加湿装置采用的是“气‑气”输送方案，即水汽渗透管外腔为一定湿度的湿空气，根据渗透管内外空气的水汽压差将水汽输送至渗透管内的进样气流。与现有技术相比，本实用新型专利技术提供的气溶胶散射系数吸湿增长测量仪，其具有能在不同的相对湿度下测量大气散射系数的功能，自动化程度高、稳定性好。

An aerosol growth coefficient measuring instrument for scattering coefficient

The utility model provides an aerosol scattering coefficient hygroscopicity growth measuring instrument, which includes a drying system, an air humidity control system, a data acquisition and processing system and an aerosol scattering coefficient measuring system. The humidifying device used in the air humidity control system adopts a \gas\ conveying scheme, i.e., the outer chamber of the water vapor permeation pipe. For wet air with a certain humidity, water vapor is transported to the sample flow in the osmosis tube according to the water vapor pressure difference between the air inside and outside the osmosis tube. Compared with the prior art, the hygroscopic growth measuring instrument for aerosol scattering coefficient provided by the utility model has the functions of measuring atmospheric scattering coefficient under different relative humidity, high automation and good stability.

【技术实现步骤摘要】
一种气溶胶散射系数吸湿增长测量仪
本技术涉及大气检测设备，具体涉及一种气溶胶散射系数吸湿增长测量仪。
技术介绍
气溶胶的吸湿特性描述的是在一定水汽条件下气溶胶粒子与水汽的相互作用，与气溶胶的物理特性、化学特性相关，影响着气溶胶的光学特性和云物理特性，属于气溶胶研究中的基础问题之一。目前，气溶胶的吸湿增长测量方法主要包括粒径吸湿增长与散射系数吸湿增长两种。虽然国外科研机构较早开展气溶胶吸湿性的测量仪器的研发，但主要集中在对指定粒径气溶胶的吸湿增长因子测量，或针对单一性质的实验室发生气溶胶进行测量。对于散射系数吸湿增长测量，其加湿方法多采用“稀释/混合”、“水-气交换”等两种方式，前者的缺点在于混入的湿空气会改变样气的气溶胶浓度、相对湿度分布不均匀，难于应用于环境大气状况下混合气溶胶的测量；后者的优点在于加湿效率较高，缺点是由于湿度取决于水浴温度和所选取渗透管的渗透效率，当渗透效率高时，低湿要求较低水温(远低于常温)，因而较难实现。
技术实现思路
本技术的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种气溶胶散射系数吸湿增长测量仪，其具有能在不同的相对湿度下测量大气散射系数的功能，自动化程度高、稳定性好。本技术提供一种气溶胶散射系数吸湿增长测量仪，包括干燥系统、空气湿度控制系统、数据采集处理系统和气溶胶散射系数测量系统，其中：所述干燥系统包括干燥器(1)、第一泵(2)、限流孔(3)、第一粒子过滤器(4)、第一温湿度传感器(5)和三通阀(6)，所述第一粒子过滤器(4)的出口连接限流孔(3)的进口，限流孔(3)的出口连接干燥器(1)的外壁输入端，所述干燥器(1)的外壁输出端与所述第一泵(2)连接，所述干燥器(1)的渗透膜出口连接所述三通阀(6)，在所述干燥器(1)的渗透膜出口与所述三通阀(6)连接的管道上设所述第一温湿度传感器(5)；所述空气湿度控制系统包括三通阀(6)、膜渗透式气-气增湿器(8)、第二泵(9)、第二粒子过滤器(10)、保温水箱(11)、水体加热器(12)、水体温度传感器(13)、水箱温控器(14)、第二温湿度传感器(5)，三通阀(6)的出口与膜渗透式气-气增湿器(8)的样气进口连接，膜渗透式气-气增湿器(8)的样气出口连接第二气溶胶散射系数测量系统(16)的进气口，第二泵(9)的进气口连接膜渗透式气-气增湿器(8)的鞘气出气口、膜渗透式气-气增湿器(8)的鞘气进气口连接水箱(11)的湿气出气口，空气经过第二粒子过滤器(10)连接水箱(11)进气口，保温水箱(11)中的水体加热器(12)和水体温度传感器(13)置于液面下，并与水箱温控器(14)连接；数据采集处理系统包括电性连接的数据采集卡和数据监控软件；第一温湿度传感器(5)、第二温湿度传感器(15)、水体温度传感器(13)、水箱温控器(14)均与数据采集卡电性连接；干燥系统的样气出口的三通阀(6)连接到第一气溶胶散射系数测量系统(7)的进气口，用于测量干燥后气溶胶的散射系数；空气湿度控制系统的样气出口连接第二温湿度传感器(5)，受湿度控制后的样气进入第二气溶胶散射系数测量系统(16)的进气口，用于测量加湿后气溶胶的散射系数。优选地，所述干燥器(1)为膜渗透式干燥器。另外，本技术还提供一种气溶胶散射系数吸湿增长测量方法，用前面所述的气溶胶散射系数吸湿增长测量仪，测量大气气溶胶粒子的散射吸湿增长能力大小。与现有技术相比，本技术提供的气溶胶散射系数吸湿增长测量仪，干燥系统是利用硅胶吸湿或加湿管对样气进行干燥，使样气的湿度低于30％。空气湿度控制系统原理如下：由Nafion膜将加湿管分为内外两部分，利用Nafion膜两端水汽压高向水汽压低渗透的原理，样气在管内运行，管外为一定湿度(高湿)气流，则管外部水汽向管内部渗透，达到加湿样气的效果基于此原理。本技术通过控制管外部气流的流速来调制样气的湿度变化，由30％以下的干状态上升到90％，再由90％下降到30％。样气湿度调制如下：第一点、管外部一定湿度(高湿)气流的产生：环境空气经过第二粒子过滤器(10)过滤后成为洁净空气，进入保温水箱(11)，在保温水箱(11)的水体下部冒泡成为一定湿度(高湿)气流，进入加湿管外部；第二点、保温水箱(11)的水位、温度需保持在一定范围；第三点、样气低湿度起点：加湿管外部的一定湿度(高湿)气流的流速为0时，其中水汽没有得到补充，则随着向管内部渗透水汽，管外部气流湿度减低，直至与管内样气湿度相当，此时样气的湿度达到作为起点的最低值；第四点、样气湿度上升过程：管外部一定湿度(高湿)气流的流速逐渐上升(最高上升到10LPM)，其中的水汽得到补充，持续向管内部渗透加湿，直至管内部样气的湿度达到90％；第五点、样气湿度下降过程：，管内部样气湿度达到90％后，开始湿度降低过程，管外部一定湿度(高湿)气流的流速逐渐降低，直至到0，对样气湿度调制效果如第三点所述；第六点、样气湿度变化循环过程：当如第五点所述管内部的样气湿度下降到30％以下时，再开始如第四点所述的样气湿度上升过程，如此循环。本技术的空气湿度控制系统，使用的加湿装置采用的是“气-气”输送方案，即水汽渗透管外腔为一定湿度的湿空气，根据渗透管内外空气的水汽压差将水汽输送至渗透管内的进样气流。相对于“稀释/混合”方式，本技术的空气湿度控制系统不会改变样气的气溶胶浓度，且相对湿度分布均匀；相对于“水-气”交换方式，湿度控制更为稳定，装置与控制方法简单。与现有技术相比，本技术的气溶胶散射系数吸湿增长测量仪，其具有能在不同的相对湿度下测量大气散射系数的功能，自动化程度高、稳定性好。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本技术所述的气溶胶散射系数吸湿增长测量仪的结构示意图；图2为本技术所述的气溶胶散射系数吸湿增长测量仪检测某区域的气溶胶散射系数干湿两路(干湿两路均RH＜30％)测量值的对比图；图3为本技术所述的气溶胶散射系数吸湿增长测量仪气溶胶散射吸湿增长因子f(RH)随湿度的变化曲线；图4为本技术所述的气溶胶散射系数吸湿增长测量仪系统的软件界面；图5为在不同的湿度下，f(RH)的统计概率，从图中可以看到，RH越低f(RH)的值越集中，RH越高f(RH)的值越分散。具体实施方式请参阅图1至图5，图1为本技术所述的气溶胶散射系数吸湿增长测量仪的结构示意图；图2为本技术所述的气溶胶散射系数吸湿增长测量仪检测某区域的气溶胶散射系数干湿两路(干湿两路均RH＜30％)测量值的对比图；图3为本技术所述的气溶胶散射系数吸湿增长测量仪气溶胶散射吸湿增长因子f(RH)随湿度的变化曲线；图4为本技术所述的气溶胶散射系数吸湿增长测量仪系统的软件界面；图5为在不同的湿度下，f(RH)的统计概率，从图中可以看到，RH越低f(RH)的值越集中，RH越高f(RH)的值越分散。下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种气溶胶散射系数吸湿增长测量仪，其特征在于，包括干燥系统、空气湿度控制系统、数据采集处理系统和气溶胶散射系数测量系统，其中：所述干燥系统包括干燥器(1)、第一泵(2)、限流孔(3)、第一粒子过滤器(4)、第一温湿度传感器(5)和三通阀(6)，所述第一粒子过滤器(4)的出口连接限流孔(3)的进口，限流孔(3)的出口连接干燥器(1)的外壁输入端，所述干燥器(1)的外壁输出端与所述第一泵(2)连接，所述干燥器(1)的渗透膜出口连接所述三通阀(6)，在所述干燥器(1)的渗透膜出口与所述三通阀(6)连接的管道上设所述第一温湿度传感器(5)；所述空气湿度控制系统包括三通阀(6)、膜渗透式气‑气增湿器(8)、第二泵(9)、第二粒子过滤器(10)、保温水箱(11)、水体加热器(12)、水体温度传感器(13)、水箱温控器(14)、第二温湿度传感器，三通阀(6)的出口与膜渗透式气‑气增湿器(8)的样气进口连接，膜渗透式气‑气增湿器(8)的样气出口连接第二气溶胶散射系数测量系统(16)的进气口，第二泵(9)的进气口连接膜渗透式气‑气增湿器(8)的鞘气出气口、膜渗透式气‑气增湿器(8)的鞘气进气口连接水箱的湿气出气口，空气经过第二粒子过滤器(10)连接水箱进气口，保温水箱(11)中的水体加热器(12)和水体温度传感器(13)置于液面下，并与水箱温控器(14)连接；数据采集处理系统包括电性连接的数据采集卡和数据监控软件；第一温湿度传感器(5)、第二温湿度传感器(15)、水体温度传感器(13)、水箱温控器(14)均与数据采集卡电性连接；干燥系统的样气出口的三通阀(6)连接到第一气溶胶散射系数测量系统(7)的进气口，用于测量干燥后气溶胶的散射系数；空气湿度控制系统的样气出口连接第二温湿度传感器，受湿度控制后的样气进入第二气溶胶散射系数测量系统(16)的进气口，用于测量加湿后气溶胶的散射系数。...

【技术特征摘要】
1.一种气溶胶散射系数吸湿增长测量仪，其特征在于，包括干燥系统、空气湿度控制系统、数据采集处理系统和气溶胶散射系数测量系统，其中：所述干燥系统包括干燥器(1)、第一泵(2)、限流孔(3)、第一粒子过滤器(4)、第一温湿度传感器(5)和三通阀(6)，所述第一粒子过滤器(4)的出口连接限流孔(3)的进口，限流孔(3)的出口连接干燥器(1)的外壁输入端，所述干燥器(1)的外壁输出端与所述第一泵(2)连接，所述干燥器(1)的渗透膜出口连接所述三通阀(6)，在所述干燥器(1)的渗透膜出口与所述三通阀(6)连接的管道上设所述第一温湿度传感器(5)；所述空气湿度控制系统包括三通阀(6)、膜渗透式气-气增湿器(8)、第二泵(9)、第二粒子过滤器(10)、保温水箱(11)、水体加热器(12)、水体温度传感器(13)、水箱温控器(14)、第二温湿度传感器，三通阀(6)的出口与膜渗透式气-气增湿器(8)的样气进口连接，膜渗透式气-气增湿器(8)的样气出口连...

【专利技术属性】
技术研发人员：许汉冰，谭浩波，李菲，刘礼，邓华，邹宇，邓雪娇，
申请(专利权)人：中国气象局广州热带海洋气象研究所，广州峰颖科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44