一种大气环境颗粒污染物检测设备制造技术

本申请提供一种大气环境颗粒污染物检测设备，其中发射光系统采用光纤扫描器对气流检测腔内的待测气流进行照射。由于光纤扫描器的出射光束大小由扫描光纤的规格确定，选定纤芯直径与目标颗粒直径匹配的扫描光纤，可以保证出射光束足够细，避免在气流检测腔内发生复散射，破坏PM2.5光电检测法的米氏散射理论前提。在此基础上，增设辅助光路管道内的辅助光电二极管用于获取从所述气流检测腔内散射出来的另一角度的散射光能量。结合光电二极管和辅助光电二极管所获取的数据进行目标颗粒浓度计算，可以避免单个角度的散射光无法有效辨识颗粒物各项参数的变化，造成检测结果不准确的问题。题。题。

【技术实现步骤摘要】
一种大气环境颗粒污染物检测设备


[0001]本申请涉及环境检测
，特别涉及一种大气环境颗粒污染物检测设备。

技术介绍

[0002]细颗粒物又称细粒、细颗粒、PM2.5。细颗粒物指环境空气中空气动力学当量直径小于等于2.5微米的颗粒物。它能较长时间悬浮于空气中，其在空气中含量浓度越高，就代表空气污染越严重。虽然PM2.5只是地球大气成分中含量很少的组分，但它对空气质量和能见度等有重要的影响。与较粗的大气颗粒物相比，PM2.5粒径小，面积大，活性强，易附带有毒、有害物质(例如，重金属、微生物等)，且在大气中的停留时间长、输送距离远，因而对人体健康和大气环境质量的影响更大。
[0003]光电检测法以其具有现场环境抗干扰能力强，智能化微型化程度较高，可连续实时测量、原理简单、比较实用、技术成熟等优点已经成为了现今应用最广泛的光学原理测量技术之一。现有的PM2.5光电检测装置中，为了能够充分照射检测室内的待检测气体，需要将激光器出射的光束整形得较粗，但是这容易引起待检测气体的颗粒之间发生相干的复散射，影响检测结果的精确程度。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
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。6.根据权利要求5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...

【专利技术属性】
技术研发人员：李迎秋，孙冬石，高明晶，
申请(专利权)人：大连东软信息学院，
类型：发明
国别省市：