光透射法气溶胶浓度检测校准系统、校准方法和测量方法技术方案

本发明专利技术提供了一种光透射法气溶胶浓度检测校准系统、校准方法和测量方法，包括光源、接收器和容器，所述光源和接收器分别设置于容器的入射端和出射端，所述光源和容器之间架设有可更换和装卸的光学衰减片，所述容器上设置有气溶胶入口和气溶胶出口。通过替换光学衰减片的衰减率，获得不同光照强度下接收器输出的电压或电流值，将电压或电流值与光透射率拟合，进而将电学信号溯源至光学强度。同时通过配置不同的浓度标准器件配合光学衰减片，实现对不同浓度物质的精准测量。同浓度物质的精准测量。同浓度物质的精准测量。

【技术实现步骤摘要】
光透射法气溶胶浓度检测校准系统、校准方法和测量方法


[0001]本专利技术涉及一种快速公交站台，具体的说，涉及了一种光透射法气溶胶浓度检测校准系统和校准方法，以及可调范围及实时标定的物质浓度测量方法。

技术介绍

[0002]基于光透射法的物质浓度测量系统主要由三部分组成，光源、容器和接收器，其中接收器的输出的信号一般为电压或电流信号，虽然电压或电流信号能够反应透射光的强度，但受接收器响应特性的影响，直接通过电压或电流信号反应光的透射强度仍具有一定的误差，因此通常需要对该测量系统进行标定。
[0003]另外，以光透射法为机理的物质浓度测量系统，是基于标准浓度物质标定的基础上进行测量的系统，但是物质浓度的测量范围较大，根据目前对各种物质浓度的测量经验，采用同一种标准浓度物质标定的浓度测量系统，针对浓度差异较大的物质进行测量时，结果会发生较大的差异，主要原因是浓度和光照强度之间，当浓度较高时，只有较强的光照强度才能够透射过去，浓度较低时，过强的光照强度又会导致受测物质不容易被观察到。
[0004]目前，为了解决这一问题，业内普遍的做法是，在测量较高物质浓度时，为了取得较好的物质浓度分辨率，会直接把光源强度调高，而与之相反，测量较低物质浓度时，会直接把光源强度调低，来使得浓度和光照强度适配。
[0005]上述方法存在两方面的问题：第一是直接调节光源强度来实现上述要求，需要找到合适的光源，而替换光源的成本较高；第二是在改变光照强度和浓度值后，仍采用了原始标准浓度物质进行标定，由于被测气溶胶浓度与标准气溶胶或溶液浓度差异较大，会导致检测结果出现误差。
[0006]为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种反应接收器电压或电流与光透射率之间的关系，将电学信号溯源至光学强度的光透射法气溶胶浓度检测校准系统和校准方法，以及测量方法。
[0008]本专利技术的基本构思是，对于校准而言：在光程中加入光学衰减片，通过改变光学衰减片的透射率，获取对应的输出电压或电流，进而拟合出电压或电流与光透射率之间的关系，进而将电学信号溯源至光学强度。
[0009]对于测量而言：选用测量范围内的最高光强度的固定光源，然后配置一组光学衰减片，来达到不同光照强度的目的；通过配置阶梯分布的浓度标准器件，在估算待测物质的浓度后，选择一部分与待测物质浓度接近的浓度标准器件，配合选定的光学衰减片，对测量系统进行实时标定；标定完成后，再对待测物质进行测量。
[0010]为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种光透射法气溶胶浓度检测
校准系统，包括光源、接收器和容器，所述光源和接收器分别设置于容器的入射端和出射端，所述光源和容器之间架设有可更换和装卸的光学衰减片，所述容器上设置有气溶胶入口和气溶胶出口。
[0011]基上所述，所述可更换和装卸的光学衰减片通过底架支撑安装，所述底架上设置有弹性卡槽。
[0012]一种光透射法气溶胶浓度检测校准系统，包括光源、接收器和容器，所述光源和接收器分别设置于容器的入射端和出射端，所述容器内等间距的设置有多个可装卸的光学衰减片，所述容器上还设置有气溶胶入口和气溶胶出口。
[0013]基上所述，所述容器呈柱状，所述容器的容腔为圆柱形容腔，所述容器整体呈竖向设置。
[0014]基上所述，还包括支撑架，所述支撑架呈矩形，所述支撑架的宽度小于等于所述容器容腔的内径的三分之一，所述容器的其中一端设置为可拆卸的盖帽形式；所述支撑架上沿长度方向等间距的设置有多个插槽，所述光学衰减片可插拔的安装在所述插槽中。
[0015]基上所述，所述容器的盖帽一端和容器主体之间通过螺纹密封连接或密封插接。
[0016]基上所述，所述容器的侧壁上针对各光学衰减片设置有多条插缝，所述光学衰减片上与所述插缝对接处设置有密封条，所述容器上配置有用于填塞所述多条插缝的密封塞。
[0017]基上所述，所述光学衰减片的数量为9个。
[0018]基上所述，所述支撑架的材质与所述容器的材质相同。
[0019]一种光透射法气溶胶浓度检测校准方法，其特征在于：所述的光透射法气溶胶浓度检测校准系统，包括以下过程：将容器清空，打开光源和接收器，记录此时接收器输出的电压V0或电流I0；依次摆放光学衰减片，使光学衰减片等比例的衰减通过的光线，分别记录各衰减比例下接收器输出的电压V1
‑
Vn或电流I1
‑
Tn，n为大于1的自然数；通过插值拟合法得到接收器输出的电压或电流与光透射率的关系；通过数学运算，将电学信号溯源到光学强度。
[0020]本专利技术相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体的说，本专利技术是在光源、容器和接收器之间的光路上，设置光学衰减片，通过改变光学衰减片的透射率，实现不同透射率情况下，接收器接收到的电压或电流信号，进而完成电压或电流信号值与透射率之间的拟合关系，而透射率又可以换算为物质浓度，最终将物质浓度与电压或电流信号之间的对应关系通过光学强度与电压或电流信号之间的对应关系进行了校准，提高了系统的检测准确度，降低了误差。
[0021]还提供一种可调范围及实时标定的物质浓度测量方法，包括光源、一组不同透射率的光学衰减片、容器、一组按照浓度梯度设置的浓度标准器件和接收器构成的测量系统，所述光学衰减片可拆装的安装在所述光源和所述容器之间，所述光源设置为测量行程范围内的最高光强度的固定光强度光源，所述光学衰减片所能衰减的最低光照强度为测量范围内的最低光照强度，通过以下过程对物质浓度进行测量：第一部分：预估：估算待测物质的浓度范围；
第二部分：选择光学衰减片：将待测物质充入容器中，通过更换不同透射率的光学衰减片，观察光的透射情况，选定一片透射情况适中的光学衰减片；选择浓度标准器件：从一组浓度标准器件中选择与该浓度范围适配的若干个浓度标准器件；标定：将选定的光学衰减片安装到位，将选定的若干个浓度标准器件逐个安装在容器的位置处，对测量系统进行标定；第三部分：测量：去除浓度标准器件，将容器安装到位，重新充入待测物质，通过标定后的测量系统对待测物质的浓度进行测量，得到测量结果。
[0022]基上所述，所述的浓度标准器件包括与所述容器相同构造和规格的容器和填充在容器内的标准溶液或气溶胶。
[0023]基上所述，所述浓度标准器件是通过以下方法制备的：在预估待测物质的浓度范围后，通过标准化溶液或标准化气溶胶配置设备现场配置出标准溶液或标准气溶胶，并灌装到所述容器中。
[0024]基上所述，标准气溶胶或溶液的灌装过程与所述标定过程同步进行。
[0025]基上所述，所述的浓度标准器件所采用的容器与所述容器为同一个容器，标定过程中，采用所述容器逐个制备浓度标准器件，测量过程中，将容器排空后注入待测物质。
[0026]基上所述，所述的标定过程中，还包括以下过程：选取临近选定光学衰减片透射率的其它至本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光透射法气溶胶浓度检测校准系统，其特征在于：包括光源、接收器和容器，所述光源和接收器分别设置于容器的入射端和出射端，所述光源和容器之间架设有可更换和装卸的光学衰减片，所述容器上设置有气溶胶入口和气溶胶出口。2.根据权利要求1所述的光透射法气溶胶浓度检测校准系统，其特征在于：所述可更换和装卸的光学衰减片通过底架支撑安装，所述底架上设置有弹性卡槽。3.一种光透射法气溶胶浓度检测校准系统，其特征在于：包括光源、接收器和容器，所述光源和接收器分别设置于容器的入射端和出射端，所述容器内等间距的设置有多个可装卸的光学衰减片，所述容器上还设置有气溶胶入口和气溶胶出口，所述容器呈柱状，所述容器的容腔为圆柱形容腔，所述容器整体呈竖向设置，所述容器的盖帽一端和容器主体之间通过螺纹密封连接或密封插接。4.根据权利要求3所述的光透射法气溶胶浓度检测校准系统，其特征在于：还包括支撑架，所述支撑架呈矩形，所述支撑架的宽度小于等于所述容器容腔的内径的三分之一，所述容器的其中一端设置为可拆卸的盖帽形式；所述支撑架上沿长度方向等间距的设置有多个插槽，所述光学衰减片可插拔的安装在所述插槽中。5.根据权利要求4所述的光透射法气溶胶浓度检测校准系统，其特征在于：所述容器的侧壁上针对各光学衰减片设置有多条插缝，所述光学衰减片上与所述插缝对接处设置有密封条，所述容器上配置有用于填塞所述多条插缝的密封塞。6.根据权利要求4或5所述的光透射法气溶胶浓度检测校准系统，其特征在于：所述光学衰减片的数量为9个。7.一种光透射法气溶胶浓度检测校准方法，其特征在于：包括权利要求1
‑
6任一项所述的光透射法气溶胶浓度检测校准系统，包括以下过程：将容器清空，打开光源和接收器，记录此时接收器输出的电压V0或电流I0；依次摆放光学衰减片，使光学衰减片等比例的衰减通过的光线，分别记录各衰减比例下接收器输出的电压V1
‑
Vn或电流I1
‑
Tn，n为大于1的自然数；通过插值拟合法得到接收器输出的电压或电流与光透射率的关系；通过数学运算，将电学信号溯源到光学强度。8....

【专利技术属性】
技术研发人员：张勍，史占东，苗芊，李栋，王松，曾波，赵航，杨荣超，张鹏飞，于千源，范黎，
申请(专利权)人：中国烟草总公司郑州烟草研究院，
类型：发明
国别省市：