【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于颗粒物监测，涉及一种细颗粒物质量浓度计算方法，尤其涉及一种粒径谱仪的细颗粒物质量浓度计算方法。
技术介绍
1、粒径谱仪是一种基于光散射原理的监测仪器/传感器。近些年来，此类仪器/传感器开始被应用于监测室外环境空气中的细颗粒物浓度。相比传统光散射原理传感器，粒径谱仪的监测精度更高，对空气中颗粒物粒子的粒径段划分更细；相比于β射线法以及震荡天平法，粒径谱仪的设备与运维成本更低。
2、然而，粒径谱仪直接监测的是给定时间内不同粒径段的颗粒物粒子的个数，而环境监测中对颗粒物的衡量单位是质量浓度，两者间需要进行转换。但是，同一粒径段中，由于细颗粒物粒子的组分不同，例如，pm2.5由含碳组分、水溶性离子组分以及其他无机化合物三大类化学物质组成，使得不同组分的细颗粒物粒子的密度也不一样，因此，需要采取合适的方法估计实际情况中环境空气中细颗粒物的平均质量，并采用适当计算方式将粒子数转换为质量浓度。
3、传统上，粒子数-质量浓度的转换通常按如下方式进行：
4、1、基于实验室、理论计算或实地监测结果，计算不同粒径段粒子数-质量浓度转化系数，用不同粒径段粒子数-质量浓度转化系数与不同粒径段粒子数直接相乘获得不同粒径段质量浓度并求和，从而获得细颗粒物质量浓度。这一方法简单，但结果可能存在较大偏差。
5、2、在不同地区预先安装粒径谱仪并实际监测较长（数月或超过一年）时间数据，与当地标准设备（震荡天平法或贝塔射线法）数据进行多元线性拟合，计算仅适用于特定地区的不同粒径段粒子数-质量浓度转化系数，并
6、因此，针对上述现有技术中存在的缺陷，需要研发一种新型的粒径谱仪的细颗粒物质量浓度计算方法。
技术实现思路
1、为了克服现有技术的缺陷，本专利技术提出一种粒径谱仪的细颗粒物质量浓度计算方法，其具备较广的适用性与较高的准确度。
2、为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种粒径谱仪的细颗粒物质量浓度计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
4、针对不同场景，分别建立各个场景的粒子数-质量浓度转换模型；
5、基于各个场景的各个粒径段的典型粒子数占比、粒径谱仪不同时段监测的环境空气中各个粒径段的粒子数确定各个场景的粒子数-质量浓度转换模型的权重占比；
6、基于各个场景的粒子数-质量浓度转换模型和各个场景的粒子数-质量浓度转换模型的权重占比确定粒径谱仪的粒子数-质量浓度转换模型；
7、基于所述粒径谱仪的粒子数-质量浓度转换模型确定所述粒径谱仪的细颗粒物质量浓度。
8、优选地，所述不同场景包括：一般场景、沙尘场景、焚烧场景、工业场景和交通场景。
9、优选地， 针对一般场景，建立的一般场景粒子数-质量浓度转换模型为：
10、；
11、针对沙尘场景，建立的沙尘场景粒子数-质量浓度转换模型为：
12、；
13、针对焚烧场景，建立的焚烧场景粒子数-质量浓度转换模型为：
14、；
15、针对工业场景，建立的工业场景粒子数-质量浓度转换模型为：
16、；
17、针对交通场景，建立的交通场景粒子数-质量浓度转换模型为：
18、；
19、式中，是标准尘源的粒径段为0-0.5微米的粒子的密度，是标准尘源的粒径段为0.5-0.8微米的粒子的密度，是标准尘源的粒径段为0.8-1微米的粒子的密度，是标准尘源的粒径段为1-1.5微米的粒子的密度，是标准尘源的粒径段为1.5-2.5微米的粒子的密度，是粒径谱仪监测的环境空气中的粒径段为0-0.5微米的粒子数，是粒径谱仪监测的环境空气中的粒径段为0.5-0.8微米的粒子数，是粒径谱仪监测的环境空气中的粒径段为0.8-1微米的粒子数，是粒径谱仪监测的环境空气中的粒径段为1-1.5微米的粒子数，是粒径谱仪监测的环境空气中的粒径段为1.5-2.5微米的粒子数，是粒径谱仪监测的环境空气中的粒径段为2.5-3微米的粒子数，是粒径谱仪监测的环境空气中的粒径段为3-4微米的粒子数，是设备调整系数，、和是沙尘场景调整系数且是固定常数，是焚烧场景调整系数且是固定常数，、、和是工业场景调整系数且是固定常数，、和是交通场景调整系数且是固定常数；
20、其中，，式中，是实验中标准设备监测的标准尘源的细颗粒物质量浓度均值，是实验中粒径谱仪监测的标准尘源的粒径段为0-0.5微米的粒子数均值，是实验中粒径谱仪监测的标准尘源的粒径段为0.5-0.8微米的粒子数均值，是实验中粒径谱仪监测的标准尘源的粒径段为0.8-1微米的粒子数均值，是实验中粒径谱仪监测的标准尘源的粒径段为1-1.5微米的粒子数均值，是实验中粒径谱仪监测的标准尘源的粒径段为1.5-2.5微米的粒子数均值。
21、优选地，的取值范围为0.1-0.3，的取值范围为0.05-0.08，的取值范围为0.02-0.05，的取值范围为1.0-1.25，的取值范围为1.4-2.0、的取值范围为1.2-1.5、的取值范围为1.0-1.2，的取值范围为1.0-1.1，的取值范围为1.1-1.3、的取值范围为1.0-1.2，的取值范围为1.0-1.2。
22、优选地，基于各个场景的各个粒径段的典型粒子数占比、粒径谱仪不同时段监测的环境空气中各个粒径段的粒子数和各个场景的粒子数-质量浓度转换模型的权重占比建立联合方程组；求解所述联合方程组的非负数近似解，得到各个场景的不同时段的粒子数-质量浓度转换模型的权重占比，对各个场景的不同时段的粒子数-质量浓度转换模型的权重占比求均值，得到各个场景的粒子数-质量浓度转换模型的权重占比。
23、优选地，各个场景的各个粒径段的典型粒子数占比具体包括：各个场景的粒径段为0-0.5微米的典型粒子数占比、各个场景的粒径段为0.5-0.8微米的典型粒子数占比、各个场景的粒径段为0.8-1微米的典型粒子数占比、各个场景的粒径段为1-1.5微米的典型粒子数占比、各个场景的粒径段为1.5-2.5微米的典型粒子数占比、各个场景的粒径段为2.5-3微米的典型粒子数占比、各个场景的粒径段为3-4微米的典型粒子数占比、各个场景的粒径段为4-5微米的典型粒子数占比、各个场景的粒径段为5-8微米的典型粒子数占比和各个场景的粒径段为8-10微米的典型粒子数占比；
24、粒径谱仪不同时段监测的环境空气中各个粒径段的粒子数具体包括：粒径谱仪不同时段监测的环境空气中粒径段为0-0.5微米的粒子数、粒径谱仪不同时段监测的环境空气中粒径段为0.5-0.8微米的粒子数、粒径谱仪不同时段监测的环境空气中粒径段为0.8-1微米的粒子数、粒径谱仪不同时段监测的环境空气中粒径段为1-1.5微米的粒子数、粒径谱仪不同时段监测的环境空气中粒径段为1.5-2.5微米的粒子数、粒径谱仪不同时段监测的环境空气中粒径段为2.5本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种粒径谱仪的细颗粒物质量浓度计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的粒径谱仪的细颗粒物质量浓度计算方法，其特征在于，所述不同场景包括：一般场景、沙尘场景、焚烧场景、工业场景和交通场景。
3.根据权利要求2所述的粒径谱仪的细颗粒物质量浓度计算方法，其特征在于， 针对一般场景，建立的一般场景粒子数-质量浓度转换模型为：
4.根据权利要求3所述的粒径谱仪的细颗粒物质量浓度计算方法，其特征在于，的取值范围为0.1-0.3，的取值范围为0.05-0.08，的取值范围为0.02-0.05，的取值范围为1.0-1.25，的取值范围为1.4-2.0、的取值范围为1.2-1.5、的取值范围为1.0-1.2，的取值范围为1.0-1.1，的取值范围为1.1-1.3、的取值范围为1.0-1.2，的取值范围为1.0-1.2。
5.根据权利要求4所述的粒径谱仪的细颗粒物质量浓度计算方法，其特征在于，基于各个场景的各个粒径段的典型粒子数占比、粒径谱仪不同时段监测的环境空气中各个粒径段的粒子数和各个场景的粒子数-质量浓度转换模型的权重占
6.根据权利要求5所述的粒径谱仪的细颗粒物质量浓度计算方法，其特征在于，各个场景的各个粒径段的典型粒子数占比具体包括：各个场景的粒径段为0-0.5微米的典型粒子数占比、各个场景的粒径段为0.5-0.8微米的典型粒子数占比、各个场景的粒径段为0.8-1微米的典型粒子数占比、各个场景的粒径段为1-1.5微米的典型粒子数占比、各个场景的粒径段为1.5-2.5微米的典型粒子数占比、各个场景的粒径段为2.5-3微米的典型粒子数占比、各个场景的粒径段为3-4微米的典型粒子数占比、各个场景的粒径段为4-5微米的典型粒子数占比、各个场景的粒径段为5-8微米的典型粒子数占比和各个场景的粒径段为8-10微米的典型粒子数占比；
7.根据权利要求6所述的粒径谱仪的细颗粒物质量浓度计算方法，其特征在于，所述粒径谱仪不同时段监测的环境空气中各个粒径段的粒子数为粒径谱仪监测的五个连续时段监测的环境空气中各个粒径段的粒子数。
8.根据权利要求7所述的粒径谱仪的细颗粒物质量浓度计算方法，其特征在于，所述粒径谱仪的粒子数-质量浓度转换模型具体为：
9.根据权利要求8所述的粒径谱仪的细颗粒物质量浓度计算方法，其特征在于，将粒径谱仪在所述不同时段中的某一时段监测的环境空气中各个粒径段的粒子数带入所述粒径谱仪的粒子数-质量浓度转换模型，得到该时段的细颗粒物质量浓度。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的粒径谱仪的细颗粒物质量浓度计算方法，其特征在于，所述细颗粒物质量浓度为PM2.5质量浓度。
...【技术特征摘要】
1.一种粒径谱仪的细颗粒物质量浓度计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的粒径谱仪的细颗粒物质量浓度计算方法，其特征在于，所述不同场景包括：一般场景、沙尘场景、焚烧场景、工业场景和交通场景。
3.根据权利要求2所述的粒径谱仪的细颗粒物质量浓度计算方法，其特征在于， 针对一般场景，建立的一般场景粒子数-质量浓度转换模型为：
4.根据权利要求3所述的粒径谱仪的细颗粒物质量浓度计算方法，其特征在于，的取值范围为0.1-0.3，的取值范围为0.05-0.08，的取值范围为0.02-0.05，的取值范围为1.0-1.25，的取值范围为1.4-2.0、的取值范围为1.2-1.5、的取值范围为1.0-1.2，的取值范围为1.0-1.1，的取值范围为1.1-1.3、的取值范围为1.0-1.2，的取值范围为1.0-1.2。
5.根据权利要求4所述的粒径谱仪的细颗粒物质量浓度计算方法，其特征在于，基于各个场景的各个粒径段的典型粒子数占比、粒径谱仪不同时段监测的环境空气中各个粒径段的粒子数和各个场景的粒子数-质量浓度转换模型的权重占比建立联合方程组；求解所述联合方程组的非负数近似解，得到各个场景的不同时段的粒子数-质量浓度转换模型的权重占比，对各个场景的不同时段的粒子数-质量浓度转换模型的权重占比求均值，得到各个场景的粒子数-质量浓度转换模型的权重占比。
6.根据权利要求5所述的粒径谱仪的细颗粒物质...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭东宸，代文帅，廖炳瑜，亓俊涛，张文仓，常鹏慧，韩佳成，
申请(专利权)人：北京英视睿达科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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