一种气溶胶颗粒分析仪的自动校正系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种气溶胶颗粒分析仪的自动校正系统，包括：检测单元，其与气溶胶颗粒分析仪的紫外光路单元连接，用以检测散射光、荧光、校正光的强度信号；以及补偿处理单元，其与检测单元连接，其将所述的校正光的强度信号与一标定初值进行偏差运算以获得灵敏度偏差值，并根据该偏差值自动调整所述的散射光及荧光的强度增益。本实用新型专利技术用以解决激光光源的能量起伏、光路偏移发生的检测功率变化、光源长时间使用导致的激光发射功率下降以及仪器使用环境温度不同造成的检测结果摆动等原因造成的最终测量结果误差问题。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及信号处理领域，尤其是指一种用于连续光气溶胶粒子分析仪的一种自动校正系统。
技术介绍
气溶胶粒子分析仪是检测大气环境中气溶胶颗粒特性的仪器，它是以气溶胶颗粒在激光束中产生的光散射现象和荧光现象为原理设计而成的，即当空气中气溶胶粒子随采样气流通过光敏感区时，产生与其粒径相关的散射光脉冲以及与粒子荧光特性相关的荧光脉冲，光学系统将散射光和荧光收集于光电转换器件，光电转换器件将光脉冲信号变为相应的电脉冲信号。信号处理系统将电脉冲信号放大，并经甄别器甄别后由数字处理模块处理，最后得到各档粒径和荧光的气溶胶粒子数。2009年4月1日公开的专利技术专利气溶胶粒子激光分析仪(专利公开号 CN101398367A)是气溶胶粒子分析仪的一种实现方案，此专利技术专利公开的气溶胶粒子激光分析仪散射光和荧光分析系统分别采用了不同的发射光源和光路，散射光发射光源采用连续红光源，荧光发射光源采用脉冲紫外光源，可以实时在线分析空气中的生物气溶胶粒子并给出生物气溶胶粒子的数量和浓度。然而，当气溶胶粒子激光分析仪定标后，在各器件均完好的情况下，若背景噪声发生变化，则其接收灵敏度也会随之发生变化，即背景噪声增大，其接收灵敏度增加；反之，接收灵敏度降低。引起背景噪声变化的因素主要有两个一是光源，光源的光强略增强，背景噪声也略增大；反之，背景噪声就减小，而光源光强的变化直接会引起接收灵敏度的改变。 二是由于温度等其它原因发生变化时，光电转换器件的转换效率将发生变化，从而导致接收灵敏度的变化。从以上分析，可以看出一个接收系统一旦定标后，其背景噪声的大小间接地反映了仪器的接收灵敏度。因此，可以利用背景噪声来进行接收灵敏度的校正。激光光源的能量可能随着温度的变化而变化，极易导致分析仪接收灵敏度的变化。仪器振动可能使得光路发生偏移导致仪器接收灵敏度发生变化。激光光源使用时间长会导致发射功率下降或者损坏，从而使仪器接收灵敏度降低。仪器中采用的光电转换器，以及信号处理系统所用的器件均是温度敏感器件，温度特性较差，当环境温度发生变化时，仪器的接收灵敏度会发生偏移，从而使测量数据与实际数据发生偏差。因此，为了提高仪器的环境适应性，在设计气溶胶粒子激光分析仪时必须设计接收灵敏度的补偿校正系统。2008年8月27日公开的技术气溶胶颗粒分析仪中的紫外激光能量监控和受激荧光补偿系统(专利公开号CN200720178752. 2)，其采用分光片将入射紫外光分出少部分作为补偿系统测量参考激光。这种补偿系统需要增加分光光路，分光光路的采用不但增加了仪器光路的复杂性，更是牺牲了部分宝贵的荧光光源资源。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有分析仪的灵敏度随背景噪声发生变化的不足，提供一种不需增加分光光路的结构简单的自动校正系统。本技术提供的气溶胶颗粒分析仪的自动校正系统，包括检测单元，其与所述的气溶胶颗粒分析仪的紫外光路单元连接，所述的检测单元用以检测散射光、荧光、校正光的强度信号；以及补偿处理单元，其与所述的检测单元连接，所述的补偿处理单元将所述的校正光的强度信号与一标定初值进行偏差运算以获得灵敏度偏差值，并根据所述的偏差值自动调整所述的散射光及荧光的强度增益。实施时，所述的紫外光路单元包括激光整形透镜组及椭球镜；所述的紫外光路单元将接收到的激光进行整形处理并聚焦于所述的椭球镜的中心。实施时，所述的检测单元包括校正光检测模块，其设置于所述的气溶胶颗粒分析仪的光源发射方向上，且位于所述的椭球镜的检测区后面；散射光检测模块，其设置于所述的椭球镜的散射光收集位置处；以及荧光检测模块，其设置于椭球镜的荧光收集位置处。实施时，所述的校正光检测模块包括依次连接的光电转换器、信号放大器、平滑滤波器以及A/D转换器。实施时，所述的散射光检测模块包括依次连接的散射光检测器、信号前置放大器、 信号放大积分电路、信号峰值采样保持电路以及A/D转换器。实施时，所述的荧光检测模块包括顺序连接的带通滤波器、荧光检测器、信号前置放大器、信号放大积分电路、信号峰值采样保持电路以及A/D转换器。实施时，所述的补偿处理单元包括标定初值存储模块，其存储所述的标定初值；数字处理模块，其与所述的校正光检测模块、标定初值存储模块连接，所述的数字处理模块接收所述的校正光检测模块的强度信号，并与所述的标定初值存储模块存储的标定初值进行偏差运算以获得灵敏度偏差值，并计算散射及荧光信号增益值；散射信号增益控制模块，其一端与所述的散射光检测模块连接，另一端与所述的数字处理模块连接，所述的散射信号增益控制模块将所述的散射光检测模块检测得到的散射光强度信号与所述的数字处理模块确定的散射信号增益值相乘，以得到最终校正后的散射信号检测结果；以及荧光信号增益控制模块，其一端与所述的荧光检测模块连接，另一端与所述的数字处理模块连接，所述的荧光信号增益控制模块将所述的荧光检测模块检测得到的荧光强度信号与数字处理模块确定的荧光信号增益值相乘，以得到最终校正后的荧光信号检测结果。实施时，所述的补偿处理单元还包括一与所述的数字处理模块连接的报警单元。与现有技术相比，本技术提供的气溶胶颗粒分析仪的自动校正系统，能够使得气溶胶颗粒分析仪的灵敏度变化时，能够调整散射和荧光信号的强度增益，解决激光光源的能量起伏、光路偏移发生的检测功率变化、光源长时间使用导致的激光发射功率下降以及仪器使用环境温度不同造成的检测结果摆动等原因造成的最终测量结果误差问题；在分析仪光源性能严重下降甚至发生损坏时，校正偏差超过规定范围，本技术还能发出报警并停止测量。附图说明图1为本技术的气溶胶颗粒分析仪的自动校正系统的结构示意图；图2为本技术的气溶胶颗粒分析仪的自动校正系统光路原理示意图；图3为本技术的气溶胶颗粒分析仪的自动校正系统的工作原理示意图。附图标记说明1-检测单元；11-校正光检测模块；12-散射光检测模块；13-荧光检测模块；2-补偿处理单元；21-标定初值存储模块；22-数字处理模块；23-散射信号增益控制模块；24-荧光信号增益控制模块；3-紫外激光发射单元；4-紫外光路单元；41-双凹透镜；42-平凸透镜；43-弯月透镜；44-激光扩束镜；45-椭球镜。具体实施方式为使本技术的特征和优点能够更加明显易懂，以下结合附图和具体实施例对本技术作进一步详细的说明。请参阅图1，本技术提供的气溶胶颗粒分析仪的自动校正系统，包括检测单元1，其与所述的气溶胶颗粒分析仪的紫外光路单元4连接，所述的检测单元1用以检测散射光、荧光、校正光的强度信号；其中，所述的紫外光路单元4包括激光整形透镜组及椭球镜45 ；所述的紫外光路单元4将接收到的激光进行整形处理并聚焦于所述的椭球镜45的中心；该椭球镜45可采用对称集光椭球镜；该检测单元1包括校正光检测模块11，其设置于所述的光源发射方向上，且位于椭球镜45的检测区后面；散射光检测模块 12，其设置于所述的椭球镜45的散射光收集位置处；以及荧光检测模块13，其设置于椭球镜45的荧光收集位置处；以及补偿处理单元2，其与所述的检测单元1连接，所述的补偿处理单元2接收校正光检测模块11的强度信号，并与一标定初值进行偏差运算以获得灵敏度偏差值，并计算散射和荧光信号增益值，自动调整散射和荧本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种气溶胶颗粒分析仪的自动校正系统，其特征在于，包括：检测单元，其与所述的气溶胶颗粒分析仪的紫外光路单元连接，所述的检测单元用以检测散射光、荧光、校正光的强度信号；以及补偿处理单元，其与所述的检测单元连接，所述的补偿处理单元将所述的校正光的强度信号与一标定初值进行偏差运算以获得灵敏度偏差值，并根据所述的偏差值自动调整所述的散射光及荧光的强度增益。

【技术特征摘要】
1.一种气溶胶颗粒分析仪的自动校正系统，其特征在于，包括检测单元，其与所述的气溶胶颗粒分析仪的紫外光路单元连接，所述的检测单元用以检测散射光、荧光、校正光的强度信号；以及补偿处理单元，其与所述的检测单元连接，所述的补偿处理单元将所述的校正光的强度信号与一标定初值进行偏差运算以获得灵敏度偏差值，并根据所述的偏差值自动调整所述的散射光及荧光的强度增益。2.根据权利要求1所述的气溶胶颗粒分析仪的自动校正系统，其特征在于，所述的紫外光路单元包括激光整形透镜组及椭球镜；所述的紫外光路单元将接收到的激光进行整形处理并聚焦于所述的椭球镜的中心。3.根据权利要求2所述的气溶胶颗粒分析仪的自动校正系统，其特征在于，所述的检测单元包括校正光检测模块，其设置于所述的气溶胶颗粒分析仪的光源发射方向上，且位于所述的椭球镜的检测区后面；散射光检测模块，其设置于所述的椭球镜的散射光收集位置处；以及荧光检测模块，其设置于椭球镜的荧光收集位置处。4.根据权利要求3所述的气溶胶颗粒分析仪的自动校正系统，其特征在于，所述的校正光检测模块包括依次连接的光电转换器、信号放大器、平滑滤波器以及A/D转换器。5.根据权利要求3所述的气溶胶颗粒分析仪的自动校正系统，其特征在于，所述的散射光检测模块包括依次连接的散射光检测器、信号前置放大器、信号放大积分电路、信号峰值采样保持电路以及A/D转...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘毅，刘航，刘强，张晓清，刘爱明，
申请(专利权)人：北京汇丰隆经济技术开发有限公司，
类型：实用新型
国别省市：11