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原文传递一种气溶胶多光学参数吸湿增长因子同步测量系统和方法

专利名称：	一种气溶胶多光学参数吸湿增长因子同步测量系统和方法
摘要：	本发明公开了一种气溶胶多光学参数吸湿增长因子同步测量系统和方法，所述测量系统包括零空气产生单元、气溶胶加湿单元、气溶胶反照率光谱仪和数据采集控制单元；所述零空气产生单元包括空气压缩机，冷冻式干燥机，活性炭吸附管和高效粒子过滤器；所述气溶胶加湿单元包括气体加湿管、气溶胶加湿管、水泵、水浴装置、温湿度计和质量流量计；所述气溶胶反照率光谱仪包括光源模块、光学腔体、散射光接收模块、透过光接收模块和气路组件；所述数据采集控制单元包括流量控制模块和数据采集模块。本发明的气溶胶多光学参数吸湿增长因子同步测量系统和方法，能实现气溶胶消光、散射和吸收吸湿增长因子，以及单次散射反照率吸湿增长因子的同步测量。
专利类型：	发明专利
申请人：	中国科学院合肥物质科学研究院
发明人：	徐学哲;赵卫雄;周家成;方波;张为俊
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T16:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T00:00:00+0805
申请号：	CN202010045826.5
公开号：	CN111208043A
代理机构：	北京科迪生专利代理有限责任公司
代理人：	邓治平
分类号：	G01N15/00;G01N15/02;G;G01;G01N;G01N15;G01N15/00;G01N15/02
申请人地址：	230031 安徽省合肥市蜀山湖路350号
主权项：	1.一种气溶胶多光学参数吸湿增长因子同步测量系统，其特征在于，所述测量系统包括：零空气产生单元，包括空压机、冷冻式干燥机、活性炭吸附管和高效粒子过滤器，所述空压机出气口与后端冷冻式干燥机进气口相连接，所述冷冻式干燥机出气口与后端活性炭吸附管进气口相连接，所述活性炭吸附管出气口与后端高效粒子过滤器进气口相连接；气溶胶加湿单元，包括质量流量计、气体加湿管、水浴装置、水泵、温湿度计和气溶胶加湿管，所述零空气产生单元产生的干燥清洁空气分为两路，一路进入第一质量流量计，另一路进入第二质量流量计，经过气体加湿管加湿后与一路干气混合后，作为气溶胶加湿管的鞘气；气溶胶反照率光谱仪，包括光源模块，光学腔体、散射光接收模块、透过光接收模块和气路组件；所述光源模块包括LED光源、光纤、第一准直透镜和宽带滤光片；所述光学腔体包括第一截止管、积分球、第二截止管和安装在截止管两端的第一高反射率透镜和第二高反射率透镜；所述散射光接收模块包括圆孔法兰、窄带滤光片和光电倍增管，光散射模块安装在所述积分球侧壁的开孔处，依次安装圆孔法兰、窄带滤光片和光电倍增管；所述透过光接收模块，包括第二准直透镜、光纤和光谱仪；所述气路组件包括三通电动球阀和微型真空泵；数据采集控制单元，包括湿度控制模块和光学数据采集模块，所述湿度控制模块是根据第一温湿度计监测的混合气湿度和第二温湿度计监测的气溶胶样气湿度，调节第一质量流量计和第二质量流量计的气体流量和比例；通过设定气溶胶样气湿度的阈值范围，所述的湿度控制模块在阈值范围内，实现气溶胶样气的循环加湿；所述光学数据采集模块是采集光电倍增管的信号和光谱仪的信号，以及通过电压信号控制三通电动球阀的切换。 2.根据权利要求1所述的气溶胶多光学参数吸湿增长因子同步测量系统，其特征在于，所述气溶胶加湿单元中的气体加湿管是同心双层管，内管的材质是Nafion膜，只有水分子能通过，内管通气，外管通水；气体加湿管的进水口连接水泵出水口，水泵进水口连接水浴装置，水浴装置连接气体加湿管的出水口，水泵驱动实现去离子水的循环流动；所述气溶胶加湿管是同心双层管，内管的材质是Nafion膜，只有水分子能通过，内管通气溶胶样气，外管通混合湿气；气溶胶加湿管鞘气的进气口连通混合湿气，鞘气的出气口排空。 3.根据权利要求1所述的气溶胶多光学参数吸湿增长因子同步测量系统，其特征在于，所述气溶胶加湿单元是通过对第一质量流量计和第二质量流量计的流量和比例控制，来实现气溶胶样气湿度的精确控制。 4.根据权利要求1所述的气溶胶多光学参数吸湿增长因子同步测量系统，其特征在于，所述气溶胶加湿单元中的第一温湿度计安装在干湿气混合的后端，用于监测混合气的温湿度，第二温湿度计安装在气溶胶加湿管的样气出口，用于检测加湿后气溶胶样气的温湿度。 5.根据权利要求1所述的气溶胶多光学参数吸湿增长因子同步测量系统，其特征在于，所述气溶胶反照率光谱仪中的第一截止管在同侧开设吹扫气通孔和样气通孔，所述第二截止管在异侧开设吹扫气通孔和抽气通孔。 6.根据权利要求1所述的气溶胶多光学参数吸湿增长因子同步测量系统，其特征在于，所述气溶胶反照率光谱仪中的LED光源采用大功率的LED，LED的基板紧贴半导体制冷片，半导体制冷片固定在铝材质的散热片上，散热片上安装电子温度传感器，通过温度反馈精确控制LED的温度。 7.根据权利要求1所述的气溶胶多光学参数吸湿增长因子同步测量系统，其特征在于，所述三通电动球阀一端连接所述气溶胶加湿管的样气出气口，另一端直接连接气溶胶样气进气口，第三端连接第一截止管的样气通孔，样气流经光学腔体后从第二截止管的抽气口流出，抽气口连接微型真空泵控制气溶胶样气流速。 8.一种气溶胶多光学参数吸湿增长因子同步测量方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤(1)、气溶胶样气直接进入气溶胶反照率光谱仪，同步测量得到干燥状态下的气溶胶消光系数bext(Dry)、散射系数bscat(Dry)和吸收系数babs(Dry)，以及单次散射反照率ω(Dry)；步骤(2)、加湿后的气溶胶样气进入气溶胶反照率光谱仪，同步测量得到加湿后的气溶胶消光系数bext(RH)、散射系数bscat(RH)和吸收系数babs(RH)，以及单次散射反照率ω(RH)；步骤(3)、根据步骤(1)～步骤(2)，同步获得气溶胶消光吸湿增长因子f(RH)ext、散射吸湿增长因子f(RH)scat和吸收吸湿增长因子f(RH)abs，以及单次散射反照率吸湿增长因子f(RH)ω： f(RH)ext,scat,abs,ω＝bext,scat,abs,ω(RH)/bext,scat,abs,ω(Dry)。
所属类别：	发明专利