3nm-20μm氣溶膠粒徑分布測(cè)量?jī)x制造技術(shù)

本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)公開(kāi)了3nm-20μm氣溶膠粒徑分布測(cè)量?jī)x，屬于環(huán)境氣溶膠測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)集空氣動(dòng)力學(xué)顆粒物粒徑譜儀、納米顆粒物差分電遷移率分析儀、納米顆粒物凝聚核粒子計(jì)數(shù)器、亞微米顆粒物差分電遷移率分析儀、亞微米顆粒物凝聚核粒子計(jì)數(shù)器于一體；用電壓/流量控制箱為兩個(gè)顆粒物分析儀提供分級(jí)電壓和鞘氣；用數(shù)據(jù)采集卡同步采集顆粒物粒徑譜儀和兩個(gè)粒子計(jì)數(shù)器的脈沖信號(hào)；用測(cè)量控制系統(tǒng)控制電壓/流量控制箱的電壓輸出和鞘氣流量，處理和分析數(shù)據(jù)采集卡輸入的脈沖信號(hào)，輸出顯示3nm到20μm粒徑分布譜的二維和含時(shí)間序列的三維圖。本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)提出的測(cè)量?jī)x測(cè)量準(zhǔn)確，儀器操作簡(jiǎn)單，可為大氣復(fù)合污染和納米科學(xué)研究提供技術(shù)支持。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專(zhuān)利技術(shù)屬于環(huán)境氣溶膠測(cè)量
，特別涉及一種可測(cè)量3nm-20Mffl氣溶膠粒徑分布的儀器。
技術(shù)介紹
近年來(lái)人們?cè)絹?lái)越關(guān)注大氣顆粒物污染，希望獲得大氣顆粒物數(shù)濃度和粒徑分布信息。目前大氣顆粒物數(shù)濃度和粒徑分布的測(cè)量主要依靠電學(xué)和光學(xué)技術(shù)，且已有一些商業(yè)化的儀器。但大氣顆粒物粒徑跨度非常寬，從幾納米到幾十微米，導(dǎo)致一種技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)全粒徑分布譜(即3nm-20ym顆粒物的粒徑分布)的測(cè)量。現(xiàn)有的商業(yè)化儀器在測(cè)量大氣顆粒物粒徑分布時(shí)只能獲得或納米、或亞微米、或微米范圍內(nèi)比較窄的一段粒徑分布，如常用的空氣動(dòng)力學(xué)顆粒物粒徑譜儀測(cè)量的粒徑范圍約為530nm到20 μ m ;常規(guī)的掃描電遷移率粒徑譜儀測(cè)量的粒徑范圍約為20nm到SOOnm ;納米顆粒物掃描電遷移率粒徑譜儀測(cè)量的粒徑范圍約為3nm到150nm。人們?cè)谘芯亢驼J(rèn)識(shí)大氣顆粒物的理化特性時(shí)希望同時(shí)獲得從納米到微米范圍內(nèi)大氣顆粒物的全粒徑分布信息。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為解決上述問(wèn)題，本專(zhuān)利技術(shù)提出了一種3nm_20Mffl氣溶膠粒徑分布測(cè)量?jī)x。本專(zhuān)利技術(shù)的目的是提供一種可測(cè)量從3nm到20 μ m氣溶膠粒徑分布的儀器，實(shí)現(xiàn)顆粒物粒徑分布全譜的測(cè)量。為實(shí)現(xiàn)這一目的，本專(zhuān)利技術(shù)集空氣動(dòng)力學(xué)顆粒物粒徑譜儀、納米顆粒物差分電遷移率分析儀、納米顆粒物凝聚核粒子計(jì)數(shù)器、亞微米顆粒物差分電遷移率分析儀、亞微米顆粒物凝聚核粒子計(jì)數(shù)器于一體；用電壓/流量控制箱為兩個(gè)顆粒物分析儀提供分級(jí)電壓和鞘氣；用數(shù)據(jù)采集卡同步采集顆粒物粒徑譜儀和納米顆粒物凝聚核粒子計(jì)數(shù)器、亞微米顆粒物凝聚核粒子計(jì)數(shù)器兩個(gè)粒子計(jì)數(shù)器的脈沖信號(hào)；用測(cè)量控制系統(tǒng)控制電壓/流量控制箱的電壓輸出和鞘氣流量，處理和分析數(shù)據(jù)采集卡輸入的脈沖信號(hào)，計(jì)算顆粒物的傳輸效率、荷電效率、分離效率和計(jì)數(shù)效率，輸出3nm到20Mm氣溶膠粒徑分布的二維和三維分布圖，并將粒徑分布數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于文件中。所述的3nm_20Mm氣溶膠粒徑分布測(cè)量?jī)x的結(jié)構(gòu)如下:采樣管I通過(guò)管路分別與空氣動(dòng)力學(xué)顆粒物粒徑譜儀2和顆粒物荷電器3連接；顆粒物荷電器3的另一端分成兩支管路，分別與第一個(gè)層流流量計(jì)4和第二個(gè)層流流量計(jì)6連接；亞微米顆粒物差分電遷移率分析儀5通過(guò)管路分別與第一個(gè)層流流量計(jì)4和亞微米顆粒物凝聚核粒子計(jì)數(shù)器8連接，同時(shí)通過(guò)管路和高壓電導(dǎo)線(xiàn)與電壓/流量控制箱11連接；納米顆粒物差分電遷移率分析儀9通過(guò)管路分別與第二個(gè)層流流量計(jì)6和納米顆粒物凝聚核粒子計(jì)數(shù)器10連接，同時(shí)通過(guò)管路和高壓電導(dǎo)線(xiàn)與電壓/流量控制箱11連接；數(shù)據(jù)采集卡12通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)分別與空氣動(dòng)力學(xué)顆粒物粒徑譜儀2、亞微米顆粒物凝聚核粒子計(jì)數(shù)器8、納米顆粒物凝聚核粒子計(jì)數(shù)器10、電壓/流量控制箱11以及測(cè)量控制系統(tǒng)7連接。其中，所述的采樣管I材質(zhì)為金屬或?qū)щ娝芰希詼p少顆粒物的損失；所述的顆粒物荷電器3為X射線(xiàn)荷電器、電暈法荷電器或含有放射性物質(zhì)的荷電器；所述的空氣動(dòng)力學(xué)顆粒物粒徑譜儀2是基于飛行時(shí)間測(cè)量顆粒物空氣動(dòng)力學(xué)粒徑的儀器；所述的納米顆粒物差分電遷移率分析儀9利用外加電場(chǎng)來(lái)選擇不同電遷移率的顆粒物，其電場(chǎng)分離區(qū)較短，篩分的顆粒物的粒徑范圍為3nm到60nm ；所述的亞微米顆粒物差分電遷移率分析儀5的電場(chǎng)分離區(qū)較長(zhǎng)，篩分的顆粒物的粒徑范圍為20nm到750nm ；所述的納米顆粒物凝聚核粒子計(jì)數(shù)器10通過(guò)冷凝增長(zhǎng)和激光探測(cè)測(cè)量顆粒物的數(shù)量，因其蒸氣過(guò)飽和度較高，可測(cè)量粒徑為3nm以上的顆粒物；所述的亞微米顆粒物凝聚核粒子計(jì)數(shù)器8因其蒸氣過(guò)飽和度較低，可測(cè)量20nm以上的顆粒物；所述的數(shù)據(jù)采集卡12含有多路計(jì)數(shù)通道、多路模擬輸入通道和多路模擬輸出通道，能同步采集空氣動(dòng)力學(xué)顆粒物粒徑譜儀2、納米顆粒物凝聚核粒子計(jì)數(shù)器10和亞微米顆粒物凝聚核粒子計(jì)數(shù)器5的脈沖信號(hào)，并將這些信號(hào)輸入到測(cè)量控制系統(tǒng)7 ；所述的測(cè)量控制系統(tǒng)7用來(lái)控制電壓/流量控制箱11的分級(jí)電壓輸出和鞘氣流量，以及處理和分析數(shù)據(jù)采集卡12輸入的脈沖信號(hào)，計(jì)算顆粒物的傳輸效率、荷電效率、分離效率和計(jì)數(shù)效率，輸出3nm到20 μ m范圍內(nèi)顆粒物粒徑分布譜圖，并存儲(chǔ)粒徑分布數(shù)據(jù)。本專(zhuān)利技術(shù)的有益效果為:本專(zhuān)利技術(shù)提供了一種3nm_20Mm氣溶膠粒徑分布測(cè)量?jī)x,可獲得3nm到20 μ m大氣顆粒物粒徑分布全譜數(shù)據(jù)，亦可用于其它氣溶膠體系的測(cè)量，時(shí)間分辨率為2分鐘，測(cè)量準(zhǔn)確，儀器操作簡(jiǎn)單，填補(bǔ)了現(xiàn)在氣溶膠測(cè)量
的空白，可為大氣復(fù)合污染和納米科學(xué)研究提供技術(shù)支持。附圖說(shuō)明圖1是本專(zhuān)利技術(shù)提供的3nm_20Mffl氣溶膠粒徑分布測(cè)量?jī)x的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體的實(shí)施例對(duì)本專(zhuān)利技術(shù)做進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明:實(shí)施例1:如圖1所示，載有大氣顆粒物的氣流進(jìn)入采樣管I后一分兩路，一路進(jìn)入空氣動(dòng)力學(xué)顆粒物粒徑譜儀2，測(cè)量從530nm到20 μ m范圍內(nèi)顆粒物的粒徑分布；另一路經(jīng)顆粒物荷電器3后一分兩路，一路經(jīng)第一個(gè)層流流量計(jì)4進(jìn)入亞微米顆粒物差分電遷移率分析儀5進(jìn)行分級(jí)；另一路經(jīng)第二個(gè)層流流量計(jì)6進(jìn)入納米顆粒物差分電遷移率分析儀9進(jìn)行分級(jí)；電壓/流量控制箱11通過(guò)管路分別為亞微米顆粒物差分電遷移率分析儀5和納米顆粒物差分電遷移率分析儀9提供鞘氣，通過(guò)高壓電導(dǎo)線(xiàn)分別為亞微米顆粒物差分電遷移率分析儀5和納米顆粒物差分電遷移率分析儀9提供分級(jí)電壓；測(cè)量控制系統(tǒng)7控制電壓/流量控制箱11的分級(jí)電壓和鞘氣流量輸出，使得納米顆粒物差分電遷移率分析儀9篩分的粒徑范圍為3nm到60nm，亞微米顆粒物差分電遷移率分析儀5篩分的粒徑范圍20nm到750nm ；經(jīng)納米顆粒物差分電遷移率分析儀9篩分后的顆粒物用納米顆粒物凝聚核粒子計(jì)數(shù)器10進(jìn)行計(jì)數(shù)；經(jīng)亞微米顆粒物差分電遷移率分析儀5篩分后的顆粒物用亞微米顆粒物凝聚核粒子計(jì)數(shù)器8進(jìn)行計(jì)數(shù)；數(shù)據(jù)采集卡12同步采集空氣動(dòng)力學(xué)顆粒物粒徑譜儀2、納米顆粒物凝聚核粒子計(jì)數(shù)器10和亞微米顆粒物凝聚核粒子計(jì)數(shù)器8的脈沖信號(hào)，并將這些信號(hào)發(fā)送到測(cè)量控制系統(tǒng)7 ;測(cè)量控制系統(tǒng)7對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析和處理轉(zhuǎn)化為顆粒物粒徑分布譜，并將三段粒徑譜連接，最后輸出顯示3nm到20 μ m粒徑分布譜的二維和含時(shí)間序列的三維圖，并將粒徑分布數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于文件中。本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種3nm?20μm氣溶膠粒徑分布測(cè)量?jī)x，其特征在于，所述的3nm?20μm氣溶膠粒徑分布測(cè)量?jī)x結(jié)構(gòu)如下：采樣管（1）通過(guò)管路分別與空氣動(dòng)力學(xué)顆粒物粒徑譜儀（2）和顆粒物荷電器（3）連接；顆粒物荷電器（3）的另一端分成兩支管路，分別與第一個(gè)層流流量計(jì)（4）和第二個(gè)層流流量計(jì)（6）連接；亞微米顆粒物差分電遷移率分析儀（5）通過(guò)管路分別與第一個(gè)層流流量計(jì)（4）和亞微米顆粒物凝聚核粒子計(jì)數(shù)器（8）連接，同時(shí)通過(guò)管路和高壓電導(dǎo)線(xiàn)與電壓/流量控制箱（11）連接；納米顆粒物差分電遷移率分析儀（9）通過(guò)管路分別與第二個(gè)層流流量計(jì)（6）和納米顆粒物凝聚核粒子計(jì)數(shù)器（10）連接，同時(shí)通過(guò)管路和高壓電導(dǎo)線(xiàn)與電壓/流量控制箱（11）連接；數(shù)據(jù)采集卡（12）通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)分別與空氣動(dòng)力學(xué)顆粒物粒徑譜儀（2）、亞微米顆粒物凝聚核粒子計(jì)數(shù)器（8）、納米顆粒物凝聚核粒子計(jì)數(shù)器（10）、電壓/流量控制箱（11）以及測(cè)量控制系統(tǒng)（7）連接。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種3nm-20Mm氣溶膠粒徑分布測(cè)量?jī)x,其特征在于,所述的3nm-20Mm氣溶膠粒徑分布測(cè)量?jī)x結(jié)構(gòu)如下: 采樣管(I)通過(guò)管路分別與空氣動(dòng)力學(xué)顆粒物粒徑譜儀(2 )和顆粒物荷電器(3 )連接；顆粒物荷電器(3)的另一端分成兩支管路，分別與第一個(gè)層流流量計(jì)(4)和第二個(gè)層流流量計(jì)(6)連接；亞微米顆粒物差分電遷移率分析儀(5)通過(guò)管路分別與第一個(gè)層流流量計(jì)(4)和亞微米顆粒物凝聚核粒子計(jì)數(shù)器(8)連接，同時(shí)通過(guò)管路和高壓電導(dǎo)線(xiàn)與電壓/流量控制箱(11)連接；納米顆粒物差分電遷移率分析儀(9 )通過(guò)管路分別與第二個(gè)層流流量計(jì)(6)和納米顆粒物凝聚核粒子計(jì)數(shù)器(10)連接，同時(shí)通過(guò)管路和高壓電導(dǎo)線(xiàn)與電壓/流量控制箱(11)連接；數(shù)據(jù)采集卡(12)通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)分別與空氣動(dòng)力學(xué)顆粒物粒徑譜儀(2)、亞微米顆粒物凝聚核粒子計(jì)數(shù)器(8)、納米顆粒物凝聚核粒子計(jì)數(shù)器(10)、電壓/流量控制箱(11)以及測(cè)量控制系統(tǒng)(7)連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3nm-20Mffl氣溶膠粒徑分布測(cè)量?jī)x，其特征在于，所述的采樣管I的材質(zhì)為金屬或?qū)щ娝芰稀?.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3nm-20Mffl氣溶膠粒徑分布測(cè)量?jī)x，其特征在于，所述的顆粒物荷電器(3)為X射線(xiàn)荷電器、電暈法荷電器或含有放射性物質(zhì)的荷電器。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3nm-20Mffl氣溶膠粒徑分布測(cè)量?jī)x，其特征在于，所述的空氣動(dòng)力學(xué)顆粒物粒徑譜儀(2)是基于飛行時(shí)間測(cè)量顆粒物空氣動(dòng)力學(xué)粒徑的儀器。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3nm-20Mffl...

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：蔣靖坤，劉潔瓊，鄧建國(guó)，王書(shū)肖，吳燁，段雷，劉歡，郝吉明，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：清華大學(xué)，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：北京;11