CN106168570B - 颗粒物分离及测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种颗粒物分离及测量装置，该颗粒物分离装置包括：第一储存室，用于收集第一颗粒物；第二储存室，用于收集第二颗粒物，第二颗粒物的平均粒径小于第一颗粒物的平均粒径；分流室；第一气流通道，将外部空间与分流室连通；第二气流通道，将分流室与第一储存室连通；第三气流通道，将分流室与第二储存室连通；其中，第一储存室和第二储存室的容积均可被压缩和/或扩充，以产生气流，并且，在至少预定时间内第二气流通道的气体流量小于第三气流通道的气体流量。该颗粒物分离及测量装置可以减小体积和/或减轻重量，并且提高小颗粒物的分辨率和测量精度。

Description

颗粒物分离及测量装置

技术领域

本发明涉及环境气体监测领域，具体地涉及颗粒物分离及测量装置。

背景技术

随着很多空气污染的进一步加剧，越来越多的城市居民开始关心与他们的健康息息相关的空气质量。室内外环境气体的质量好坏直接关系到人们的生活品质。比如，空气中的颗粒物会使得人们感觉不适并直接或间接地危害人们的健康。

对于可吸入颗粒物，粒径大小不一样，可进入人体呼吸系统的深度也不同。较大的颗粒物多数被阻留在上呼吸道，而更小的颗粒物则能够进入支气管甚至肺泡。因此，颗粒物可以按直径大小分类。粒径小于100微米的称为TSP(Total Suspended Particle)，即总悬浮物颗粒。粒径小于10微米的称为PM10(PM为Particulate Matter缩写)，即可吸入颗粒物。粒径小于2.5微米的称为PM2.5，即可入肺颗粒物。

PM2.5也可称为“细颗粒物”，其化学成分主要包括有机碳(OC)、元素碳(EC)、硝酸盐、硫酸盐、铵盐、钠盐(Na⁺)等。虽然PM2.5只是环境大气成分中含量很少的组分，但它对空气质量和能见度等有重要的影响。PM2.5粒径小，面积大，活性强，易附带有毒、有害物质(例如，重金属、微生物等)，且在大气中的停留时间长、输送距离远，因而对人体健康和大气环境质量的影响更大。

可以将颗粒物测量装置用于环境大气监测领域，提供环境大气中的颗粒物的浓度信息。为了进一步获得环境大气中可吸入颗粒物的浓度信息，颗粒物测量装置包括空气采样装置和颗粒物检测装置。空气采样装置通常包括气泵、电风扇等，使得足够的待测气体进入颗粒物测量装置。空气采样装置还可以从气体中将指定粒径的颗粒物分离出来单独进行检测，提供特定粒径的颗粒的浓度信息。

由于使用气泵等设备，现有的颗粒物测量装置不仅昂贵，而且体积和重量较大，因此给个人和家庭应用造成不便甚至困难。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可以减小体积、重量且更加经济的颗粒物分离装置。

根据本发明的一方面，提供一种颗粒物分离装置，其特征在于，包括：第一储存室，用于收集第一颗粒物；第二储存室，用于收集第二颗粒物，所述第二颗粒物的平均粒径小于所述第一颗粒物的平均粒径；分流室；第一气流通道，将外部空间与所述分流室连通；第二气流通道，将所述分流室与所述第一储存室连通；第三气流通道，将所述分流室与所述第二储存室连通；其中，所述第一储存室和所述第二储存室的容积均可被压缩和/或扩充，以产生气流，并且，在至少预定时间内所述第二气流通道的气体流量小于所述第三气流通道的气体流量。

优选地，所述第一储存室的最大容积小于所述第二储存室的最大容积。

优选地，所述第一储存室的最大容积是所述第二储存室的最大容积的5％到30％。

优选地，还包括第一部件和第二部件，所述第一部件和第二部件均呈中空结构，并且至少部分壁面为可伸缩结构，在所述第一部件中至少部分地形成所述第一储存室，在所述第二部件中至少部分地形成所述第二储存室。

优选地，所述第一部件套设于所述第二部件之内；在所述第一部件的外壁与所述第二部件的内壁之间至少部分地形成所述第二储存室。

优选地，还包括第三部件，所述第三部件的至少一部分与所述第一部件固定连接，在所述第三部件中形成所述分流室；所述第三部件上开设有第一口、第二口和第三口；所述分流室经所述第二口与所述第一储存室连通，所述第三口形成所述第三气流通道的至少一部分。

优选地，所述第一口与所述第二口相对设置，所述第三口与所述第一口错开设置。

优选地，所述第一口与所述第二口之间具有预定距离；还包括调节结构，用于根据气流速度调节所述预定距离。

优选地，所述预定距离至少在预定时间内正比于流出所述第一口的气体分子运动速度平均值的绝对值。

优选地，所述第三部件具有顶部和底部，所述顶部设置所述第一口和所述第三口，所述底部设置所述第二口，所述调节结构包括设置于所述第三部件上的可复位的可伸缩结构。

优选地，所述调节结构还包括限位结构，用于限制所述第一口和所述第二口之间的距离大于预定距离。

优选地，所述调节结构还包括第一调节杆和第二调节杆，所述第一调节杆的一端与所述第三部件的所述底部连接，另一端与所述第二部件内壁面转动连接，所述第二调节杆的一端与所述第三部件的所述底部连接，另一端是自由端，呈可运动状态并位于所述第三气流通道中；还包括一端固定于所述第二部件内壁面，另一端连接所述第二调节杆的所述自由端的弹性件。

优选地，所述调节结构还包括第一调节杆和第二调节杆，所述第一调节杆的一端与第三部件的所述底部连接，另一端与第二部件内壁面连接，所述第一调节杆至少部分为弹性杆，所述第二调节杆的一端与所述第三部件的所述底部连接，另一端呈可运动状态并位于所述第三气流通道中。

优选地，所述第一部件的顶部为固定设置，以使得所述第一部件的顶部和所述第一口之间的相对位置保持不变。

优选地，所述第一部件的至少一部分经由固定板固定连接在所述第二部件上。

优选地，所述预定距离至少在预定时间内正比于流经所述第三气流通的气体分子运动速度平均值的绝对值。

优选地，所述第三气流通道中设置有第一管，所述第一管的第一端与所述分流室连通，所述第二调节杆上设置有第二管，所述第一管的第二端与所述第二管相对设置。

优选地，所述第一管和/或所述第二管的至少部分壁面为可伸缩结构；所述第一管与所述第二管之间设置至少一条连接筋。

优选地，所述底部设置有多个第二口，所述多个第二口的中心轴线与所述第一调节杆的延伸方向相垂直；所述第三部件的顶部设置有与所述多个第二口相对的多个第一口。

优选地，还包括复位部件；所述第一部件和所述第二部件受拉力作用时，其可伸缩结构拉伸，拉力减小后，拉伸的所述可伸缩结构在所述复位部件作用下收缩；或者，所述第一部件和所述第二部件受压力作用时，其可伸缩结构收缩，压力减小后，收缩的所述可伸缩结构在所述第二复位部件的作用下拉伸。

优选地，还包括：第一单向阀，用于阻挡所述第一储存室流向所述分流室方向的气流。

优选地，还包括：第四气流通道，将所述第一储存室与外部空间连通。

优选地，还包括：第二单向阀，用于阻挡外部空间流向所述第一储存室方向的气流。

优选地，还包括：第三单向阀，用于阻挡外部空间流向所述第二储存室方向的气流。

根据本发明的另一方面，提供一种颗粒物测量装置，其特征在于，包括：第一储存室，用于收集第一颗粒物；第二储存室，用于收集第二颗粒物，所述第二颗粒物的平均粒径小于所述第一颗粒物的平均粒径；分流室；第一气流通道，将外部空间与所述分流室连通；第二气流通道，将所述分流室与所述第一储存室连通；第三气流通道，将所述分流室与所述第二储存室连通；测量室，所述测量室用于测量所述第一颗粒物和/或所述第二颗粒物的浓度；其中，所述第一储存室和所述第二储存室的容积均可被压缩和/或扩充，以产生气流，并且，在至少预定时间内所述第二气流通道的气体流量小于所述第三气流通道的气体流量。

优选地，所述测量室包括第一测量室和/或第二测量室；所述第二测量室测量流经所述第三气流通道的气流中的所述第二颗粒物的浓度或测量所述第二储存室中的所述第二颗粒物的浓度；所述第一测量室测量流经所述第二气流通道经的气流中的所述第一颗粒物的浓度或测量所述第一储存室中的所述第一颗粒物的浓度。

优选地，还包括第四部件，在所述第四部件中形成所述第二测量室。

优选地，还包括：第五气流通道，将所述第二测量室与外部空间连通。

优选地，当所述第五气流通道的气流由所述第二测量室流向所述外部空间时，所述第五气流通道的气流流经所述第二测量室的测量区。

优选地，所述第四部件上设置有第四单向阀，用于阻挡外部空间向所述第二测量室方向的气流。

优选地，所述第一测量室内和/或第二测量室内设置有光源和光电探测器，所述光源和所述光电探测器彼此成夹角以检测分别由第一颗粒物和/或第二颗粒物产生的散射光。

优选地，还包括与所述光源相对设置的吸收光腔，用于吸收所述光源的直射光。

本发明的有益效果为：

根据本发明的颗粒物分离装置，通过压缩和/或扩充第一储存室和第二储存室的容积代替风扇产生气流，通过气流通道的设计至少利用部分气流可以分离不同粒径的颗粒物。由于在分离装置中不需要使用风扇和电机等移动部件，因此可以减小分离装置的体积和重量，降低成本，节省能耗，减少噪声，便于携带，并且容易与手机等便携设备集成在一起。

根据本发明的颗粒物测量装置，通过压缩和/或扩充第一储存室和第二储存室的容积代替风扇产生气流。由于在测量装置中不需要使用风扇等移动部件，因此可以减小测量装置的体积，降低成本，节省能耗，减少噪声，便于携带，并且容易与手机等便携设备集成在一起。通过气流通道的设计可以分离不同粒径的颗粒物，使得测量室主要收集人们着重关心的小颗粒物，因此可以提高颗粒物测量装置的分辨率和测量精度。

附图说明

图1a、1b、1c、1d和1e示出根据本发明的第一实施例的颗粒物测量装置的外形图、除去第二部件的外形图、线AA的截面图、吸气状态的示意性截面图和排气状态的示意性截面图；

图1f和1g是对本发明第一实施例提供的颗粒物测量装置简化后的吸气状态的示意性截面图和排气状态的示意性截面图；

图2a、2b和2c示出根据本发明的第二实施例的颗粒物测量装置除去第二部件的外形图、吸气状态的示意性截面图和排气状态的示意性截面图；

图3a、3b和3c示出根据本发明的第三实施例的颗粒物测量装置吸气状态的示意性截面图、排气状态的示意性截面图和线BB的截面图；

图4a、4b和4c示出根据本发明的第四实施例的颗粒物测量装置除去第二部件的外形图、吸气状态的示意性截面图和排气状态的示意性截面图；

图5a、5b和5c示出根据本发明的第五实施例的颗粒物测量装置的示意性截面图、线CC的截面图以及线DD的截面图；

图6示出根据本发明的第六实施例的颗粒物测量装置的示意性截面图。

图7a和7b示出根据本发明的第七实施例的颗粒物测量装置吸气状态的示意性截面图和排气状态的示意性截面图。

101、第一部件；102、第二部件；103、第三部件；1031、限位杆；1032、档杆；104、第四部件；201、第一储存室；202、第二储存室；203、分流室；204、测量室；301、第一气流通道；302、第二气流通道；303、第三气流通道；304、第四气流通道；305、第五气流通道；401、光源；402、吸收光腔；403、光电探测器；501、第一口；502、第二口；503、第三口；504、第四口；505、第五口；506、第六口；507、第七口；508、第八口；601、第一单向阀；602、第二单向阀；603、第三单向阀；701、第一弹簧；702、第二弹簧；703、固定板；704、连接件；801、第一调节杆；802、第二调节杆；803、第一管；804、第二管；805、连接筋；806、限位件；807、紧固件。

具体实施方式

以下公开为实施本申请的不同特征提供了许多不同的实施方式或实例。下面描述了部件或者布置的具体实施例以简化本发明。当然，这些仅仅是实例并不旨在限制本发明。

此外，在说明书和权利要求书中，术语“第一”、“第二”等用于在类似元素之间进行区分，而未必描述时间顺序、空间顺序、等级顺序或者任何其他方式的顺序、应当理解，如果使用的这些术语在适当的环境下可互换，并且此处描述的本发明的实施例能够以本文描述或示出以外的其他顺序来操作。

应当注意，在权利要求书中使用的术语“包括”不应被解释为限于下文所列出的手段，它并不排除其他元件或步骤。由此，它应当被解释为指定如涉及的所述特征、数字、步骤或部件的存在，但是并不排除一个或多个其他特征、数字、步骤或部件、或者其组合的存在或添加。因此，措词“包括装置A和B的设备”的范围不应当仅限于仅由组件A和B构成的装置。这意味着相对于本发明而言，设备的相关组件是A和B。

在本说明书通篇中对“一个实施例”或“实施例”的引用意味着结合该实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。由此，在说明书的各处出现的短语“在一个实施例中”或者“在实施例中”不一定都指同一实施例，但是可能如此。此外，根据本发明公开对本领域技术人员而言显而易见的是，在一个或多个实施例中，特定特征、结构或特性可以任何合适的方式组合。

类似地，应当理解，在本发明的示例性实施例的描述中，处于使本发明公开流畅且有助于理解各发明性方面的一个或多个方面的目的，本发明的各个特征有时被一起编组在单个实施例、附图、或者对实施例和附图的描述中。然而，该公开方法不应被解释为反映所要求保护的发明需要比每项权利要求中所明确记载的更多特征的意图。相反，如以下权利要求反映的，发明性方面在于，比单个以上公开的实施例的所有特征少。由此，具体实施方式之后的权利要求被明确地结合到该具体实施方式中，其中每项权利要求独立地代表本发明的一个单独的实施例。

此外，尽管此次描述的一些实施例包括其他实施例中所包括的一些特征但没有其他实施例中包括的其他特征，不同实施例的特征的组合意图落在本发明的范围内，并且形成将按本领域技术人员理解的不同实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求的实施例中的任何一个可以任何组合使用。

应当注意的是，在描述本发明的特定特征或方面时所使用的特定术语不应该被认为是暗示了该术语是此次被重新定义来限制为包括与本术语相关联的本发明的特征或方面的任何特定特性。在本申请中，术语“流量”是指在单位时间内流过的气体体积或气体分子数。

在此次提供的描述中，阐述了多个具体细节。然而应当理解，本发明的实施例没有这些具体细节的情况下实践。在其他实施例中，为了不妨碍对本说明书的理解，未详细地示出公知方法、结构和技术。

本发明可以各种形式呈现，以下将描述其中一些示例。

参照图1a、1b、1c、1d和1e，描述根据本发明的第一实施例的颗粒物测量装置。图1a示出颗粒物测量装置的外形图，图1b示出颗粒物测量装置除去第二部件的外形图，图1c示出沿着图1a中的线AA的截面图，图1d示出颗粒物测量装置吸气状态的示意性截面图，以及图1e示出颗粒物测量装置排气状态的示意性截面图。

该颗粒物测量装置包括第一部件101、第二部件102、第三部件103和第四部件104。四个部件由可以限定空间形状的任何材料组成，例如塑料、橡胶、玻璃钢、玻璃纤维板、碳纤维板、玻璃、半导体、铝合金、不锈钢等。

第一部件101和第二部件102均呈中空结构，例如如图1a和1b所示，第一部件101和第二部件102呈圆筒状，优选的，第一部件101套设在第二部件102之内，优选的，第一部件101的中轴线与第二部件102的中轴线重合。在第一部件101中形成第一储存室201，在第一部件101的外壁与第二部件102的内壁之间形成第二储存室202。另外，第一部件101和第二部件102的至少部分壁面设置为可伸缩结构，从而实现第一储存室201和第二储存室202容积的压缩和/或扩充，即，将第一部件101和第二部件102的可伸缩结构拉伸，则第一储存室201和第二储存室202容积被扩充，将第一部件101和第二部件102的可伸缩结构压缩，则第一储存室201和第二储存室202容积被压缩，通过第一储存室201和第二储存室202容积的压缩和/或扩充产生气流。可伸缩结构的具体材质不限，可以为布、塑料、橡胶等。

第三部件103的顶部与第二部件102固定连接，在第三部件103中形成分流室203。第四部件104与分流室203连接，在第四部件104中形成测量室204。第一部件101、第二部件102、第三部件103和第四部件104一起限定第一气流通道301、第二气流通道302以及第三气流通道303。其中，第一气流通道301将外部空间与分流室203连通，第二气流通道302将分流室203与第一储存室201连通，第三气流通道303将分流室203与第二储存室202连通，第三气流通道303流经测量室204。

第一储存室201的最大容积小于第二储存室202的最大容积，优选的，第一储存室201的最大容积是第二储存室202的最大容积的5％到30％。当同时拉伸第一部件101和第二部件102时，第二气流通道302的气体流量小于第三气流通道303的气体流量，如图1d所示，气流从外部空间经由第一气流通道301进入分流室203，气流的第一部分从分流室203经由第二气流通道302进入第一储存室201，气流的第二部分从分流室203经第三气流通道303进入第二储存室202。

第一储存室201收集气体中第一颗粒物，第二储存室202收集气体中第二颗粒物，其中第二颗粒物的平均粒径小于第一颗粒物的平均粒径，这是由于原本在进入第一气流通道301之前的气体中混合在一起的不同粒径的颗粒，进入第一气流通道301后气体的速度会增加，引起颗粒与气体的相对运动增加，进而颗粒可以因粒径的不同被分离开来，从而实现空气中大颗粒物与小颗粒物的分离。第二颗粒物经过测量室204时，测量室204测量流经其的气流中第二颗粒物的浓度。

进一步地，如图1c所示，在测量室204中可以设置光源401、与光源401相对的吸收光腔402、以及与光源401的照射方向成夹角的光电探测器403。光源401为LED阵列光源，能量分布均匀，可包括不同颜色的光源401。针对小颗粒物，红外光源是优选的，可以获得较高的灵敏度。从光源401发出的光经过测量室204中的颗粒物散射后，到达光电探测器403。吸收光腔402吸收光源401的直射光，以减少直射光对测量结果的不利影响。

在测量室204中，颗粒物的密度越高，从光源401发出的光经颗粒物散射后到达光电探测器403的光强度也越强。结果，光电探测器403的测量值表示测量室204中的浓度。由于在测量室204中主要俘获小颗粒物，因此，测量值主要表示小颗粒物的浓度。

具体的，第三部件103上开设有第一口501、第二口502和第三口503，第一口501与第二口502相对设置，第三口503与第二口502错开设置，优选的，第三口503设置于第三部件103的一侧上方。第一部件101上开设有与第二口502相对设置的第四口504。第四部件104上开设有第五口505和第六口506，第五口505与第三部件103的第三口503相对设置。分流室203经第二口502和第四口504与第一储存室201连通，经第三口503和第五口505与测量室204连通。测量室204经第六口506与第二储存室202连通。第一至第六口的数量不限，可根据具体需求设置，例如第一口501和第二口502各设置两个，其他口均为一个。通过设置第一口501直径W与第一口501和第二口502之间的距离D的比例可调节气流的分流。优选的，第一口501直径W比第二口502的直径要小。

另外，还包括第四气流通道304和第五气流通道305，第五气流通道305将测量室204与外部空间连接，第四气流通道304将第一储存室201与外部空间连通。具体的，第一部件101上开设有与外部空间连通的第七口507，第四部件104上开设有与外部空间连通的第八口508。

进一步的，第一部件的第四口504处设置有第一单向阀601，用于阻挡第一储存室201向分流室203方向的气流；第一部件101的第七口507处设置有第二单向阀602，用于阻挡外部空间向第一储存室201方向的气流；第四部件104的第八口508处设置有第三单向阀603，用于阻挡外部空间向测量室204方向的气流。

当然，可以理解的是，测量室不局限于测量第二颗粒物的浓度，在另一个实施例中，测量室包括第一测量室和/或第二测量室；第三气流通道303经第二测量室测量流经其的气流中的第二颗粒物的浓度；第二气流通道302经第一测量室测量流经其的气流中的第一颗粒物的浓度。

该颗粒物测量装置的测量过程为，当对第一部件101和第二部件102拉伸时，如图1d所示，第一储存室201和第二储存室202的容积增大，在气压作用下形成气流，气流经第一口501进入分流室203，第一单向阀601打开，第二单向阀602关闭，气流的第一部分经第二口502和第四口504进入第一储存室201内，第三单向阀603关闭，气流的第二部分经第三口503和第五口505进入测量室204，然后再经第六口506进入第二储存室202中，测量室204对流经其的气流进行测量。当对第一部件101和第二部件102压缩时，如图1e所示，第一储存室201和第二储存室202的容积减小，在气压作用下形成气流，第一单向阀601关闭，第二单向阀602打开，第一储存室201内的气体经第七口507排出，第三单向阀603打开，第二储存室202内的气体经第六口506进入测量室204后，一部分经第八口508排出，另一部分经第五口505、第三口503进入分流室203，并经第一口501排出。

优选的，当第五气流通道305的气流由测量室204流向外部空间时，第五气流通道的气流先流经测量室204的测量区即光散射区，然后再经第八口508排出，如此，测量室204在吸气过程和排气过程均对气流进行了颗粒物浓度测量，提高了测量精度。

由于在本发明的颗粒物测量装置中不需要使用风扇和电机等移动部件，因此可以减小测量装置的体积，减轻重量，降低成本，减少噪声，节省能耗，便携性好，提高可靠性，并且容易与手机等便携设备集成在一起。通过气流通道的设计可以分离不同粒径的颗粒物，使得测量室主要收集人们着重关心的小颗粒物，因此可以提高颗粒物测量装置的分辨率和测量精度。

进一步的，为提高操作便捷性和测量精度，还设置有复位部件。第一部件101和第二部件102受拉力作用时，其可伸缩结构拉伸，拉力减小后，拉伸的可伸缩结构在第二复位部件作用下收缩；或者，第一部件101和第二部件102受压力作用时，其可伸缩结构收缩，压力减小后，收缩的可伸缩结构在第二复位部件的作用下伸长。在本实施例中，在第二部件102的内壁上固定一固定板703。复位部件为第一弹簧701，第一弹簧701一端连接固定板703，另一端连接第一部件101和第二部件102的底板。第一弹簧701的数量不限，可以是一个或多个，设置方式也不限，可以是套设在第一部件101的外周上，也可以是如图1b所示直接设置在第一部件101的外部。当然，也可以不设置复位部件，由可伸缩结构自身的弹性进行复位或用外力控制第一部件101和第二部件102的伸缩。

当然，可以理解的是，为简化结构，如图1f和1g所示，可以不设置第七口507、第八口508、第一单向阀601、第二单向阀602和第三单向阀603，则该颗粒物测量装置的测量过程变为，当对第一部件101和第二部件102拉伸时过程不变，如图1f所示，第一储存室201和第二储存室202的容积增大，在气压作用下形成气流，气流经第一口501进入分流室203，气流的第一部分经第二口502和第四口504进入第一储存室201内，气流的第二部分经第三口503和第五口505进入测量室204，然后再经第六口506进入第二储存室202中，测量室204对流经其的气流进行测量。当对第一部件101和第二部件102压缩时，如图1g所示，第一储存室201和第二储存室202的容积减小，第一储存室201内的气体经第四口504和第二口502进入分流室203，并经第一口501排出，第二储存室202内的气体经第六口506、第五口505和第三口503进入分流室203，并经第一口501排出。

优选的，当第三气流通道303的气流由第二储存室202经测量室204流向外部空间时，第三气流通道303的气流先流经测量室204的测量区即光散射区，然后再经第五口505和第三口503进入分流室203，并经第一口501排出。如此，测量室204在吸气过程和排气过程均对气流进行了颗粒物浓度测量，提高了测量精度。

参照图2a、2b和2c，描述根据本发明的第二实施例的颗粒物测量装置。图2a示出颗粒物测量装置除去第二部件的外形图，图2b示出颗粒物测量装置吸气状态的示意性截面图，以及图2c示出颗粒物测量装置排气状态的示意性截面图。在第二实施例及随后实施例的附图中，为了简明起见，未示出测量室中用于光学检测的电子元件，例如测量室中的光源401、吸收光腔402和光电探测器403。可以理解，本发明的颗粒物测量装置实际上包含上述用于光学检测的电子元件。

本实施例提供的颗粒物测量装置的结构与第一实施例基本相同，不同之处在于，本实施例的颗粒物测量装置还包括调节结构，调节结构可根据气流速度调节第一口501与第二口502之间的距离D，以保证当气流速度变化时对气体中不同粒径的颗粒具有好的分离效果。

具体的，调节结构包括设置于第三部件103上的可伸缩结构。第三部件103具有顶部和底部，第一口501和第三口503设置在顶部上，第二口502设置在底部上。在本实施例中，第一部件101的顶部经由固定板703固定连接在第二部件102的内壁上，第三部件103的顶部与第二部件102固定连接。第三部件103的至少部分壁面为可伸缩结构，可伸缩结构可以为连续的，也可以为间断式的。第三部件103与第一部分101之间的连接部分为附加的可伸缩结构。第三部件103的底部可以相对固定板703上下运动。第一部件101的顶部为固定设置，以使得第一部件101的顶部和第一口501之间的相对位置保持不变，进而保证距离D的调节只是由于气体分子运动速度平均值的绝对值的变化引起，而不是由于第一部件101的顶部与第一口501的相对位置变化引起的。具体的，如图2a中所示，。该固定板703与第一部件101直接固连或者如图2a中所示通过连接件704连接。如此，保证当拉伸或压缩第一部件101和第二部件102时，第一部件101的顶部和第一口501之间的相对位置保持不变。

调节结构还包括第一调节杆801和第二调节杆802。第一调节杆801的一端与第三部件103的底部连接，另一端与第二部件102内壁面转动连接，例如通过铰链铰接于第二部件102内壁面上。第二调节杆802的一端与第三部件103的底部连接，另一端呈可运动状态的自由端且位于第三气流通道中，优选与第四部件104的第六口506相对设置。

当对第一部件101和第二部件102拉伸时，如图2b所示，颗粒物测量装置进行吸气动作，第二调节杆802的自由端受到自第六口506流出气流的冲击，第二调节杆802、第三部件103的底部以及第一调节杆801绕其转轴转动，例如如图所示逆时针转动，以改变第一口501与第二口502之间的距离D，并且，当第三气流通道中气流中的气体分子运动速度平均值的绝对值增加或减小时，距离D也增加或减小。当对第一部件101和第二部件102压缩时，如图2c所示，颗粒物测量装置进行排气动作，在气流作用下第二调节杆802、第三部件103的底部以及第一调节杆801绕其转轴反向转动并通过限位件806限制其继续转动。

另外，还包括有一端固定，另一端连接第二调节杆802的弹性件。优选的，弹性件为第二弹簧702，其一端连接固定板703，另一端连接第二调节杆802的自由端。

为提高调节精度，进一步的，第四部件104的第六口506处设置有第一管803，第二调节杆802上设置有第二管804，第一管803与第二管804相对设置，优选的，部分第一管803伸入第二管804内。

根据第二实施例的颗粒物测量装置的其他方面与根据第一实施例的颗粒物测量装置相同。

参照图3a、3b和3c，描述根据本发明的第三实施例的颗粒物测量装置。图3a示出颗粒物测量装置吸气状态的示意性截面图，图3b示出颗粒物测量装置排气状态的示意性截面图，以及图3c示出图3a中的线BB的截面图。

本实施例提供的颗粒物测量装置的结构与第二实施例基本相同，不同之处在于，第四部件104的第一管803和/或第二调节杆802的第二管804的至少部分壁面为可伸缩结构。例如如图3a中所示，第一管803的部分壁面为可伸缩结构，并且如图3c中所示，在第一管803与第二管804之间设置有至少一条连接筋805，使得第一管803能够与第二管804随动，进一步提高精确度。

具体的，当对第一部件101和第二部件102拉伸时，如图3a所示，第二管804向下运动，第一管803在连接筋805的带动下随之一起向下运动，当对第一部件101和第二部件102压缩时，如图3b所示，第二管102向上运动，第一管101在连接筋805的带动下随之一起向上运动。

根据第三实施例的颗粒物测量装置的其他方面与根据第二实施例的颗粒物测量装置相同。

参照图4a、4b和4c，描述根据本发明的第四实施例的颗粒物测量装置。图4a示出颗粒物测量装置除去第二部件的外形图，图4b示出颗粒物测量装置吸气状态的示意性截面图，以及图4c示出颗粒物测量装置排气状态的示意性截面图。

本实施例提供的颗粒物测量装置的结构与第二实施例类似的，还包括调节结构，调节结构可根据气流速度调节第一口501与第二口502之间的距离D，以保证当气流速度变化时对气体中不同粒径的颗粒具有好的分离效果。调节结构包括设置于第三部件103上的可伸缩结构，第二口502设置在第三部件103的底部。在本实施例中，第一部件101的顶部经由固定板703固定连接在第二部件102的内壁上，第三部件103的顶部与第二部件102固定连接。第三部件103的至少部分壁面为可伸缩结构，可伸缩结构可以为连续的，也可以为间断式的。第三部件103与第一部分101之间的连接部分为附加的可伸缩结构。第三部件103的底部可以上下运动，且保证当拉伸第一部件101和第二部件102时，第一部件101的顶部和第一口501之间的相对位置保持不变。调节结构还包括第一调节杆801和第二调节杆802。第二调节杆802的一端与第三部件103的底部连接，另一端呈可运动状态且与第四部件104的第六口506相对设置。第一调节杆801的一端与第三部件103的底部连接，与第二实施例不同之处在于，第一调节杆801的另一端与第二部件102内壁固连，例如如图4a中所示第一调节杆801通过紧固件807与第二部件102内壁固连。第一调节杆801至少部分设置为弹性杆。

当对第一部件101和第二部件102拉伸时，如图4b所示，颗粒物测量装置进行吸气动作，第二调节杆802的自由端受到自第六口506流出气流的冲击，弹性的第一调节杆801向下转动，并带动第二调节杆802以及第三部件103的底部一起向下转动，以改变第一口501与第二口502之间的距离D，并且，当第三气流通道中气流中的气体分子运动速度平均值的绝对值增加或减小时，距离D也增加或减小。当对第一部件101和第二部件102压缩时，如图4c所示，颗粒物测量装置进行排气动作，在气流作用下第二调节杆802、第三部件103的底部以及第一调节杆801反向转动并通过限位件806限制其继续转动。

根据第四实施例的颗粒物测量装置的其他方面与根据第二实施例的颗粒物测量装置相同。

参照图5a、5b和5c，描述根据本发明的第五实施例的颗粒物测量装置。图5a示出颗粒物测量装置的示意性截面图，图5b示出沿着图5a中的线CC的截面图，以及图5c示出沿着图5a中的线DD的截面图。

本实施例提供的颗粒物测量装置的结构与第四实施例基本相同，不同之处在于，如图5b所示，本实施例的颗粒物测量装置第三部件103的顶部设置有多个第一口501，多个第一口501的中心连线与第一调节杆801的延伸方向相垂直。如图5c所示，第三部件103的底部设置有多个第二口502，多个第二口502的中心连线与第一调节杆801的延伸方向相垂直。该结构能够保证多个第一口501与之相对的多个第二口502的距离D的数值之间在第三部件103的底部转动时相差较小，增加测量精度。

根据第五实施例的颗粒物测量装置的其他方面与根据第四实施例的颗粒物测量装置相同。

参照图6，描述根据本发明的第六实施例的颗粒物测量装置。图6示出颗粒物测量装置的示意性截面图。

本实施例提供的颗粒物测量装置的结构与第一实施例基本相同，不同之处在于，本实施例的颗粒物测量装置还包括调节结构，调节结构可根据气流速度调节第一口501与第二口502之间的距离D，以保证当气流速度变化时对气体中不同粒径的颗粒具有好的分离效果。

具体的，调节结构包括设置于第三部件103上的可复位的可伸缩结构，第二口502设置在第三部件103的底部上。在本实施例中，第一部件101的顶部经由固定板703固定连接在第二部件102的内壁上，第三部件103的顶部与第二部件102固定连接。第三部件103的至少部分壁面为可复位的可伸缩结构，可复位的可伸缩结构可以为连续的，也可以为间断式的。第三部件103与第一部分101之间的连接部分为附加的可伸缩结构。第三部件103的底部可以上下运动，且保证当拉伸或压缩第一部件101和第二部件102时，第一部件101的顶部和第一口501之间的相对位置保持不变。

进一步，调节结构还包括限位结构，用于限制第一口501与第二口502之间的距离D大于预定距离，即，防止第一口501与第二口502之间的距离过近。在一个优选实施例中，如图6所示，限位结构包括限位杆1031，限位杆1031的一端与第三部件103的刚性结构的内壁连接，另一端距离第三部件103的底部有一定的距离，当进行排气时，限位杆1031与第三部件103的底部可以抵接以限制底部的继续运动。

当从第一口501流向底部的气流中气体分子运动速度平均值的绝对值增加或减小时，距离D也增加或减小，当气体分子运动速度平均值的绝对值约为零时，可复位的可伸缩结构使得距离D保持约为一个常量。由于可伸缩结构可复位，因此省去了实施例二至五中的第一调节杆和第二调节杆，进一步简化结构。

参照图7a和7b，描述根据本发明的第七实施例的颗粒物测量装置。图7a示出颗粒物测量装置吸气状态的示意性截面图，图7b示出颗粒物测量装置排气状态的示意性截面图。

本实施例提供的颗粒物测量装置的结构与第六实施例基本相同。在本实施例中，第三部件103的顶部与第二部件102固定连接。本实施例的不同之处在于，第三部件103的壁面为刚性结构。第一部件101的顶部经由固定板703固定连接在第二部件102的内壁上和/或第一部件101的顶部经由第三部件103的壁面与第二部件102固定连接。第三部件103的底部经弹性结构与第三部件的内周面连接或者底部的至少部分结构具有弹性，以使得底部可上下活动。可选地，第三部件103的底部至少一部分由可复位的可伸缩的橡胶制成，第二口502设置在底部上，进一步简化了结构。

第三部件103内也设置有用于限制第一口501与第二口502之间的距离D大于预定距离的限位结构，防止第一口501与第二口502之间的距离过近。在一个优先实施例中，如图7a和7b所示，限位结构包括设置于第三部件103内周壁上的档杆1032，当进行排气时，第三部件103的底部与档杆1032抵接以限制底部的继续运动。

当从第一口501流向底部上的气流中气体分子运动速度平均值的绝对值增加或减小时，距离D也增加或减小，当气体分子运动速度平均值的绝对值约为零时，可复位的可伸缩结构使得距离D保持约为一个常量。

可以理解的是，本发明不局限于上述的颗粒物测量装置，在可选的实施例中，将上述颗粒物测量装置的测量室去除，用作颗粒物分离装置使用，并结合其他测量手段实现颗粒物浓度的测量。

上述实施例只是本发明的举例，尽管为说明目的公开了本发明的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附的权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的。因此，本发明不应局限于实施例和附图所公开的内容。

Claims (31)

1.一种颗粒物分离装置，其特征在于，包括：

分流室；

第一部件和第二部件，所述第一部件和第二部件均呈中空结构，在所述第一部件中至少部分地形成第一储存室，在所述第二部件中至少部分地形成第二储存室；

第一气流通道，将外部空间与所述分流室连通；

第二气流通道，将所述分流室与所述第一储存室连通；

第三气流通道，将所述分流室与所述第二储存室连通；

其中，所述第一部件和第二部件的至少部分壁面为可伸缩结构，使得所述第一储存室和所述第二储存室的容积均可被压缩和/或扩充，以产生气流，并且，在至少预定时间内所述第二气流通道的气体流量小于所述第三气流通道的气体流量，所述第一储存室用于收集第一颗粒物，所述第二储存室用于收集第二颗粒物，所述第二颗粒物的平均粒径小于所述第一颗粒物的平均粒径。

2.根据权利要求1所述的颗粒物分离装置，其特征在于，所述第一储存室的最大容积小于所述第二储存室的最大容积。

3.根据权利要求2所述的颗粒物分离装置，其特征在于，所述第一储存室的最大容积是所述第二储存室的最大容积的5％到30％。

4.根据权利要求1所述的颗粒物分离装置，其特征在于，所述第一部件套设于所述第二部件之内；

在所述第一部件的外壁与所述第二部件的内壁之间至少部分地形成所述第二储存室。

5.根据权利要求1所述的颗粒物分离装置，其特征在于，还包括第三部件，所述第三部件的至少一部分与所述第一部件固定连接，在所述第三部件中形成所述分流室；

所述第三部件上开设有第一口、第二口和第三口；

所述分流室经所述第二口与所述第一储存室连通，所述第三口形成所述第三气流通道的至少一部分。

6.根据权利要求5所述的颗粒物分离装置，其特征在于，所述第一口与所述第二口相对设置，所述第三口与所述第一口错开设置。

7.根据权利要求5所述的颗粒物分离装置，其特征在于，所述第一口与所述第二口之间具有预定距离；

还包括调节结构，用于根据气流速度调节所述预定距离。

8.根据权利要求7所述的颗粒物分离装置，其特征在于，所述预定距离至少在预定时间内正比于流出所述第一口的气体分子运动速度平均值的绝对值。

9.根据权利要求7所述的颗粒物分离装置，其特征在于，所述第三部件具有顶部和底部，所述顶部设置所述第一口和所述第三口，所述底部设置所述第二口，所述调节结构包括设置于所述第三部件上的可复位的可伸缩结构。

10.根据权利要求9所述的颗粒物分离装置，其特征在于，所述调节结构还包括限位结构，用于限制所述第一口和所述第二口之间的距离大于预定距离。

11.根据权利要求9所述的颗粒物分离装置，其特征在于，

所述调节结构还包括第一调节杆和第二调节杆，所述第一调节杆的一端与所述第三部件的所述底部连接，另一端与所述第二部件内壁面转动连接，所述第二调节杆的一端与所述第三部件的所述底部连接，另一端是自由端，呈可运动状态并位于所述第三气流通道中；

还包括一端固定于所述第二部件内壁面，另一端连接所述第二调节杆的所述自由端的弹性件。

12.根据权利要求9所述的颗粒物分离装置，其特征在于，所述调节结构还包括第一调节杆和第二调节杆，所述第一调节杆的一端与所述第三部件的所述底部连接，另一端与所述第二部件内壁面连接，所述第一调节杆至少部分为弹性杆，所述第二调节杆的一端与所述第三部件的所述底部连接，另一端呈可运动状态并位于所述第三气流通道中。

13.根据权利要求9至12任一项所述的颗粒物分离装置，其特征在于，所述第一部件的顶部为固定设置，以使得所述第一部件的顶部和所述第一口之间的相对位置保持不变。

14.根据权利要求7所述的颗粒物分离装置，其特征在于，所述第一部件的至少一部分经由固定板固定连接在所述第二部件上。

15.根据权利要求11或12所述的颗粒物分离装置，其特征在于，所述预定距离至少在预定时间内正比于流经所述第三气流通的气体分子运动速度平均值的绝对值。

16.根据权利要求11或12所述的颗粒物分离装置，其特征在于，所述第三气流通道中设置有第一管，所述第一管的第一端与所述分流室连通，所述第二调节杆上设置有第二管，所述第一管的第二端与所述第二管相对设置。

17.根据权利要求16所述的颗粒物分离装置，其特征在于，所述第一管和/或所述第二管的至少部分壁面为可伸缩结构；

所述第一管与所述第二管之间设置至少一条连接筋。

18.根据权利要求11或12所述的颗粒物分离装置，其特征在于，所述第三部件的所述底部设置有多个第二口，所述多个第二口的中心轴线与所述第一调节杆的延伸方向相垂直；

所述第三部件的顶部设置有与所述多个第二口相对的多个第一口。

19.根据权利要求1所述的颗粒物分离装置，其特征在于，还包括复位部件；

所述第一部件和所述第二部件受拉力作用时，其可伸缩结构拉伸，拉力减小后，拉伸的所述可伸缩结构在所述复位部件作用下收缩；或者，所述第一部件和所述第二部件受压力作用时，其可伸缩结构收缩，压力减小后，收缩的所述可伸缩结构在所述复位部件的作用下拉伸。

20.根据权利要求1所述的颗粒物分离装置，其特征在于，还包括：

第一单向阀，用于阻挡所述第一储存室流向所述分流室方向的气流。

21.根据权利要求1所述的颗粒物分离装置，其特征在于，还包括：

第四气流通道，将所述第一储存室与外部空间连通。

22.根据权利要求1所述的颗粒物分离装置，其特征在于，还包括：

第二单向阀，用于阻挡外部空间流向所述第一储存室方向的气流。

23.根据权利要求1所述的颗粒物分离装置，其特征在于，还包括：

第三单向阀，用于阻挡外部空间流向所述第二储存室方向的气流。

24.一种颗粒物测量装置，其特征在于，包括：

分流室；

第一部件和第二部件，所述第一部件和第二部件均呈中空结构，在所述第一部件中至少部分地形成第一储存室，在所述第二部件中至少部分地形成第二储存室；

第一气流通道，将外部空间与所述分流室连通；

第二气流通道，将所述分流室与所述第一储存室连通；

第三气流通道，将所述分流室与所述第二储存室连通；

测量室，所述测量室用于测量第一颗粒物和/或第二颗粒物的浓度；

其中，所述第一部件和第二部件的至少部分壁面为可伸缩结构，使得所述第一储存室和所述第二储存室的容积均可被压缩和/或扩充，以产生气流，并且，在至少预定时间内所述第二气流通道的气体流量小于所述第三气流通道的气体流量，所述第一储存室用于收集第一颗粒物，所述第二储存室用于收集第二颗粒物，所述第二颗粒物的平均粒径小于所述第一颗粒物的平均粒径。

25.根据权利要求24所述的颗粒物测量装置，其特征在于，所述测量室包括第一测量室和/或第二测量室；

所述第二测量室测量流经所述第三气流通道的气流中的所述第二颗粒物的浓度或测量所述第二储存室中的所述第二颗粒物的浓度；

所述第一测量室测量流经所述第二气流通道经的气流中的所述第一颗粒物的浓度或测量所述第一储存室中的所述第一颗粒物的浓度。

26.根据权利要求25所述的颗粒物测量装置，其特征在于，还包括第四部件，在所述第四部件中形成所述第二测量室。

27.根据权利要求25所述的颗粒物测量装置，其特征在于，还包括：第五气流通道，将所述第二测量室与外部空间连通。

28.根据权利要求27所述的颗粒物测量装置，其特征在于，当所述第五气流通道的气流由所述第二测量室流向所述外部空间时，所述第五气流通道的气流流经所述第二测量室的测量区。

29.根据权利要求26所述的颗粒物测量装置，其特征在于，所述第四部件上设置有第四单向阀，用于阻挡外部空间向所述第二测量室方向的气流。

30.根据权利要求25所述的颗粒物测量装置，其特征在于，所述第一测量室内和/或第二测量室内设置有光源和光电探测器，所述光源和所述光电探测器彼此成夹角以检测分别由第一颗粒物和/或第二颗粒物产生的散射光。

31.根据权利要求30所述的颗粒物测量装置，其特征在于，还包括与所述光源相对设置的吸收光腔，用于吸收所述光源的直射光。