CN108369176A - 用于测量废气的气溶胶粒子的方法和设备 - Google Patents

Abstract

一种粒子测量设备（500）包括：‑分配器单元（300），被布置成通过将第二分流（FG2）从输入流（FG0）分离来提供第一分流（FG1）和所述第二分流（FG2），‑粒子收集单元（100），用于通过使用第一过滤器（FIL1）从第一分流（FG1）收集粒子（P1），以及‑粒子监测单元（200），用于通过对由第二分流（FG2）携带的粒子（P1）进行充电而形成带电粒子（P2）并且通过收集带电粒子（P2）来提供电流（I_p(t)）。

Description

用于测量废气的气溶胶粒子的方法和设备

技术领域

所公开的实施例的方面涉及测量气溶胶粒子。

背景技术

可以使用气溶胶测量法例如以用于检查内燃机的废气中的气溶胶粒子的质量浓度是否低于预定的限制。例如，可以通过经由过滤器收集气溶胶粒子并且对过滤器进行称重以便确定所收集的粒子的总质量来测量气溶胶粒子的质量浓度。在称重后，可以通过将所收集的粒子的总质量除以引导通过过滤器的气体的总体积来计算平均粒子质量浓度。通过过滤器收集足够量的气溶胶粒子可能需要相对长的时间段，例如，几个小时。对过滤器进行称重可能需要手动工作，或可能需要使用昂贵的自动称重装备。

发明内容

一些变型可以涉及用于测量气溶胶粒子的设备。一些变型可以涉及用于测量气溶胶粒子的方法。

根据一个方面，提供了一种粒子测量设备，包括：

- 分配器单元，被布置成通过从输入流分离第二分流来提供第一分流和第二分流，

- 粒子收集单元，用以通过使用第一过滤器来从第一分流收集粒子，以及

- 粒子监测单元，用以通过对由第二分流携带的粒子进行充电来形成带电粒子，并且用以通过收集带电粒子来提供电流。

根据一个方面，提供了一种用于测量气溶胶粒子的方法，该方法包括：

- 通过使用分配器单元从输入流分离第二分流来提供第一分流和第二分流，

- 通过使用第一过滤器来从第一分流收集粒子，

- 通过对由第二分流携带的粒子进行充电来形成带电粒子， 以及

- 通过收集带电粒子来提供电流。

在权利要求中限定另外的方面。

由设备提供的电流可以指示输入流的气溶胶粒子的瞬时浓度。特别地，电流可以指示输入流的气溶胶粒子的瞬时有效表面积浓度。因此，该设备可以用于测量输入流的粒子的平均质量浓度，并且该设备还可以提供允许连续监测该浓度的电流。

通过收集带电粒子生成的初级电流可能非常弱。该设备可以包括例如用于测量初级电流的量值的静电计，并且该设备可以提供指示初级电流的量值的次级电流信号。次级电流信号可以是例如数字信号。次级电流信号可以被称为例如监测信号。监测信号可以基本上与初级电流信号成比例。

该设备可以用于检测气溶胶浓度的快速变化。监测信号的响应时间可以例如短于1秒，或者甚至短于0.1秒。

可以将监测信号记录在存储器中，使得所记录的监测信号与时间信息相关联。所记录的监测信号可以与一个或多个时间戳相关联。

该设备的收集单元可以用于测量在某个收集时间段期间放出的微粒物质的累积质量。在粒子收集时段期间，气溶胶粒子可以被捕获在收集单元的过滤器上。由过滤器收集的粒子的总质量可以通过重量分析方法确定，并且粒子的平均质量浓度可以通过将总质量除以在粒子收集时段期间引导通过过滤器的气体的总体积来确定。特别地，由过滤器收集的粒子的总质量可以通过在收集时间段之后对过滤器进行称重来确定。

可以记录监测信号，使得所记录的监测信号可以与根据在过滤器上捕获的粒子样本确定的一个或多个测量结果相关联。特别地，所记录的监测信号可以与在过滤器上收集的粒子的重量分析地测量的总质量相关联。所记录的监测信号可以与根据总质量确定的平均浓度相关联。

通过使用监测信号可以提高重量分析测量结果的可靠性。可以通过使用监测信号将重量分析测量结果分类为有效的或无效的。可以根据一个或多个有效的测量结果确定输出结果，使得无效的测量结果对输出结果没有贡献。

对监测信号的分析可以允许估计根据所收集的粒子样本确定的一个或多个测量结果的有效性和/或诊断值。通过对过滤器进行称重获得的测量结果可能例如由于对过滤器的错误处理而偏离真实值。监测信号可以例如用于检查重量分析测量结果的可靠性。可以将在几个测量时段之后获得的重量分析测量结果与监测信号进行比较，以便确定重量分析测量结果的变化是否与监测信号的变化相关。

例如，如果监测信号的分析指示异常行为，则可以中断涉及气溶胶测量的实验。例如，如果在预期基本上恒定的值的情况下监测信号指示信号变化，则可以中断实验。例如，如果在预期信号变化的情况下监测信号指示恒定信号，则可以中断实验。可以减小花费在失败的实验上的时间。基于监测信号评估实验的进展可以节省时间和成本。

附图说明

在以下示例中，将参考附图更详细地描述几个变型，其中：

图1通过示例的方式在横截面视图中示出了被连接以作为气溶胶测量系统的一部分而操作的粒子测量设备，

图2通过示例的方式在横截面视图中示出了粒子测量设备，

图3通过示例的方式在横截面侧视图中示出了测量设备的主管道的尺寸，

图4a通过示例的方式在横截面视图中示出了粒子测量设备的粒子监测装置的充电单元，

图4b通过示例的方式在横截面视图中示出了粒子监测装置，

图5通过示例的方式示出了粒子测量设备的控制系统，

图6通过示例的方式示出了测量值的形成，

图7通过示例的方式示出了用于操作粒子测量设备的方法步骤，

图8a通过示例的方式示出了分解的测量系统的单元，

图8b通过示例的方式示出了分解的测量系统的单元，

图8c通过示例的方式示出了分解的测量系统的单元，

图9a通过示例的方式示出了其中采样喷嘴不相对于流道的内壁突出的分配器，

图9b通过示例的方式在横截面侧视图中示出了可拆卸地附接到分配器的扩展单元，

图10a通过示例的方式在横截面视图中示出了粒子测量设备的粒子监测装置，

图10b通过示例的方式在三维视图中示出了用于粒子监测装置的充电空间和离子阱，

图10c通过示例的方式在横截面视图中示出了粒子监测装置，

图10d通过示例的方式示出了图10c所示出的粒子监测装置的横截面，

图10e通过示例的方式在横截面视图中示出了粒子监测装置的检测器，

图10f通过示例的方式示出了图10c所示出的粒子监测装置的侧视图，

图10g通过示例的方式示出了用于图10c所示出的粒子监测装置的盖，

图11通过示例的方式示出了粒子监测单元的电连接，

图12a通过示例的方式示出了在第一时间段内的电流信号的积分，以及在第二时间段内的电流信号的积分，

图12b通过示例的方式示出了在第一时间段期间收集的粒子的总质量，以及在第二时间段期间收集的粒子的总质量，

图13a通过示例的方式示出了在第一时间段内的电流信号的积分，在第二时间段内的电流信号的积分，以及在第三时间段内的电流信号的积分，

图13b通过示例的方式示出了在第一时间段期间收集的粒子的总质量、在第二时间段期间收集的粒子的总质量、在第三时间段期间收集的粒子的总质量，

图14a通过示例的方式示出了与过程指示符信号相关的电流信号，以及

图14b通过示例的方式示出了展现反常行为的电流信号。

具体实施方式

参考图1，气溶胶测量系统1000可以被布置成测量主气体PG0的气溶胶粒子P1。主气体PG0可以携带气溶胶粒子P1。气溶胶测量系统1000可以包括气溶胶测量设备500。气溶胶测量设备500可以将主气体PG0的气溶胶粒子P1收集到过滤器FIL1，并且气溶胶测量设备500可以连续地监测主气体PG0的气溶胶粒子的浓度。气溶胶测量设备500可以包括用于将粒子收集到过滤器FIL1的粒子收集单元100，并且气溶胶测量设备500可以包括用于连续监测浓度的监测装置200。

测量设备500可以布置成作为气溶胶测量系统1000的一部分来操作。主气体PG0可以被引导或容纳在气体管道DUC1中。

系统1000可以包括用于从主气体PG0分离气溶胶样本流FG0的采样喷嘴612。采样喷嘴612的孔口可以位于采样点POS0处。气溶胶测量系统1000可以包括采样线路610，其用以将气溶胶样本流FG0从气体管道DUC1引导至测量设备500。气溶胶样本流FG0也可以被称为例如输入流FG0。设备500可以包括流分配器单元300，其用以将输入流FG0划分成第一分流FG1和第二分流FG2。流分配器单元300也可以被称为例如分配器300。第一分流FG1可以被引导至过滤器FIL1，并且第二分流FG2可以被引导至监测装置200。

监测装置200可以包括充电单元CUNIT1，充电单元CUNIT1可以被布置成通过对由第二分流FG2携带的粒子P1进行充电来形成带电粒子P2。充电单元CUNIT1可以包括用于生成离子J1的离子源。离子J1可以通过与中性粒子P1交换电荷而形成带电粒子P2。离子源可以是例如电晕放电DSR1（图2）。充电单元CUNIT1可以包括用以生成电晕放电DSR1的电晕电极ELEC3。

监测装置200可以包括检测器DET1，其用以检测带电粒子P2所携带的电荷。检测器DET1可以提供电流I_p(t)，其可以与每单位时间由检测器DET1捕获的带电粒子的电荷基本上成比例。设备500可以包括用以测量电流I_p(t)的电流监测单元CMU1。电流监测单元CMU1可以包括例如用于测量从检测器DET1传导的电流I_p(t)的量值的静电计。电流I_p(t)可以从检测器DET1传导到电流监测单元CMU1。电流I_p(t)的量值可以指示由检测器DET1捕获的气溶胶粒子的瞬时有效表面积浓度。电流I_p(t)可以被解释为携带信号，该信号包括关于浓度的信息。电流I_p(t)也可以被称为电流信号I_p(t)。电流信号I_p(t)可以从检测器DET1发送到电流监测单元CMU1。

电流监测单元CMU1可以基于从检测器DET1获得的电流I_p(t)连续地提供监测信号S1(t)。电流监测单元CMU1可以基于测量的电流I_p(t)提供例如数字监测信号S1(t)。监测装置200可以提供监测信号S1(t)，该监测信号S1(t)指示由第二分流FG2携带的气溶胶粒子的瞬时浓度。

监测信号S1(t)也可以指示由样本流FG0携带的气溶胶粒子的瞬时浓度。监测信号S1(t)也可以指示主气体PG0中的气溶胶粒子的瞬时浓度。由第二分流FG2携带的气溶胶粒子的浓度可以与由输入流FG0携带的气溶胶粒子的浓度成比例。由第二分流FG2携带的气溶胶粒子的浓度可以与主气体PG0中的气溶胶粒子的浓度成比例。采样喷嘴612、322的尺寸和流FG1、FG2的气体流率可以被选择为使得由第二分流FG2携带的气溶胶粒子P1的浓度基本上等于主气体PG0中的气溶胶粒子的浓度。特别地，采样喷嘴612、322的尺寸和流FG1、FG2的气体流率可以被选择为使得由第二分流FG2携带的气溶胶粒子的尺寸分布基本上等于主气体PG0中的气溶胶粒子的尺寸分布。

气溶胶测量设备1000可以可选地包括稀释系统，其用于从自主气体PG0提取的样本流提供经稀释的输入流FG0。样本流可以可选地根据稀释比来稀释。稀释比可以是恒定的或者稀释比可以例如根据引导到稀释系统的废气的流率而变化。例如，发动机的废气可以被引导到恒定体积采样器的孔道使得在粒子排放实验期间稀释比可以例如根据发动机的输出功率而变化。

第一分流FG1的流率Q₁可以由泵PUMP1和/或阀680（图2）控制。气溶胶测量系统1000可以包括泵PUMP1，其用以将气流FG1汲取通过过滤器FIL1。设备500可以例如通过流体连接器CON1连接到样本线路610。设备500可以例如通过流体连接器CON2（直接或间接）连接到泵PUMP1。阀680可以是例如可控的磁阀。泵PUMP1和/或通过阀680可以是外部部件。设备500不需要包括泵PUMP1和/或通过阀680。系统1000可以包括泵PUMP1和/或阀680，使得设备500不包括所述泵PUMP1和/或所述阀680 。

设备500可以包括第二泵PUMP2，其用以将第二分流FG2汲取通过监测装置200。可以例如基于气流FG1的流率Q₁来控制第二分流FG2。

收集单元100的过滤器FIL1可以提供所收集的气溶胶粒子P1的样本。过滤器FIL1可以是可替换的部分。气溶胶测量设备500可以最初在没有过滤器FIL1的情况下被制造和提供。粒子可以在粒子收集时段期间被捕获到过滤器FIL1，并且过滤器FIL1可以在粒子收集时段之后从收集单元100去除。在每个粒子收集时段之前，可以将新过滤器安装到收集单元100。

在第二分流FG2已经被汲取通过泵PUMP2之后，第二分流FG2可以从出口290排出到例如设备500外部的环境空气中或通风管道中。

设备500可以可选地包括用于控制第二分流FG2的阀280。系统1000可以可选地包括用于控制第一分流FG1的阀680。

设备500可以可选地包括用于监测第一分流FG1的流率的传感器SEN1。设备500可以包括用于测量第一分流FG1的流率的传感器SEN1。

设备500可以包括电压源410，其用以为充电单元CUNIT1提供操作电力。设备500可以包括高电压源410，其用以向充电单元CUNIT1的电晕电极ELEC3提供高电压。

设备500可以可选地包括用户接口UIF1，其用于向用户提供信息和/或从用户接收用户输入。设备500可以包括框架401。框架401可以机械地支撑例如监测装置200和/或用户接口UIF1。

主气体PG0可以携带气溶胶粒子，气溶胶粒子可以由气溶胶粒子源SRC1提供。源SRC1可以是例如内燃机。内燃机可以使用例如天然气、合成气体、汽油、柴油、燃料油和/或乙醇作为在粒子排放测试期间的燃料。可以例如在发动机的气体清洁单元之前或者之后获得样本流FG0。气体清洁单元可以包括例如催化转换器和/或气体清洁过滤器。

气体管道DUC1可以是例如发动机SRC1的废气管道。管道DUC1可以是稀释系统的管道，其中气体PG0可以是例如发动机的稀释的废气。管道DUC1可以是例如恒定体积采样器的孔道（CVT孔道）。管道DUC1可以包括稀释的废气。源SRC1也可以是例如燃烧炉、焚化炉、流化床锅炉、工业过程单元或燃气轮机。气体管道DUC1可以是例如燃烧设施的烟气管道。在粒子收集时段期间，设备500可以可选地保持例如在加热的烤箱中，例如以便稳定凝结。

源SRC1可以可选地提供过程指示符信号P(t)。可以将监测器信号S1(t)与过程指示符信号P(t)进行比较，以便确定粒子源SRC1的操作参数的变化是否对应于监测器信号S1(t)的变化。可以将监测器信号S1(t)与过程指示符信号P(t)进行比较，以便确定监测器信号S1(t)是否与过程指示符信号P(t)相关。过程指示符信号P(t)可以例如指示燃料流率、到发动机的输入空气流率、发动机的操作温度、发动机的气缸的操作温度、催化转换器的操作温度、过滤器的操作温度、过程的操作温度、油门设定、发动机的阀定时、燃料馈送压力、耦合到发动机的测力计的旋转速度、发动机的转矩、从发动机到测力计转移的功率或添加剂的流率。气溶胶粒子源SRC1可以同时提供可以指示源SRC1的不同操作参数的多个过程指示符信号。

气溶胶测量设备1000可以可选地包括用于稀释样本流FG0的稀释系统。可以基于对从监测单元200获得的信号S1(t)的分析来确定和/或调整稀释比。可以基于电流信号I_p(t)来控制稀释比。例如，可以在粒子收集时段开始之前根据确定的值来设定稀释比。

参考图2，输入气流FG0可以携带气溶胶粒子P1。粒子P1可以是例如固体或液体粒子。气溶胶粒子P1的尺寸可以例如在5 nm到50 μm的范围内。包含粒子P1的输入气流FG0也可以被称为输入气溶胶流FG0。

分配器300可以通过从输入气流FG0采样第二分流FG2来提供第一分流FG1和第二分流FG2。气流FG0、FG1、FG2可以携带气溶胶粒子P1。第一分流FG1可以被引导至粒子收集单元100。第二分流FG2可以被引导至监测装置200。监测装置200的检测器DET1可以提供指示由输入气流FG0携带的气溶胶粒子P1的浓度的电流I_p(t)。设备500可以提供指示由第二分流FG2携带的气溶胶粒子P1的浓度的电流I_p(t)。设备500可以提供指示由第二分流FG2携带的气溶胶粒子P1的浓度的监测信号S1(t)。

分配器300可以包括用于从输入气流FG0分离第二分流FG2的次级采样喷嘴322。第二分流FG2可以通过第二管道320引导至监测装置200。喷嘴322还可以通过从输入气流FG0分离第二分流FG2来提供第一分流FG1。设备500可以包括用于将第一分流FG1引导至过滤器FIL1的主管道310。可以选择喷嘴322的尺寸和几何形状，使得第一分流FG1的粒子尺寸分布基本上等于输入流FG0的粒子尺寸分布。主流FG0可以具有流率Q₀。第一分流FG1可以具有流率Q₁。第二分流FG2可以具有流率Q₂。流率Q₀可以等于总和Q₁+Q₂。

设备500可以包括用于将气流FG2汲取通过监测装置200的泵PUMP2。当气溶胶粒子被过滤器FIL1收集时，泵PUMP2可以被布置成操作使得流率Q₂例如在流率Q₁的0.1％至10％的范围内。泵PUMP2可以被布置成操作使得流率Q₂在流率Q₁的1％至5％的范围内。泵PUMP2可以布置成操作使得流率Q₂在流率Q₁的1％至2％的范围内。

设备500可以被连接以作为气溶胶测量系统1000的一部分而操作。气溶胶测量系统1000可以包括例如样本线路610、阀680和泵PUMP1。泵PUMP1可以被布置成将第一分流FG1汲取通过过滤器FIL1。设备500可以例如通过使用连接器CON1、CON2连接在样本线路610和泵PUMP1之间。

设备500可以包括例如主管道310和次级管道320。主管道310可以包括例如直的部分POR1和圆锥形渐扩部分POR2。第一分流FG1可以被引导通过直的部分POR1并且通过渐扩部分POR2。分配器300可以包括次级采样喷嘴322。第二分流FG2可以被引导通过次级采样喷嘴322并且通过次级管道320到达监测装置200。分配器300可以进一步包括主管道310的至少一部分以及次级管道320的至少一部分。分配器300可以包括管道310、320和喷嘴322。

粒子测量设备500可以被连接以从样本线路610接收主流FG0。粒子测量设备500可以连接到泵PUMP1，以便将流FG1汲取通过设备500的收集单元100。收集单元100、监测装置200和分配器300可以彼此附接，使得设备500可以作为单个实体被手动操作。

设备500可以例如通过使用连接器CON1、CON2连接在样本线路610和泵PUMP1之间。设备500可以包括用于将分配器300连接到气溶胶测量系统1000的样本线路610的流体连接器CON1。可以通过打开连接器CON1将设备500与样本线路610分离。可以通过打开连接器CON2将设备500与泵PUMP1分离。连接器CON1和/或CON2可以是例如螺纹连接器、凸缘连接器或快速释放连接器。例如，分配器300可以包括螺纹部分，该螺纹部分可以被布置成作为连接器CON1而操作。例如，分配器300可以包括密封凸缘，该密封凸缘可以被布置成作为连接器CON1而操作。例如，分配器300可以包括快速释放配件CON1。如果需要的话，则连接器CON1、CON2可以可选地通过密封件SEAL1密封。

分配器300可以可拆卸地附接到收集单元100，例如以便允许容易地替换过滤器FIL1。

监测装置200可以可拆卸地附接到收集单元100、分配器300和/或框架401，例如以便允许容易地替换监测装置200。监测装置200的操作寿命可能例如由于污染、由于由检测器DET1捕获的粒子和/或由于电晕电极ELEC3的腐蚀而受到限制。

主流FG1可以从分配器300经由主管道310被引导至过滤器FIL1。次级流FG2可以从分配器300经由次级管道320被引导至监测装置200。次级管道320可以例如通过使用柔性管或通过使用金属管子来实现。管道310和/或320也可以是在固体件中形成的通道。管道310、320和次级喷嘴可以例如通过模制或3D打印而形成。

次级管道320可以例如通过流体连接器CON3连接到监测装置200。连接器CON3可以通过密封件SEAL1密封。次级管道320也可以永久地附接到监测装置200。

监测装置200可以具有有限的寿命。监测装置200可以是设备500的可替换部分。监测装置200可以例如通过流体连接器CON3连接到分配器300。监测装置200可以例如通过流体连接器CON4连接到泵PUMP2。

设备500可以包括用于保持过滤器FIL1 的过滤器保持器120。收集单元100可以包括过滤器保持器120以用于保持过滤器FIL1。

过滤器FIL1可以可选地由一个或多个支撑元件支撑。一个或多个支撑元件可以例如防止过滤器FIL1由于气流FG1所引起的压力差而弯曲。过滤器FIL1可以可选地由一个或多个过滤器盒元件支撑。

设备500可以包括一个或多个密封元件SEAL1，以用于在主管道310和过滤器保持器120之间形成基本上防泄漏的接头。

收集单元100可以被布置成将由第一分流FG1携带的粒子P1收集到过滤器FIL1。所收集的粒子的总质量可以在已经收集粒子之后通过重量分析方法来确定。所收集的粒子的总质量可以例如通过在测量时段之前和在测量时段之后对过滤器FIL1进行称重并且通过确定重量的变化来确定。在可燃粒子的情况下，所收集的粒子的总质量也可以通过燃烧粒子并且通过测量结果得到的重量变化来确定。可以在有或者没有可选的支撑元件的情况下对过滤器FIL1进行称重。

对过滤器FIL1进行称重可以提供关于所收集的粒子的总重量的重量分析测量结果。收集单元100可以被布置成进行操作，使得超过99％的第一分流FG1被引导通过过滤器FIL1。收集单元100可以被布置成进行操作，使得多于99.9％的第一分流FG1被引导通过过滤器FIL1。过滤器FIL1可以包括例如纤维和或多孔材料以收集气溶胶粒子。过滤器FIL1的材料可以是例如聚碳酸酯、聚苯乙烯、玻璃或烧结金属。过滤器FIL1可以被选择为使得例如多于99.5％的空气动力学直径为0.3 μm的粒子可以被过滤器FIL1收集。过滤器FIL1可以例如通过拦截、惯性撞击、扩散、重力沉降和/或静电收集来收集气溶胶粒子。

设备500可以包括用于监测第一分流FG1的流率的流量传感器SEN1。设备500可以可选地包括用以引起压力差的收缩部122，该压力差取决于第一分流FG1的流率Q₁。流量传感器的操作可以基于例如监测由流引起的压力差或温度变化。流量传感器SEN1可以是例如测量过滤器FIL1下游的压力的压力传感器。流量传感器SEN1可以是例如测量收缩部122上的压力差的压力差传感器。流量传感器SEN1可以是例如热质量流量传感器。流量传感器SEN1可以被布置成测量第一分流FG1的流率Q₁，或者流量传感器SEN1可以被布置成检测流率Q₁何时高于或低于预定限制。

参考图3，设备500的主管道310可以包括基本上直的部分POR1和圆锥形渐扩部分POR1。部分POR1、POR2可以是例如轴对称的。分配器300可以包括部分POR1、POR2。直的部分POR1可以具有内径D₁。圆锥形渐扩部分POR1可以在主管道310的出口端处具有内径D₂。直的部分POR1可以具有长度L₁。圆锥形渐扩部分POR1可以具有长度L₂。圆锥形渐扩部分POR1可以具有半锥角γ₂。

主管道310的内部尺寸可以符合例如在针对废气排放测量的技术标准或官方法规中限定的尺寸。特别地，主管道310的内部尺寸可以符合例如在2015年8月17日生效的CFR40的第40部分第N子部分第161-162页中限定的尺寸。CFR意指美利坚合众国的联邦法规汇编。

直径D₁可以例如基本上等于9mm。

直径D₂可以例如基本上等于39 mm。

长度L₁可以例如大于或等于24 mm，

长度L₂可以例如基本上等于67 mm。

半锥角 γ₂ 可以例如基本上等于12.5°。

主管道310的内表面可以由导电材料制成，例如，以便使到主管道310的内壁的粒子的静电收集最小化。特别地，主管道310的内表面可以由金属（例如不锈钢）制成。

主管道310也可以通过使用两个或更多个部件来实现，这两个或更多个部件可以可拆卸地彼此附接。例如，分配器300和扩展单元330可以一起形成主管道310（图9b）。

参考图4a和图4b，监测装置200可以包括充电单元CUNIT1和电荷检测器DET1。充电单元CUNIT1可以通过对由第二分流FG2携带的粒子P1的至少一部分进行充电来提供带电粒子P2。充电单元CUNIT1可以将流FG2的粒子P1的至少一部分转换为带电粒子P2。充电单元CUNIT1可以包括用于生成离子J1的电晕电极ELEC3。离子J1可以通过与中性粒子P1交换电荷而形成带电粒子P2。粒子的充电可以发生在充电单元CUNIT1的充电空间SPC1中。检测器DET1可以被布置成检测带电粒子P2的电荷。

电晕电极ELEC3可以被布置成通过电晕放电DSR1产生离子J1。电晕电极ELEC3可以与对电极ELEC0一起操作。电极ELEC3、ELEC0可以连接到高电压源410，使得电极ELEC3、ELEC0具有电压差U_C-U₀。电晕电极ELEC3和对电极ELEC0可以一起形成电场EF0，该电场EF0生成电晕放电DSR1。电场EF0的强度可以局部地超过被引导通过电极ELEC0、ELEC3之间的充电空间的气体的介电强度，使得可以在电晕电极ELEC3附近形成电晕放电DSR1。

电晕电极ELEC3可以是例如具有锐利尖端的导体。电晕电极可以是例如具有窄直径的裸露导线。电晕电极可以通过一个或多个绝缘体212电绝缘。电晕电极可以由一个或多个绝缘体212机械地支撑。电晕电极可以连接到高电压源410。电晕电极可以具有高电压U_C。装置200可以包括高电压源410以向电晕电极提供高电压U_C。对电极ELEC0可以具有例如电压U₀。

电荷检测器DET1可以提供电流I_p(t)，其与每单位时间由检测器DET1捕获的带电粒子的电荷成比例。检测器DET1可以收集流FG2的带电粒子P2。检测器DET1可以包括例如用于捕获带电粒子P2的粒子过滤器DFIL。过滤器DFIL可以被称为例如监测过滤器。过滤器DFIL可以是导电的或电绝缘的。过滤器DFIL可以被法拉第笼FARA1包围，或者过滤器DFIL的导电外层可以作为法拉第笼FARA1而操作。导电过滤器DFIL可以包括例如烧结导电粒子或导电纤维。法拉第笼FARA1和/或导电过滤器DFIL可以电流连接到电流监测单元CMU1。而且在由法拉第笼FARA1内的过滤器DFIL捕获的带电粒子P2不接触法拉第笼FARA1的情况下，可以通过使用法拉第笼FARA1和电流监测单元CMU1来检测由带电粒子P2携带的电荷。

可以通过电流监测单元CMU1测量电流I_p(t)的瞬时量值。电流监测单元CMU1可以提供指示电流I_p(t)的监测器信号S1(t)。电流监测单元CMU1可以根据电流I_p(t)提供监测器信号S1(t)。监测信号S1(t)可以基本上与电流I_p(t)成比例。监测信号S1(t)可以是例如数字信号或模拟信号。监测信号S1(t)可以指示被引导到监测装置200的粒子P1的瞬时浓度。电流监测单元CMU1可以包括例如用于测量电流I_p(t)的静电计。电流监测单元CMU1可以被布置成测量从检测器DET1传导到监测装置200的电接地GND的电流I_p(t)。检测器DET1可以与监测装置200的电接地GND电绝缘，使得电流监测单元CMU1可以测量从检测器DET1经由电流监测单元CMU1传导到电接地GND的电流I_p(t)。检测器DET1可以例如通过一个或多个绝缘体252支撑。

电接地GND可以具有电压U₀。电流监测单元CMU1可以被布置成保持检测器DET1的电压U_DET1接近电接地GND的电压U₀。在监测电流I_p(t)期间，可以保持检测器DET1的电压U_DET1接近电接地GND的电压U₀。检测器DET1的电压U_DET1和电接地的电压U₀之间的差（U_DET1-U₀）的绝对值可以例如小于10 V。

过滤器DFIL可以不可逆地收集粒子，使得粒子不被从检测器DET1释放回到气流中。检测器DET1可以在测量时段期间收集微粒，使得例如在测量时段期间小于所收集的粒子的质量的10％被从检测器DET1释放回到气流中。由检测器DET1收集的粒子可能最终污染和/或阻塞检测器DET1。如果需要的话，则检测器DET1可以被清洁或用干净的检测器替换。监测装置200可以可选地包括一个或多个接头JNT1，其可以被打开以便替换检测器DET1。

监测单元200可以可选地包括离子阱JTRAP1以从流FG2中去除离子J1。离子阱JTRAP1可以定位在充电单元CUNIT1的下游和检测器DET1的上游。离子阱JTRAP1可以从被引导到检测器DET1的第二分流FG2中去除离子J1的至少一部分。使用离子阱JTRAP1可以稳定电流I_p(t)。离子阱JTRAP1可以包括例如两个或更多个电极ELEC1、ELEC2以提供电场EF1，该电场EF1可以使离子J1偏转远离流FG2。电场EF1可以相对于穿过电极ELEC1、ELEC2的气流FG2的方向基本上横向。离子阱JTRAP1可以包括第一电极ELEC1和第二电极ELEC2。离子阱可以包括例如一对基本上平行的电极ELEC1、ELEC2。第一电极ELEC1可以具有第一电压U₁，并且第二电极ELEC2可以具有第二不同电压U₂。电极ELEC1、ELEC2可以耦合成电压差U₁-U₂以便生成电场EF1。电场EF1的量值和/或可以穿过电极ELEC1、ELEC2的空间的气流的速度被选择成使得带电粒子P2的（第一）合适部分可以穿过离子阱JTRAP1，并且使得离子J1的（第二）合适部分可以偏转远离流FG2。因此，带电粒子P2的大部分可以穿过离子阱JTRAP1到检测器DET1。通过选择电压差U₁-U₂可以选择可以穿过离子阱的粒子的较低截止尺寸。电压U₁和/或电压U₂可以由电压源420生成。

设备500可以包括泵PUMP2，以用于将次级气流FG2汲取通过监测器装置200。泵PUMP2可以是例如隔膜泵、活塞泵、回转式滑片泵或蠕动泵。被引导通过监测器装置200的次级气流FG2可以被排出例如到大气或到通风管道中。

泵PUMP2可以定位在检测器DET1的下游，使得在粒子P2被检测器DET1检测到之前，泵PUMP2不从次级气流FG2去除粒子。

设备500可以可选地包括用于控制次级气流FG2的流率Q₂的阀280。阀280可以是例如可控的磁阀。阀280可以定位在检测器DET1的下游。

设备500可以被布置成操作以使得通过第一泵PUMP1的流率等于通过过滤器FIL1的流率。

主气流FG1的流率Q₁可以由定位在过滤器FIL1下游的一个或多个部件调节。次级气流FG2可以被汲取通过检测器DET1，使得次级气流FG2不与过滤器FIL1下游的主气流FG1组合。保持次级气流FG2与主气流FG1分离可以有助于确保次级气流FG2不会对被汲取通过过滤器FIL1的流率Q₁造成误差。

图5通过示例的方式示出了粒子测量设备500的控制系统。设备500可以包括用于处理测量数据和/或用于控制设备500的操作的控制单元CNT1。设备500可以包括泵PUMP2以将次级流FG2汲取通过监测器装置200。设备500可以可选地包括阀280以控制次级流FG2。

设备500可以包括用于提供电流信号I_p(t)的检测器DET1。设备500可以包括电流监测单元CMU1以根据电流信号I_p(t)提供监测器信号S1(t)。设备500可以包括用于存储测量数据DATA1的存储器MEM1。数据DATA1可以包括例如测量信号I_p(t)和/或S1(t)。

设备500可以包括用于存储计算机程序PROG1的存储器MEM2。计算机程序PROG1可以包括计算机程序代码，该计算机程序代码被配置为当在至少一个数据处理器上执行时使得控制单元CNT1控制设备500的操作。计算机程序PROG1可以包括计算机程序代码，该计算机程序代码被配置为当在至少一个数据处理器上执行时引起对测量数据（例如信号I_p(t)、S1(t)）的处理。计算机程序PROG1可以包括计算机程序代码，该计算机程序代码被配置为当在至少一个处理器上执行时使设备500基于监测信号S1(t)提供用于开始和/或停止第一分流FG1的控制信号。

设备500可以可选地包括用于接收和/或发送数据的通信单元RXTX1。通信单元RXTX1可以将例如监测信号S1(t)发送到例如外部便携式计算机。通信单元RXTX1可以将例如监测信号S1(t)发送到例如系统1000的控制单元。通信单元RXTX1可以将例如监测信号S1(t)发送到例如因特网服务器。通信单元RXTX1可以例如通过使用无线传输、通过使用光缆和/或使用电缆来接收和/或发送数据。用于开始测量的命令和/或用于停止测量的命令可以经由通信单元RXTX1被传送到控制单元CNT1。计算机程序PROG1可以通过经由通信单元RXTX1接收数据来更新。计算机程序PROG1可以通过接收例如来自因特网服务器的数据来更新。

设备500可以可选地包括时钟CLK1以提供时间信息。监测信号S1(t)可以作为数据DATA1被记录在存储器MEM1中，使得记录的监测信号S1(t)与时间信息相关联。监测信号S1(t)可以作为时间t的函数S1(t)被记录在存储器MEM1中。数据DATA1可以是时间戳记的。

设备500可以可选地包括用于向用户提供信息和/或用于接收来自用户的用户输入的用户接口UIF1。用户接口UIF1可以包括例如显示器和一个或多个按键。用户接口UIF1可以包括例如触摸屏。用户接口UIF1可以被布置成显示例如电流I_p(t)的量值。接口UIF1可以被布置成提供电流（I_p(t)）的量值的可视指示。接口UIF1可以被布置成显示例如指示电流（I_p(t)）的量值的曲线。

单元100、200、300可以例如被定位在加热柜中靠近运转的发动机和/或靠近稀释系统。接口UIF1也可以远离单元100、200、300，例如使得接口UIF1可以位于人体工程学的和/或安全的位置。便携式计算机或移动装置（例如，智能电话）可以被布置成经由通信单元RXTX1与设备500通信，并且所述便携式计算机或移动装置可以被布置成作为接口UIF1来操作。

也可以以分布式方式处理由装置200测量的数据。例如，可以在单独的数据处理器中执行温度补偿、背景补偿和/或数据相关性分析。数据可以例如通过便携式计算机和/或通过使用因特网服务器来处理。

设备500可以可选地包括可再充电电池BAT1，例如用于为例如以下部件中的一个或多个提供操作电力：控制单元CNT1、高电压源410、充电监测单元CMU1和/或泵PUMP2。由于使用电池，设备500在设备500的操作期间不需要连接到电力线。在粒子收集时段之后，设备500可以与样本线路610断开，并且移动到远离样本线路610的位置。电池可以在远离采样线路610的位置被再充电。

设备500可以包括用于向电晕电极ELEC3提供操作电压U_C的高电压源410。设备500可以被布置成控制高电压源410的操作。

设备500可以可选地包括一个或多个加热元件HUNIT1。加热元件HUNIT1可以被布置成稳定电流监测单元CMU1的操作温度。加热元件HUNIT1可以布置成保持电流监测单元CMU1的操作温度基本恒定。

设备500可以包括流量传感器SEN1以监测第一分流FG1的流率。

设备500可以包括流量传感器SEN2以监测第二分流FG2的流率和/或监测检测器DET1的压力差。由于捕获到过滤器DFIL的粒子，检测器DET1的流阻在操作期间可能增加。第二分流FG2的流率Q₂可以取决于检测器DET1的流阻。设备500可以包括传感器SEN2以用于监测由检测器DET1引起的压力差。传感器SEN2可以是例如测量检测器DET1下游的压力的压力传感器。传感器SEN2可以是例如测量检测器DET1之上的压力差的压力差传感器。传感器SEN2可以是例如可以被布置成监测第二分流FG2的流率Q₂的流量传感器。传感器SEN2的操作可以基于例如监测由流FG2引起的压力差或温度变化。

设备500可以被布置成基于从传感器SEN2获得的信号来控制泵PUMP2，以便将流率Q₂保持在预定范围内。例如，设备500可以被布置成基于从传感器SEN2获得的信号来调整泵PUMP2的马达的旋转速度。

设备500可以被布置成检测何时检测器DET1的流阻超过预定限制。如果检测器DET1的流阻超过预定限制，则可以替换或清洁检测器DET1。设备500可以被布置成当检测器DET1的流阻超过预定限制时向用户提供指示。可以例如通过使用用户接口UIF1来提供该指示。

设备500可以可选地包括一个多个压力传感器以监测过滤器FIL1之上的压力差。压力差可能取决于由过滤器FIL1收集的粒子的量。压力差可以指示由过滤器FIL1收集的粒子的量。设备500可以被布置成记录作为时间的函数的过滤器FIL1之上的压力差。设备500可以布置成当过滤器之上的压力差超过预定值时向用户提供指示。设备500可以布置成当过滤器之上的压力差超过预定值时停止第一分流FG1。

充电单元CUNIT1可以被布置成操作以使得仅当通过充电空间SPC1的流率Q₂大于预定限制时才接通电晕放电。充电单元CUNIT1可以布置成操作以使得当气流FG2的气体流率Q₂小于预定限制时切断电晕放电。可以基于流FG2的流率Q₂控制电压源410。当基于流FG1的流率Q₁来控制流FG2时，也可以基于流率Q₁来控制电压源410。

监测信号S1(t)可能例如由于电流监测单元CMU1的操作温度的变化、由于电晕电极ELEC3的腐蚀和/或由于流道的污染而漂移。设备500可以布置成至少部分地补偿温度、腐蚀和/或污染对监测信号S1(t)的影响。

监测装置200的操作温度可能对监测信号有影响。特别地，即使当到监测装置200的粒子流保持不变时，电流监测单元CMU1的操作温度的变化也可能引起监测信号的变化。

设备500可以被布置成稳定电流监测单元CMU1的操作温度。

设备500可以被布置成监测监测装置200的操作温度。设备500可以可选地包括温度传感器SEN3以用于监测电流监测单元CMU1的操作温度TEMP₂₀₀。

设备500可以包括被布置成加热电流监测单元CMU1的加热元件HUNIT1。设备500可以被布置成例如基于从温度传感器SEN3获得的温度信息TEMP₂₀₀来控制加热元件HUNIT1。

电压源410可以将电力馈送到电晕电极ELEC3。电压源410和电晕放电DSR1可以将电力转换成热量。电流监测单元CMU1可以定位得靠近电压源410和/或靠近电晕电极ELEC3。电压源410和电晕放电DSR1的操作可能对电流监测单元CMU1的操作温度有影响。电晕放电DSR1可以具有其中电晕放电DSR1正在操作的第一操作状态，和其中电晕放电DSR1没有在操作的第二操作状态。电压源410可以具有其中电晕放电DSR1正在操作的第一工作操作状态和其中电晕放电DSR1没有在操作的第二停用操作状态。设备500可以包括被布置成加热电流监测单元CMU1的加热元件HUNIT1。设备500可以布置成基于电晕放电的操作状态来控制加热元件HUNIT1。设备500可以被布置成基于电压源410的操作状态来控制加热元件HUNIT1。设备500可以被布置成控制加热元件HUNIT1，以便在电压源410的操作状态变化时保持监测装置200的电力消耗基本恒定。电压源410可以具有第一加热功率，电晕放电DSR1可以具有第二加热功率，并且加热元件HUNIT1可以具有第三加热功率。设备500可以被布置成控制加热元件HUNIT1，以便在电压源410的操作状态变化时保持所述加热功率的总和基本恒定。

设备500可以被布置成基于从温度传感器SEN3获得的温度信息来补偿操作温度对监测信号的影响。设备500可以被布置成提供温度补偿的监测信号S1(t)。设备500可以包括存储器，该存储器包括预定的温度补偿数据。设备500可以被布置成通过使用关于测量的操作温度的信息并且通过使用温度补偿数据来根据电流I_p(t)提供温度补偿的监测信号S1(t)。

在实施例中，可以制造多个相同的监测装置200。可以针对每个单独的监测装置200单独确定温度补偿数据。每个单独的监测装置200可以与和所述监测装置200相关联的温度补偿数据相关联。与第一监测装置200相关联的温度补偿数据可以不同于与第二监测装置200相关联的温度补偿数据。当第一监测装置200用第二监测装置200替换时，与第二监测装置200相关联的温度补偿数据可以被存储在设备500的存储器中。温度补偿数据可以是例如基于第二监测装置200的标识码从因特网服务器检索的。第二监测装置200还可以包括用于存储与第二监测装置200相关联的预定温度补偿数据的存储器。温度补偿数据还可以通过使用用户接口UIF1而被手动输入到设备500的存储器。

可以例如通过使用背景信号值S_REF补偿由装置200提供的监测信号S1(t)。背景信号值S_REF可以通过实验确定，例如，通过在其中通过检测器DET1的流FG2为零的情况下测量检测器DET1的电流信号I_p(t)。流FG2可以例如通过关闭阀280而减少到零。在正常操作期间，流FG2的流率Q₂大于零。可以通过使用背景信号值S_REF根据在正常操作期间测量的电流信号I_p(t)来确定补偿的监测信号S1(t)。设备500可以被布置成通过使用背景信号值S_REF根据在正常操作期间测量的电流信号I_p(t)来确定补偿的监测信号S1(t)。

设备500可以被布置成通过在流FG2基本上等于零时的第一时间t_REF1测量电流I_p（t_R1）来测量第一背景信号值S_REF1。设备500可以被布置成在流FG2基本上等于零时的第二时间t_REF2测量第二参考值S_REF2。时间t_REF1可以例如在粒子收集时段T_tot开始之前，并且时间t_REF2可以在粒子收集时段T_tot结束之后。背景信号值S_REF2也可以不同于背景信号值S_REF1。

可以通过使用背景信号值S_REF1和S_REF2根据在正常操作期间测量的电流信号I_p(t)来确定补偿的监测信号S1(t)。

ΔS_REF表示信号S_REF1、S_REF2之间的变化（即，ΔS_REF= S_REF2-S_REF1）。可以基于变化ΔS_REF评估在正常操作期间测量的电流信号I_p(t)的有效性。如果变化ΔS_REF小于预定限制，则电流信号I_p(t)可以被确定为有效。如果变化ΔS_REF超过预定限制，则电流信号I_p(t)可以被确定为无效。

设备500可以被配置为通过使用一个或多个背景信号值S_REF1、S_REF2和/或通过使用温度信息根据测量的电流信号I_p(t)来确定补偿的监测信号S1(t)。

外部数据处理装置可以被配置为确定补偿的监测信号S1(t)。特别地，便携式计算机可以被配置为通过使用一个或多个背景信号值S_REF1、S_REF2和/或通过使用温度信息根据测量的电流信号I_p(t)来确定补偿的监测信号S1(t)。

可以基本上实时地或在粒子收集时间段T_tot结束之后确定补偿的监测信号S1(t)。电流监测单元CMU1可以提供可以指示电流I_p(t)的瞬时量值的辅助信号数据S_AUX(t)。随后可以通过使用关于背景信号值S_REF1、S_REF2的信息根据辅助信号数据S_AUX(t)来确定补偿的监测信号S1(t)。辅助信号数据S_AUX(t)可以可选地记录在存储器中，并且可以在粒子收集时间段T_tot结束之后根据辅助信号数据S_AUX(t)确定补偿的监测信号S1(t)。

图6通过示例的方式图示了测量信号的形成。

图6的最上面的曲线通过示例的方式示出了输入流FG0的气溶胶粒子的浓度C_p(t)的时间演变。C_p(t)表示实际质量浓度。粒子测量的目的可能是提供表示实际质量浓度C_p(t)的一个或多个测量值。

图6的从顶部起的第二条曲线示出了电流I_p(t)的时间演变。电流I_p(t)可以基本上与输入流FG0的气溶胶粒子的有效表面积浓度成比例。对于第一次近似，有效表面积浓度的时间变化可以提供针对质量浓度C_p(t)的时间变化的估计。

电流I_p(t)也可以取决于第二分流FG2的流率Q₂。电流I_p(t)可以基本上与流率Q₂成比例。在开始时间t₁之前以及在停止时间t₂之后，流率Q₂可以基本上等于零。在开始时间t₁之前以及在停止时间t₂之后，电流I_p(t)可以基本上等于零。第二分流FG2的流率Q₂在从开始时间t₁起的测量时间段T_tot期间以及在停止时间t₂之后可以保持基本恒定。

图6的从顶部起的第三条曲线示出了根据电流I_p(t)确定的监测信号S1(t)。监测信号S1(t)可以指示电流I_p(t)。监测信号S1(t)可以基本上与电流I_p(t)成比例。

图6的从顶部起的第四条曲线示出了通过过滤器FIL1的第一分流FG1的气体流率Q₁的时间演变。可以可选地基于检测的流率Q₁而开始和/或停止第二分流FG2。

通过过滤器FIL1的流可以在时间t₁开始并且在时间t₂停止。在开始时间t₁和停止时间t₂之间的时间段T_tot期间，通过过滤器FIL1的气体流率、即第一分流FG1可以基本恒定。

在第一分流FG1的流率Q₁增加到第一阈值LV1时，可以开始通过监测器装置200的流FG2。当第一分流FG1的流率Q₁降低到第二阈值LV2时，可以停止通过监测器装置200的流FG2。第二阈值LV2可以等于第一阈值LV1，或者第二阈值LV2可以低于第一阈值LV1以便提供滞后。

替代地，测量时段T_tot可以具有预定长度，并且停止时间t₂也可以基于开始时间t₁和预定长度T_tot来确定。

参考图6的从底部起的第二条曲线，在时间段T_tot期间由过滤器FIL1收集的粒子的总质量m_tot可以通过在测量时间段T_tot之后对过滤器FIL1进行称重来测量。总质量m_tot可以基本上等于乘积Q₁(t)·C_p(t)在时间段T_tot内的积分。

Q_ave,tot 可以表示在时间段T_tot期间第一分流FG1的平均气体流率。可以精确地控制和/或测量在时间段T_tot期间通过过滤器FIL1的流率Q₁，使得流率Q₁是已知的。被引导通过过滤器FIL1的总气体体积V_tot可以通过将已知（平均）气体流率Q_1,ave乘以时间段T_tot的长度来确定。

表示整个时间段T_tot的平均浓度C_ave,tot可以通过将总质量m_tot除以总气体体积V_tot来确定。

瞬时浓度值C₁(t)可以通过使用测量的电流信号I_p(t)根据平均浓度C_ave,tot来确定。

时间t_a和t_b可以表示测量时段T_tot内的任意时间。间隔T_ab可以表示从第一时间t_a到第二时间t_b的时间段。间隔T_ab可以短于测量时段T_tot。表示较短时间间隔T_ab的浓度值C_ab可以通过使用测量的电流信号I_p(t)根据平均浓度C_ave,tot来确定。

参考图6的最下面的曲线，可以在对过滤器FIL1进行称重之后，例如依照以下等式、根据平均浓度C_ave,tot以及根据测量的电流信号I_p(t)确定表示时间间隔T_ab的平均浓度C_ab：

其中，t₂-t₁表示测量时间段T_tot的长度，t_b-t_a表示间隔T_ab的长度，上部积分表示电流I_p(t)在时间段T_ab内的积分，并且下部积分表示电流信号I_p(t)在时间段T_tot内的积分。

间隔T_ab可以短于测量时间段T_tot。测量时间段T_tot可以包括间隔T_ab，即间隔T_ab可以是时间段T_tot的子时段。间隔T_ab可以被称为子时段T_ab。

可以通过使用测量的电流I_p(t)根据平均浓度C_ave,tot确定对在时间t_a处的瞬时浓度C_p(t_a)的估计C₁(t_a)：

等式（2）可以用于内插，即时间段T_tot可以包括时间t_a。等式（2）可以提供用于根据瞬时电流值I_p(t_a)计算瞬时浓度C_p(t_a)的估计C₁(t_a)的比例常数。

在实施例中，而且在从时间t₁到时间t₂的时间段不包括时间t_a时，可以通过使用所述比例常数来计算瞬时浓度C_p(t_a)的估计C₁(t_a)。换句话说，估计C₁(t_a)也可以通过外推来计算。

可以例如依照以下等式、根据质量m_tot以及根据测量的信号I_p(t)确定在子时段T_ab期间由过滤器FIL1收集的粒子的质量m_ab：

监测信号S₁(t)可以基本上与电流信号I_p(t)成比例。等式（1）、（2）和（3）中出现的电流信号I_p(t)也可以用监测信号S₁(t)替换。可以通过在等式（1）中用监测信号S₁(t)代替信号I_p(t)来计算平均浓度C_ab。可以通过在等式（2）中用监测信号S1(t)代替信号I_p(t)来计算估计C₁(t_a)。可以通过在等式（3）中用监测信号S1(t)代替信号I_p(t)来计算质量m_ab。

图7通过示例的方式示出了用于操作测量设备500的方法步骤。可以基于引导通过收集单元100的流率Q₁来控制到监测装置200的第二分流FG2。

第一分流FG1的流率Q₁的监测可以在步骤805中开始。

可以例如当流率Q₁增加到阈值LV1时开始第二分流FG2（步骤810）。

在步骤815中可以测量电流I_p(t)。可以可选地在步骤820中显示电流I_p(t)的量值。可以例如通过在显示器上显示曲线来显示电流I_p(t)的量值。

可以例如当流率Q₁降低到阈值LV2时停止第二分流FG2（步骤825）。

可以在可选步骤835中确定被引导通过过滤器FIL1的总气体体积V_tot。可以确定总气体体积V_tot，例如基于已知流率Q₁、基于已知开始时间t₁以及基于已知停止时间t₂来确定。

在步骤840中，可以通过对过滤器FIL1进行称重来确定由过滤器FIL1收集的粒子的总质量m_tot。

在可选步骤845中，可以通过将总质量m_tot除以总气体体积V_tot来计算粒子的平均浓度c_tot,ave。

在可选步骤850中，可以根据测量的电流信号I_p(t)以及根据总质量m_tot来计算平均浓度C_ab、瞬时浓度的估计C₁(t_a)和/或质量m_ab。

在可选步骤860中，可以确定测量的总质量m_tot的有效性。

设备500可以提供可以用于分析来自发动机或来自工业过程的粒子排放的测量数据。粒子排放可能与严重的经济和/或环境后果相关联。可以可选地保护记录在设备500的存储器中的信号免受篡改和/或擦除。可以例如通过由用户提供的一个或多个凭证来保护记录在存储器MEM1中的信号。凭证可以包括例如密码、RFID密钥和/或生物指示符。RFID意味着射频识别。设备500可以被布置成操作以使得更改或擦除所记录的数据导致在该设备的寄存器中写入附加记录。附加记录可以包括例如更改数据的时间以及更改数据的用户的身份。可以例如基于密码或RFID识别来确定用户的身份。

连续监测可以与过滤器的操作同步。例如，连续监测可以在被引导通过过滤器FIL1的气流FG1开始时开始，和/或连续监测可以在到过滤器的气流停止时停止。该设备可以包括流率传感器SEN1以用于检测被引导通过过滤器的气流何时开始和/或停止。可以基于粒子收集单元的气流FG1控制连续监测。设备500可以被布置成当开始收集单元100对粒子的收集时开始监测器装置200的操作。设备500可以布置成当停止收集单元100对粒子的收集时停止监测器装置200的操作。设备500可以布置成基于第一分流FG1的流率Q₁来控制泵PUMP2的操作和/或控制阀280的操作。设备500可以布置成当第一分流FG1的流率Q₁变得高于第一阈值时（即，在流率Q₁已经处于较低值之后）开始泵PUMP2的操作和/或打开控制阀280。设备500可以布置成当第一分流FG1的流率Q₁变得低于第二阈值时（在流率Q₁已经处于较高值之后）停止泵PUMP2的操作和/或关闭控制阀280。设备500可以被布置成基于过滤器FIL1下游的收集单元100的内部压力或流率Q₁来控制监测器装置200的操作。设备500可以包括流率传感器SEN1以用于监测第一分流FG1的流率和/或设备500可以包括压力传感器SEN1以监测过滤器FIL1下游的气体压力。流率传感器和/或压力传感器可以提供流率信号。设备500可以被布置成基于流率信号来控制监测器装置200的操作。基于流率信号来控制监测器装置200的操作可以提供例如以下优点中的一个或多个：监测器装置200的能量消耗可以最小化，监测器装置200的寿命可以最大化，和/或监测器装置200的污染可以最小化。

监测装置200可以用于检查所测量的粒子总质量的有效性。如果有效性检查指示所测量的粒子总质量无效，则可以再次执行在一定操作条件下执行的测量。

设备500可以用于例如测量从发动机SRC1的粒子排放。发动机可以根据第一测试程序来驱动。第一测试程序可以包括例如根据预定的序列调整发动机的控制信号（例如，油门位置）和/或发动机的负荷（即，输出功率）。该方法可以包括获得指示发动机SRC1的操作参数的过程指示符信号P(t)。发动机SRC1的操作参数可以是例如燃料消耗、旋转速度、功率控制信号（油门位置）或输出功率。

该方法可以包括：

- 在第一测试时段 T_tot,1期间根据第一测试程序操作发动机SRC1，

- 在第一测试时段T_tot,1期间将来自发动机SRC1的废气PG0的粒子P1收集到第一过滤器FIL1，

- 获得指示发动机SRC1的操作参数的过程指示符信号P(t)，以及

- 确定在第一测试时段T_tot,1期间测量的电流信号I_p(t)是否基本上对应于在第一测试时段T_tot,1期间获得的过程指示符信号P(t)。

所述确定可以包括例如检查电流信号I_p(t)的变化是否与过程指示符信号P(t)的变化在时间上一致。

所述确定可以包括例如检查电流信号I_p(t)的至少一个变化是否与过程指示符信号P(t)的至少一个变化在时间上一致。

所述确定可以包括例如计算电流信号I_p(t)和过程指示符信号P(t)之间的互相关性。

如果在第一测试时段T_tot,1期间测量的电流信号I_p(t)不对应于在第一测试时段T_tot,1期间获得的过程指示符信号P(t)，则可以中断将粒子收集到第一过滤器FIL1。

该方法可以包括如果在第一测试时段T_tot,1期间测量的电流信号I_p(t)不对应于在第一测试时段T_tot,1期间获得的过程指示符信号P(t)，则在第一测试时段T_tot,1之后执行附加测量。所述执行可以包括在第二测试时段T_tot,2期间根据第一测试程序来操作发动机SRC1，并且在第二测试时段T_tot,2期间将来自发动机SRC1的废气PG0的粒子P1收集到第二过滤器FIL2。

可以基于第一分流的流率来计算在粒子收集时段期间被引导通过过滤器的气体的总体积。可以例如通过在收集粒子之前和之后对过滤器进行称重来确定由过滤器收集的粒子的总质量。

手动或自动处理过滤器可能会导致各种类型的测量误差。例如，如果所收集的粒子的一部分在称重之前从过滤器落下，则所测量的过滤器FIL1的重量变化可以小于由过滤器FIL1收集的粒子的质量。例如，由于材料从过滤器FIL1蒸发掉，所测量的过滤器FIL1的重量变化可以小于由过滤器FIL1收集的粒子的质量。例如，由于过滤器FIL1的后续污染，所测量的过滤器FIL1的重量变化可以高于由过滤器FIL1收集的粒子的质量。例如，由于材料在过滤器FIL1上的凝结，所测量的过滤器FIL1的重量变化可以高于由过滤器FIL1收集的粒子的质量。

可以从收集的粒子样本确定一个或多个测量结果。可以对由过滤器FIL1收集的粒子样本进行称重和/或分析。可以对过滤器FIL1进行称重以便测量由过滤器FIL1收集的粒子的重量。例如，粒子样本的化学组成可以通过化学分析来确定。例如，可以通过使用扫描电子显微镜（SEM）或通过使用透射电子显微镜（TEM）来确定物品样本的粒子的结构。

监测信号S1(t)的分析可以指示例如在粒子收集时段期间粒子浓度是否显著变化。可以根据由监测器装置200提供的监测信号S1(t)确定一个或多个特征值。例如，可以根据监测信号S1(t)确定时间上的积分值。例如，可以根据监测信号S1(t)确定时间上的平均值。例如，特征值可以指示监测信号S1(t)的平均变化率。例如，特征值可以指示监测信号S1(t)的最大变化率。

可以提供所记录的监测信号S1(t)，使得所记录的监测信号S1(t)的一个或多个特征值可以与从收集的粒子样本确定的一个或多个测量结果相关联。

图8a至图8c通过示例的方式示出了气溶胶测量设备500的单元100、200、300可以如何彼此分离以便替换过滤器FIL1和/或以便替换监测单元200。测量准备可以包括例如替换过滤器FIL1和/或替换监测装置200。过滤器FIL1可以是可替换的部件和/或一次性部件。过滤器FIL1可以单独提供，并且过滤器FIL1可以在粒子收集时段之前被定位到设备500的过滤器保持器。在粒子收集时段之后，可以将过滤器FIL1从设备500去除以用于随后的称重。

参考图8a，监测装置200可以与分配器300分离以便替换监测单元。收集单元100可以与分配器300分离以便替换过滤器FIL1。

参考图8b，高电压源410、电流监测单元CMU1、控制单元CNT1、用户接口UIF1、电池BAT1和/或泵PUMP2可以附着到框架401。监测装置200可以例如通过打开连接器CON3和CON4而与分配器300分离。设备500可以包括用于将电晕电极ELEC3连接到高电压源410的连接元件PIN3。设备500可以包括用于将检测器DET1连接到电流监测单元CMU1的连接元件PIN4。

参考图8c，监测装置200可以可拆卸地或永久地附接到分配器300。监测装置200可以附接到分配器300的侧面。第一分流FG1可以从分配器300被引导通过扩展单元330而到过滤器FIL1。分配器300可以例如通过打开连接器CON5与扩展单元330分离。可以通过将扩展单元330与收集单元100分离来替换过滤器FIL1。

参考图9a，次级采样喷嘴322也可以与主管道310的内表面基本齐平。次级采样喷嘴322相对于主管道310的内表面的突出可以基本上等于零。

次级管道320的长度可以是小的。监测装置200可以可拆卸地或永久地附接到分配器300的侧面。监测装置200甚至可以集成在分配器300中。

参考图9b，主管道310可以通过使用两个或更多个部分来实现。设备500可以包括扩展单元330，扩展单元330可以可拆卸地附接到分配器300。第一分流FG1可以从分配器300被引导通过扩展单元330而到过滤器FIL1。扩展单元330可以包括部分POR1、POR2。分配器300和扩展单元330的组合可以包括部分POR1、POR2。分配器300和扩展单元330可以一起形成用于将主流FG1引导至过滤器FIL1的主管道310。分配器300和扩展单元330可以一起形成具有直的部分POR1和圆锥形渐扩部分POR2的主管道310。扩展单元330可以可拆卸地连接到分配器300。

参考图10a，监测装置200的充电单元CUNIT1可以具有电晕电极ELEC3和对电极ELEC0。充电单元CUNIT1可以包括由电极ELEC0、ELEC3限定的充电空间SPC1。充电空间SPC1也可以被称为例如充电体积或充电区。气流FG2和中性粒子P1可以经由入口通道CH1被引导到充电空间SPC1中。可以经由出口通道CH2从充电空间SPC1引导气流FG2和带电粒子P2。

电晕电极ELEC3和对电极ELEC0可以一起限定基本上半球形的充电空间SPC1。对电极ELEC0可以是基本上半球形的。对电极ELEC0可以具有基本上半球形的部分。对电极ELEC0可以具有基本上球形的表面以限定中空的半球。电晕电极ELEC3可以是具有暴露锐利尖端的导电元件。电晕电极ELEC3的尖端可以位于半球形充电空间SPC1的对称轴线上。尖端与电极ELEC0的半球形部分的每个点之间的距离可以基本上等于R₁。粒子的充电可发生在电晕电极ELEC3与对电极ELEC0之间的充电空间SPC1中。

由于电极侵蚀，电晕电极ELEC3的形状在操作期间可能会变化。基本上半球形的充电空间SPC1可以提供对称电场，这继而可以有助于在操作期间维持电晕电极ELEC3的对称形状。基本上半球形的充电空间SPC1可以使生成电晕放电所需的电力减小或最小化。半球形充电空间可以例如减小温度变化对粒子充电程度的影响。半球形充电空间可以例如减少气体流率变化对粒子充电程度的影响。半球形充电空间可以有助于在充电空间的表面附近提供足够的气体速度，以便使粒子到所述表面的沉积最小化。半球形形状可以减小粒子在充电空间SPC1中的驻留时间。半球形形状可以有助于提供快速的响应时间。粒子可以沿着不同的路径行进通过充电空间SPC1。第一路径可以靠近电晕电极ELEC3。第二路径可以靠近对电极ELEC0。靠近电晕电极ELEC3的离子J1的密度可以高于靠近对电极ELEC0的离子J1的密度。沿着第一路径行进的粒子可能在充电空间SPC1中具有较短的驻留时间，但是它们可能暴露于较高的离子密度。沿着第二路径行进的粒子可以在充电空间SPC1中具有第二较长的驻留时间，但是它们可能暴露于较低的离子密度。因此，半球形形状可以减小不同路径对带电粒子P2的最终充电程度的影响。

对电极ELEC0可以基本上不可透过气体以便限定传递通过充电空间SPC1的气流。对电极ELEC0可以基本上不可透过气流FG2的气体，以便确保基本上气流FG2的所有粒子均从通道CH1传递通过充电空间SPC1到通道CH2。出口通道CH2可以例如基本上平行于入口通道CH1。

对电极ELEC0可以具有内径R₁。对电极ELEC0的基本上半球形的部分可以包括用于将流FG2从入口通道CH1引导到充电空间SPC1的开口APE1。基本上半球形的对电极ELEC0可以限定用于将流FG2从入口通道CH1引导到充电空间SPC1的开口APE1。流FG2可以经由对电极ELEC0的开口APE1从入口通道CH1传递到充电空间SPC1。尺寸h₁可以表示半球形充电空间SPC1的边界的平面部分与开口APE1之间的距离。距离h₁可以例如大于内径R₁的0.3倍，以便防止粒子通过充电空间SPC1的直的行进路径。

电晕电极ELEC3可以具有基本上锐利的尖端。尖端的曲率半径可以例如小于0.2mm。电晕电极ELEC3的尖端和对电极ELEC0之间的距离可以基本上等于R₁。

气流FG2、带电粒子P2和离子J1可以从充电空间SPC1被引导到离子阱JTRAP1中。离子阱JTRAP1可以位于充电空间SPC1和检测器DET1之间。气流FG2和带电粒子P2可以从离子阱JTRAP1被引导到检测器DET1。

离子阱JTRAP1可以包括第一偏转电极ELEC1和第二偏转电极ELEC2。偏转电极ELEC1、ELEC2可以一起形成电场，该电场使离子J1的至少一部分偏转远离气流FG2。d_TRAP可以表示电极ELEC1、ELEC2之间的距离。L_TRAP可以表示离子阱JTRAP1的长度。

电极ELEC3、ELEC0之间的径向距离R₁可以是例如在1 mm至50 mm的范围内，有利地在2 mm至20 mm的范围内，并且优选地在3 mm至10 mm的范围内。使用小距离R₁可以提供更有效的对粒子P2的充电。当使用小距离R₁时，施加在电极ELEC3、ELEC0之间的电压差U_C-U₀可以减小。然而，如果距离R₁非常小，则充电空间SPC1可能因粒子P2而阻塞或短路。

偏转电极ELEC1、ELEC2之间的距离d_TRAP可以是例如在0.1 mm至2 mm的范围内，有利地在0.2 mm至1.0 mm的范围内，并且优选地在0.3 mm至0.8 mm的范围内。距离d_TRAP可以是例如小于半径R₁的20％。当使用小距离d_TRAP时，可以减小施加在偏转电极ELEC1、ELEC2之间的电压差U₂-U₁。然而，如果距离d_TRAP非常小，则通道CH2可能因粒子P2而阻塞或短路。长度L_TRAP可以是例如在2 mm到50 mm的范围内。

偏转电极ELEC1、ELEC2可以是例如基本上平面的。偏转电极ELEC1、ELEC2可以一起限定流道CH2。流道CH2可以从充电空间SPC1接收气流FG2、带电粒子P2和离子J1。流道CH2的输入可以定位得靠近充电空间SPC1。流道CH2的输入可以定位得靠近半球形充电空间SPC1的平面部分。电极ELEC2和电晕电极ELEC3之间的距离可以例如小于半径R₁的1.2倍。

气流FG2和带电粒子P2可以经由通道CH3从离子阱JTRAP被引导到粒子检测器DET1。粒子检测器DET1可以提供电流信号I_p(t)，电流信号I_p(t)可以基本上等于每单位时间由粒子检测器DET1捕获的电荷。

对电极ELEC0和/或偏转电极ELEC1可以处于相同的电位。对电极ELEC0和/或偏转电极ELEC1可以处于接地电位U₀。偏转电极ELEC1可以电流连接到对电极ELEC0。对电极ELEC0和/或偏转电极ELEC1可以实现在主体BLC0的表面上。对电极ELEC0和/或偏转电极ELEC1可以实现在导电主体BLC0的表面上。对电极ELEC0和/或偏转电极ELEC1可以例如通过机械加工由单个金属块形成。对电极ELEC0、偏转电极ELEC1、入口通道CH1和出口通道CH2可以通过机械加工由单个金属块形成。这可以提供极其坚固和稳定的结构。对电极ELEC0和/或偏转电极ELE3也可以例如通过模制或3D打印而形成。对电极ELEC0和/或偏转电极ELE3可以例如通过在电绝缘材料上沉积导电材料而形成。

电晕电极ELEC3和/或偏转电极ELEC2可以由支撑元件CVR1支撑。支撑元件CVR1可以是电绝缘的。支撑元件CVR1也可以被称为例如充电空间SPC1的盖。电极ELEC0和/或ELEC1可以电流连接到接触表面N1。电晕电极ELEC3可以电流连接到接触元件N3。偏转电极ELEC2可以电流连接到接触元件N2。电极ELEC2、ELEC3可以在盖CVR1的第一侧上，并且元件N2、N3可以在盖CVR1的第二侧上。元件N2、N3也可以从第一侧延伸通过盖CVR1到第二侧。元件N3、N2可以是例如金属短柱。电绝缘盖CVR1的平面表面可以部分地限定充电空间SPC1的半球形形状。盖CVR1可以具有基本上平面的表面，其可以部分地限定充电空间SPC1。盖CVR1的基本上平面的表面可以部分地限定半球形充电空间SPC1。

盖CVR1也可以支撑偏转电极ELEC2。盖CVR1的平面表面可以支撑偏转电极ELEC2。偏转电极ELEC2可以基本上平行于充电空间SPC1的平面部分。电极ELEC2可以例如通过在盖CVR1的表面上沉积导电材料或者通过在盖CVR1的表面上附接导电箔而实现。

偏转电极ELEC2的平面表面可以部分地限定流道CH2。盖CVR1可以与主体BLC0一起形成压力密闭密封件（pressure-tight seal）。盖CVR1可以使电晕电极ELEC3与导电主体BLC0电绝缘。盖CVR1可以使偏转电极ELEC2与导电主体BLC0电绝缘。

使用平面电极ELEC1、ELEC2可以提供简单且坚固的结构。在实施例中，离子阱JTRAP也可以通过使用非平面电极ELEC1、ELEC2、例如通过使用一对同心电极而实现。电极ELEC1、ELEC2可以是例如同心圆柱形电极。

SX、SY和SZ表示正交方向。

图10b在三维视图中示出半球形充电空间SPC1和离子阱JTRAP1。

参考图10c和图10e，粒子检测器DET1可以包括由法拉第笼FARA1包围的粒子过滤器DFIL。法拉第笼FARA1可以由一个或多个电绝缘体252a、252b支撑。电绝缘体252a、252b可以将法拉第笼FARA1与周围的导电结构电绝缘。特别地，电绝缘体252a、252b可以将法拉第笼FARA1与导电主体BLC0电绝缘。一个或多个电绝缘体252a、252b可以在检测器DET1和离子阱JTRAP1的出口通道CH3之间形成压力密闭密封件。检测器DET1可以可选地包括导电壳体253。导电壳体253可以形成法拉第笼FARA1的一部分。粒子过滤器DFIL可以是电绝缘的或导电的。粒子P2可以被粒子过滤器DFIL捕获。

粒子监测装置200可以包括用于与电极ELEC0、ELEC1、ELEC2、ELEC3和检测器DET1形成电流连接的一个或多个连接元件PIN1、PIN2、PIN3、PIN4。元件PIN1可以与电极ELEC0和ELEC1形成电流接触。元件PIN2可以与电极ELEC2形成电流接触。元件PIN3可以与电晕电极ELEC3形成电流接触。元件PIN4可以与检测器DET1的法拉第笼FARA1形成电流接触。元件PIN1可以被布置成接触接触元件N1。主体BLC0的表面的部分也可以作为接触元件N1操作。元件PIN2可以被布置成接触接触元件N2。元件PIN3可以被布置成接触接触元件N3。连接元件PIN4可以被布置成接触检测器DET1。连接元件PIN2、PIN3、PIN4可以是例如弹簧加载的导电引脚。

图10d示出了粒子监测装置200的沿着图3a中所示出的线A-A的横截面。POS3表示电晕电极ELEC3的位置。POS2表示接触元件N2的位置。POS4表示连接元件PIN4的位置。B_CH2表示流道CH2的位置。B_ELEC2表示偏转电极ELEC2的位置。

图10e示出了在检测器DET1已经与装置200分离时的检测器DET1。

图10f示出了粒子监测装置200的侧视图。偏转电极ELEC2可以位于盖CVR1的内侧。偏转电压U₂可以通过使用接触元件N2耦合到电极ELEC2。

设备500可以包括框架401，其可以支撑连接元件PIN1、PIN2、PIN3、PIN4。监测装置200可以安装到框架401，使得在电极ELEC2、ELEC3和连接元件PIN2、PIN3之间形成电连接。然而，有时元件N2和PIN2之间的连接可能会失败。粒子监测装置200可以可选地包括用于检查装置200是否正确安装到框架401的辅助接触元件N2b。接触元件N2b可以例如永久地连接到元件N2或连接到主体BLC0。

图10g示出了盖CRV1的外侧。偏转电极ELEC2可以具有弯曲的边缘，使得电极ELEC2的形状可以与半球形充电空间SPC1的形状匹配。电极ELEC2的边缘的曲率半径可以基本上等于半径R₁。电极ELEC2的边缘的曲率半径可以例如在半径R₁的0.9至1.1倍的范围内。弯曲的边缘可以提高离子阱JTRAP1的效率，可以稳定离子阱JTRAP1的操作，和/或可以有助于减小粒子监测装置200的外部尺寸。替代地，偏转电极ELEC2可以具有直的输入边缘（参见例如图10b）。

参考图4和图11，粒子监测装置200可以电连接到第一电压源410、第二电压源420和电流监测单元CMU1。第一电压源410可以提供电压U_C，电压U_C可以施加到电晕电极ELEC3以生成电晕放电。第一电压源410可以相对于电接地GND提供电压U_C。电接地GND可以具有电压U₀。对电极ELEC0可以连接到电接地GND。主体BLC0可以连接到电接地GND。主体BLC0可以例如通过连接元件PIN1而连接到电接地GND。

第二电压源420可以提供电压U₁，电压U₁可以施加到第一偏转电极ELEC1。第二电压源420还可以提供电压U₂，电压U₂可以施加到第二偏转电极ELEC2。电压U₁可以等于接地电压U₀。第一偏转电极ELEC1可以例如经由导电主体BLC0连接到电接地GND。

检测器DET1可以提供电流I_p(t)。电流监测单元CMU1可以包括用于测量从检测器DET1获得的电流I_p(t)的静电计。电流监测单元CMU1可以通过测量电流I_p(t)来提供监测信号S1(t)。

检测器DET1的法拉第笼FARA1可以具有电压U_DET1。

电压U_C可以例如经由连接元件PIN3连接到接触元件N3。电压U2可以例如经由连接元件PIN2连接到偏转电极ELEC2。电流信号I_p(t)可以例如经由连接元件PIN4耦合到电流监测单元CMU1。连接元件PIN4可以被布置成接触例如检测器DET1的导电壳体253的侧面。测量设备500可以包括例如用以将监测装置200紧固到测量设备的框架401的闩锁机构。监测装置200可以紧固到框架401，以便在元件PIN1和N1之间形成可释放的连接，以在元件PIN2和N2之间形成可释放的连接，以在元件PIN3和N3之间形成可释放的连接，和/或以在元件PIN4与检测器DET1之间形成可释放的连接。可以通过打开闩锁机构并且通过将监测装置200移动远离框架401来将装置200与元件PIN1、PIN2、PIN3、PIN4断开。框架401可以为元件PIN1、PIN2、PIN3和/或PIN4提供支撑。

测量设备可以可选地包括用于检查监测装置200是否正确地附接到框架401的接近度感测单元430。测量设备可以可选地包括用于检查元件PIN2和N2之间的电连接的电阻是否低于预定限制的接近度感测单元430。例如，设备500可以被布置成当装置200未正确地附接到框架401时防止高电压源410的操作。特别地，测量设备可以可选地包括用于检查监测装置200的离子阱JTRAP1是否正确地附接到框架401的接近度感测单元430。

监测装置200可以包括一个或多个辅助接触元件N2b，其用于测量在监测装置200的接触元件N2和连接元件PIN2之间形成的连接的电阻。接近度感测单元430可以被布置成例如基于连接元件PIN2b的电压而检测监测装置200的接近度。接近度感测单元430可以测量例如接触元件PIN2b的电压U_TEST。接触元件PIN2b可以被布置成接触接触元件N2b。接触元件N2b可以与元件N2电流连接。如果电压U_TEST等于电压U₂，则这可以指示元件PIN2正确地连接到接触元件N2。如果电压U_TEST不同于电压U₂，则这可以指示元件PIN2未正确连接到接触元件N2。

装置200可以包括接触元件（N2），其用于在电压源（420）和电极（ELEC2）之间形成电接触，其中装置200可以进一步包括辅助接触元件（N2b），其用于检查在所述电压源和所述电极之间是否形成适当的电连接。

该方法可以包括：

- 将监测装置200移动远离框架401，

- 将监测装置200附接回到框架401，以及

- 监测辅助连接元件PIN2b的电压，以便检查在装置200的电极和电压源之间是否形成适当的电连接。

装置200可以可选地包括加热元件HUNIT1，其用于在电晕放电DSR1没有在操作时加热装置200。

装置200可以包括用于将无粒子气流FG2从检测器DET1引导到泵PUMP2的通道CH4。泵PUMP2可以例如通过连接器CON4连接到通道CH4。

装置200可以用于检查重量分析测量结果的有效性。检查重量分析测量结果的有效性可以提高根据一个或多个重量分析测量结果确定的输出结果的可靠性和/或准确度。输出结果可以例如通过对两个或更多个有效的测量结果求平均而获得。可以通过拒绝无效测量结果使得无效测量结果对输出结果没有贡献来根据一个或多个重量分析测量结果确定输出结果。特别地，可以通过拒绝一个或多个无效测量结果使得无效测量结果对输出结果没有贡献来根据两个或更多个重量分析测量结果确定输出结果。

重量分析测量结果可以意味着通过重量分析测量获得的总质量m_tot和/或平均浓度C_ave,tot。可以通过在粒子收集时段T_tot之后对过滤器FIL1进行称重来确定总质量m_tot。随后可以根据总质量m_tot计算平均浓度C_ave,tot。

粒子排放实验可以涉及在几个小时期间根据测试序列运行气溶胶粒子源SRC1。粒子源SRC1可以是例如发动机。发动机SRC1可以向废气PG0生成气溶胶粒子。在第一粒子收集时段T_tot,1期间，可以通过将废气PG0的气溶胶粒子收集到第一过滤器FIL1而获得重量分析测量结果。执行粒子排放实验可能是昂贵的。如果在实验期间监测器信号S1(t)的分析已经指示实验很可能提供无效的重量分析测量结果，则可以中断粒子排放实验。如果监测器信号S1(t)的分析指示实验提供了无效的重量分析测量结果，则可以重复粒子排放实验。可以执行一个或多个附加实验，直到至少一个附加实验提供有效的重量分析测量结果为止。该方法可以包括获得一个或多个附加重量分析测量结果，直到有效重量分析测量结果的数量大于或等于预定限制为止。

设备500的收集单元100可以在第一测量时间段T_tot,1期间包括第一过滤器FIL1。第一过滤器FIL1可以用第二过滤器FIL2替换以获得第二重量分析测量结果。收集单元100可以在第二测量时间段T_tot,2期间包括第二过滤器FIL2。

该方法可以包括：

- 在第一测量时间段（T_tot,1）期间将来自采样点（POS0）的粒子（P1）收集到第一过滤器（FIL1），

- 通过在第一测量时间段（T_tot,1）之后对过滤器（FIL1）进行称重来获得第一重量分析测量结果（m_tot,1），

- 在第一测量时间段（T_tot,1）期间测量电流信号I_p(t)，以及

- 通过分析在第一测量时间段（T_tot,1）期间测量的电流信号I_p(t)而将第一重量分析测量结果（m_tot,1）分类为有效或无效。

该方法可以包括：

- 在第二测量时间段（T_tot,2）期间将来自采样点（POS0）的粒子（P1）收集到第二过滤器（FIL2），

- 通过在第二测量时间段（T_tot,2）之后对过滤器（FIL2）进行称重来获得第二重量分析测量结果（m_tot,2），

- 在第二测量时间段（T_tot,2）期间测量电流信号I_p(t)，以及

- 通过分析在第二测量时间段（T_tot,2）期间测量的电流信号I_p(t)而将第二重量分析测量结果（m_tot,2）分类为有效或无效。

第一组重量分析测量结果可以包括第一结果（m_tot,1）和第二结果（m_tot,2）。该方法可以包括根据第一组的一个或多个有效结果确定输出结果。无效结果可以被省略。可以例如通过对有效结果求平均来确定输出结果。可以例如通过将曲线拟合到有效结果来确定输出结果。该方法可以包括如果第一结果（m_tot,1）和第二结果（m_tot,2）无效，则在附加测量时间段（T_tot,3）期间收集来自采样点POS0的粒子。在附加测量时间段（T_tot,3）期间可以将粒子收集到第三过滤器FIL3。可以通过在附加测量时间段（T_tot,3）之后对过滤器FIL3进行称重来获得第三重量分析测量结果m_tot,3。在时间段T_tot,1、T_tot,2、T_tot,3期间，可以由同一粒子源SRC1生成粒子，并且可以从同一位置POS0对粒子进行采样。对于第一近似，即使在其中粒子浓度可能展现显著变化的情况下，粒子的尺寸分布和/或组成也可以在不同实验期间保持基本上相似。

电流信号I_p(t)的分析可以包括例如确定在第一时间段（T_tot,1）期间测量的电流信号I_p(t)的平均值或积分是否对应于第一重量分析测量结果（m_tot,1）。

第一积分SUM1可以通过在第一测量时间段T_tot,1内对电流I_p(t)进行积分来获得。第二积分SUM2可以通过在第二测量时间段T_tot,2内对电流I_p(t)进行积分来获得。该方法可以包括检查比率SUM1/SUM2是否对应于比率m_tot,1/m_tot,2。例如，如果不满足以下条件，则第一结果m_tot,1和/或第二结果m_tot,2可以被确定为无效：

第一实验TEST1可以涉及在第一测量时间段T_tot,1期间将粒子收集到第一过滤器FIL1。第二实验TEST2可以涉及在第二测量时间段T_tot,2期间将粒子收集到第二过滤器FIL2。

图12a通过示例的方式示出了电流在第一测量时间段T_tot,1内的第一积分SUM1以及电流在第二测量时间段T_tot,2内的第二积分SUM2。图12b通过示例的方式示出了在时间段T_tot,1期间收集的粒子的总质量m_tot,1以及在时间段T_tot,2期间收集的粒子的总质量m_tot,2。在图12a和图12b所示出的示例中，比率SUM1/SUM2基本上对应于比率m_tot,1/ m_tot,2。这可以指示结果m_tot,1和m_tot,2是有效的。

图13a通过示例的方式示出了电流在第一测量时间段T_tot,1内的第一积分SUM1以及电流在第二测量时间段T_tot,2内的第二积分SUM2。图13b通过示例的方式示出了在时间段T_tot,1期间收集的粒子的总质量m_tot,1以及在时间段T_tot,2期间收集的粒子的总质量m_tot,2。在图13a和13b所示出的示例中，比率SUM1/SUM2大幅度偏离比率m_tot,1/ m_tot,2。这可以指示结果 m_tot,1和m_tot,2是无效的。该方法可以包括当早期实验TEST1、TEST2的结果m_tot,1和/或m_tot,2中的至少一个被确定为无效时，执行至少一个附加实验TEST3。SUM3表示电流在附加测量时间段T_tot,3内的第三积分SUM3。符号m_tot,3表示在附加时间段T_tot,3期间收集到过滤器FIL3的粒子的总质量。在图13a和图13b所示出的示例中，比率SUM2/SUM3基本上对应于比率m_tot,2/m_tot,3，并且结果m_tot,2和/或m_tot,3可以被确定为有效的。积分SUM1、SUM2、SUM3与结果m_tot,1、m_tot,2、m_tot,3的比较可以指示结果m_tot,1是无效的，并且结果m_tot,2和m_tot,3是有效的。

I_ave,1可以表示在第一测量时间段T_tot,1期间的电流信号I_p(t)的平均值。I_ave,2可以表示在第一测量时间段T_tot,1期间的电流信号I_p(t)的平均值。C₁可以表示根据总质量m_tot,1确定的平均浓度。C₂可以表示根据总质量m_tot,2确定的平均浓度。例如，如果不满足以下条件，则第一平均浓度C₁和/或第二浓度C₂可以被确定为无效：

电流信号I_p(t)的分析可以包括将监测器信号S1(t)与过程指示符信号P(t)进行比较。过程指示符信号P(t)可以指示粒子源SRC的操作参数。例如，过程指示符信号P(t)可以指示燃料流率、到发动机的输入空气流率、发动机的旋转速度、由发动机生成的转矩、发动机的输出功率、测力计的旋转速度、测力计的转矩、从发动机耦合到测力计的功率、发动机的操作温度、发动机的气缸的操作温度、催化转换器的操作温度、废气过滤器的操作温度、过程的操作温度、油门设定、发动机的阀定时、燃料馈送压力或添加剂的流率。

可以将监测器信号S1(t)与过程指示符信号P(t)进行比较，以便确定气溶胶粒子源SRC1的操作参数的变化是否对应于监测器信号S1(t)的变化。可以将监测器信号S1(t)与过程指示符信号P(t)进行比较，以便确定源SRC1的操作参数的变化是否与监测器信号S1(t)的变化在时间上一致。可以将监测器信号S1(t)与过程指示符信号P(t)进行比较，以便确定监测器信号S1(t)是否与过程指示符信号P(t)相关。该方法可以包括计算电流信号I_p(t)和第一过程指示符信号P(t)之间的互相关性，并且检查互相关性是否高于预定值。

如果监测器信号S1(t)和过程指示符信号P(t)之间的相关程度低于预定限制，则重量分析测量结果（m_tot,1）可以被确定为无效。

图14a通过示例的方式示出了在实验期间过程指示符信号P(t)的时间演变，以及在所述实验期间测量的电流信号I_p(t)的时间演变。粒子收集时段T_tot可以在时间t₁处开始，并且在时间t₂处停止。过程指示符信号P(t)可以在时间t_d处展现变化ΔP1。过程指示符信号P(t)可以指示例如内燃机SRC1的燃料馈送率或输出功率。发动机可以例如在时间t_c处启动，并且在时间t_c处停止。电流信号可以展现可以与过程指示符信号P(t)的变化ΔP1在时间上一致的变化ΔI。在图14a所示出的示例中，可以确定电流信号I_p(t)与过程指示符信号P(t)相关。

在实施例中，一个或多个过程指示符信号P(t)可以指示在第一测量时间段（T_tot,1）期间粒子浓度应该基本恒定。在该情况下，如果电流信号I_p(t)展现离电流信号I_p(t)的平均值I_ave,1的显著偏差，则重量分析测量结果（m_tot,1）可以被确定为无效。

符号I'_p(t)可以表示通过对电流信号I_p(t)进行低通滤波而获得的平滑信号。平滑信号I'_p(t)可以例如通过使用截止频率0.10Hz由电流信号I_p(t)形成。平滑信号I'_p(t)可以由电流信号I_p(t)形成，使得平滑信号I'_p(t)不包括频率低于0.1 Hz的频谱分量。该方法可以包括确定平滑信号I'_p(t)在第一测量时间段T_tot,1期间的任何时间t处是否偏离电流信号的平均值多于20％。例如，如果对于时间段T_tot,1期间的任何时间满足以下条件，则重量分析测量结果（m_tot,1）可以被确定为无效：

I_ave,1表示在第一测量时间段（T_tot,1）期间电流信号I_p(t)的平均值。

图14b通过示例的方式示出了其中经低通滤波的电流信号I'_p(t)展现不对应于过程指示符信号P(t)的反常变化ΔI_p的情形。反常变化ΔI_p可以发生在时间t_d处。在该示例中，过程指示符信号P(t)在从第一时间t_c到第二时间t_e的时间段期间可以基本恒定。所述时间段可以包括时间t_d。可以通过在从t₁到t₂的时间段T_tot期间将粒子收集到过滤器FIL1并且通过在时间段T_tot之后对过滤器FIL1进行称重来获得重量分析测量结果m_tot,1。例如，如果电流信号I_p(t)的所有显著变化（ΔI_p）均与从粒子源SRC1获得的至少一个过程指示符信号的变化在时间上一致，则结果m_tot,1可以被确定为有效。例如，如果从粒子源SRC1获得的所有过程指示符信号在包括时间t_d的时间段期间基本恒定，则结果m_tot,1可以被确定为无效。

如果变化ΔI_p与任何过程指示符信号P(t)均不相关，则这可以指示变化ΔI_p是由随机事件引起的。变化ΔI_p可能是例如在沉积在废气管道DUC1的表面上的粒子突然释放回到废气流PG0时引起的。尽管变化ΔI_p可能是由粒子浓度的真实增加引起的，但是所述变化ΔI_p还可能是由随机事件引起的，如果例如将使用结果m_tot,1 作为用于曲线拟合的数据点，则这可能导致错误的结论。电流I_p(t)的分析可以指示已经发生了反常事件。设备500可以被布置成向用户提供已经检测到反常事件的指示。

重量分析测量结果可以经受一次或多次测试。测试可以包括例如检查电流信号I_p(t)和过程指示符信号P(t)之间的相关程度、检查等式（5）的条件、和/或检查等式（6）的条件。例如，如果所有所述测试均指示重量分析测量结果有效，则重量分析测量结果可以被确定为有效。如果在所有所述测试中结果均被分类为有效，则重量分析测量结果可以被确定为有效。

在实施例中，监测装置200还可以布置成在不使用分配器300和粒子收集单元100的情况下监测输入流FG0的气溶胶粒子浓度。输入流FG0可以被直接引导至监测装置200。监测装置200可以被制造、储存和/或提供给用户，用户随后可以使用监测装置200以用于连续监测气溶胶粒子浓度。监测装置200可以包括例如基本上半球形的充电空间SPC1，如例如在图10a至图11中示出的。

对于本领域技术人员而言将清楚的是，根据本发明的装置和方法的修改和变化是可觉察的。附图是示意性的。上面参考附图描述的特定实施例仅是说明性的，并不意味着限制由所附权利要求限定的本发明的范围。

Claims (20)

1.一种粒子测量设备（500），包括：

- 分配器单元（300），被布置成通过将第二分流（FG2）从输入流（FG0）分离来提供第一分流（FG1）和所述第二分流（FG2），

- 粒子收集单元（100），用于通过使用第一过滤器（FIL1）来从所述第一分流（FG1）收集粒子（P1），以及

- 粒子监测单元（200），用于通过对由所述第二分流（FG2）携带的粒子（P1）进行充电而形成带电粒子（P2）并且通过收集所述带电粒子（P2）来提供电流（I_p(t)）。

2.根据权利要求1所述的设备（500），包括用于通过电晕放电（DSR1）对所述第二分流（FG2）的粒子（P1）进行充电的充电单元（CUNIT1）。

3.根据权利要求1或2所述的设备（500），包括用于收集所述带电粒子（P2）的粒子检测器（DET1），其中所述粒子检测器（DET1）包括装入法拉第笼（FARA1）的监测过滤器（DFIL）。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的设备（500），包括用于从所述第二分流（FG2）去除离子（J1）的离子阱（JTRAP）。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的设备（500），包括用于将所述第二分流（FG2）汲取通过所述粒子监测单元（200）的泵（PUMP2）。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的设备（500），其中所述设备（500）包括用于监测所述第一分流（FG1）的流率（Q₁）的流量传感器（SEN1），并且其中所述设备（500）被布置成基于所述第一分流（FG1）的流率（Q₁）而开始所述第二分流（FG2）。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的设备（500），其中所述设备（500）包括用于将所述第一分流（FG1）引导至所述第一过滤器（FIL1）的主管道（310），其中所述主管道（310）包括直的部分（POR1）和渐扩部分（POR2）。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的设备（500），其中所述粒子监测单元（200）包括：

- 对电极（ELEC0），具有基本上半球形的内部以限定充电空间（SPC1），

- 入口通道（CH1），用于将气溶胶粒子（P1）引导到所述充电空间（SPC1）中，

- 电晕电极（ELEC3），用以通过在所述充电空间（SPC1）中生成电晕放电而从所述气溶胶粒子（P1）形成带电粒子（P2），以及

- 出口通道（CH2），用于从所述充电空间（SPC1）引导带电粒子（P2）。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的设备（500），其中所述粒子监测单元（200）包括：

- 电压源（410），用于向电晕电极（ELEC3）提供操作电压（U_C），

- 电流监测单元（CMU1），用于测量所述电流（I_p(t)），以及

- 加热单元（HUNIT1），用于加热所述电流监测单元（CMU1），

其中所述设备（500）被布置成基于所述电压源（410）的操作状态来控制所述加热单元（HUNIT1）。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的设备（500），包括：

- 框架（401），以及

- 接近度感测单元（430），用于检查所述粒子监测单元（200）是否正确地附接到框架（401）。

11.一种用于测量气溶胶粒子（P1）的方法，所述方法包括：

- 通过经由使用分配器单元（300）将第二分流（FG2）从输入流（FG0）分离来提供第一分流（FG1）和所述第二分流（FG2），

- 通过使用过滤器（FIL1）而从所述第一分流（FG1）收集粒子（P1），

- 通过对由所述第二分流（FG2）携带的粒子（P1）进行充电来形成带电粒子（P2），以及

- 通过收集所述带电粒子（P2）来提供电流（I_p(t)）。

12.根据权利要求11所述的方法，包括基于所述第一分流（FG1）的流率（Q₁）而开始所述第二分流（FG2）。

13.根据权利要求11或12所述的方法，包括基于所述第一分流（FG1）的流率（Q₁）而停止所述第二分流（FG2）。

14.根据权利要求11至13中任一项所述的方法，包括通过从内燃机的稀释的废气（PG0）进行采样来提供所述输入流（FG0）。

15.根据权利要求11至14中任一项所述的方法，包括：

- 通过在第一测量时间段（T_tot,1）期间将所述第一分流（FG1）引导通过所述第一过滤器（FIL1）来收集粒子（P1），以及

- 通过在所述第一测量时间段（T_tot,1）之后对所述第一过滤器（FIL1）进行称重来获得第一重量分析测量结果（m_tot,1）。

16.根据权利要求15所述的方法，包括：

- 在所述第一测量时间段（T_tot,1）期间测量所述电流信号I_p(t)，以及

- 通过分析在所述第一测量时间段（T_tot,1）期间测量的电流信号I_p(t)，来将所述第一重量分析测量结果（m_tot,1）分类为有效或无效。

17.根据权利要求16所述的方法，包括：

- 通过在第二测量时间段（T_tot,2）期间将所述第一分流（FG1）引导至第二过滤器（FIL2）来收集粒子（P1），

- 通过在所述第二测量时间段（T_tot,2）之后对所述过滤器（FIL2）进行称重来获得第二重量分析测量结果（m_tot,2），

- 在所述第二测量时间段（T_tot,2）期间测量所述电流信号I_p(t)，以及

- 通过确定所述第一重量分析测量结果（m_tot,1）与所述第二重量分析测量结果（m_tot,2）的第一比率（m_tot,1/m_tot,2）是否基本上对应于所述电流信号I_p(t)在所述第一测量时间段（T_tot,1）内的第一积分（SUM1）与所述电流信号I_p(t)在所述第二测量时间段（T_tot,2）内的第二积分（SUM2）的第二比率（SUM1/SUM2），来将所述第一重量分析测量结果（m_tot,1）分类为有效或无效。

18.根据权利要求11至17中任一项所述的方法，包括：

- 操作发动机（SRC1），

- 通过在第一测量时段（T_tot,1）期间将所述第一分流（FG1）引导至所述第一过滤器（FIL1）来收集所述发动机（SRC1）的废气（PG0）的粒子（P1），

- 在所述第一测量时段（T_tot,1）期间测量所述电流（I_p(t)），

- 获得指示所述发动机（SRC1）的操作参数的过程指示符信号（P(t)），

- 通过在所述第一测量时间段（T_tot,1）之后对所述第一过滤器（FIL1）进行称重来获得第一重量分析测量结果（m_tot,1），以及

- 通过确定在所述第一测量时段（T_tot,1）期间测量的电流（I_p(t)）是否与所述过程指示符信号（P(t)）相关来将所述第一重量分析测量结果（m_tot,1）分类为有效或无效。

19.根据权利要求11至18中任一项所述的方法，包括：

- 将所述第二分流（FG2）的粒子（P1）引导到充电空间（SPC1）中，所述充电空间（SPC1）位于电晕电极（ELEC3）和对电极（ELEC0）之间，所述充电空间（SPC1）具有基本上半球形的内部，以及

- 通过在所述充电空间（SPC1）中对所述第二分流（FG2）的粒子（P1）进行充电来形成带电粒子（P2）。

20.根据权利要求11至19中任一项所述的方法，包括：

- 通过电晕放电（DSR1）来形成带电粒子（P2），

- 通过使用电流监测单元（CMU1）来测量所述电流（I_p(t)），以及

- 基于所述电晕放电（DSR1）的操作状态来控制对所述电流监测单元（CMU1）的加热。