CN112649336B - 一种湿度干扰去除方法 - Google Patents

Abstract

本专利属于大气颗粒物监测技术领域。本专利提供了一种湿度干扰去除的方法，包括如下步骤：当e_室外>e_参比时，C_修正＝C_测‑Δ_e湿*M_修正；当e_室外<e_参比时,C_修正＝C_测+Δ_e湿*M_修正；其中e_室外是室外环境的绝对湿度值，e_参比是参比绝对湿度值，Δ_e湿是室外环境的绝对湿度值与参比绝对湿度值的湿度差值，C_测是仪器测量湿度值，C_修正是修正测量湿度值，M_修正表示修正吸水率值。本专利方法提高了射线法颗粒物监测仪的监测准确性。

Description

一种湿度干扰去除方法

技术领域

本专利属于大气颗粒物监测技术领域。

背景技术

目前大气颗粒物的常用的监测方法有：手工称重法、β射线吸收法、振荡微量天平法。其中的β射线吸收法原理为β射线穿过待测定物质后，其强度衰减程度仅与被穿透物质的质量有关，而与其物理、化学性能无关。β射线吸收法优点是要求样品量很少，可每小时自动得出一个监测数据，实时反映空气中颗粒物浓度的变化情况，并可进行数据传输，有利于远程监测和自动控制，并极大的减少了人工工作量。因此，β射线法已经成为大气环境颗粒物浓度的连续自动监测仪的主要测量方法之一。在对自动法的监测结果进行比对的时候，手工采用的滤膜需要在25℃、50％相对湿度的恒温恒湿箱中进行平衡24小时之后进行测量。而自动法的在线监测仪器无法保证采样的滤带保持在相同的条件下。

在监测过程中，样气的湿度会对滤纸带及附着的颗粒物会产生重要影响，具体来说，室外空气绝对湿度大于手工采样平衡的绝对湿度时，滤纸带及附着在滤纸带上的颗粒物吸收的水汽大于平衡时候的水汽，导致测量结果偏大，偏离实际情况。当室外空气绝对湿度低于手工采样平衡的绝对湿度时，滤纸带及附着在滤纸带上的颗粒物吸收的水汽大于平衡时候的水汽，导致测量结果偏小，偏离实际情况。特别是高温高湿气候条件下、及北方的寒冷干燥的冬季，这种影响尤为明显。

发明内容

本专利提供了一种湿度干扰去除的方法，包括如下步骤：

当e_室外>e_参比时，C_修正＝C_测-Δ_e湿*M；

当e_室外<e_参比时,C_修正＝C_测+Δ_e湿*M；

其中e_室外是室外环境的绝对湿度值，e_参比是参比绝对湿度值，Δ_e湿是室外环境的绝对湿度值与参比绝对湿度值的湿度差值，C_测是仪器测量湿度值，C_修正是修正测量湿度值，M表示基本吸水率值，M＝5×10^-8。

进一步地，所述计算空气绝对湿度值在气压为1013.25hPa、气温为25℃、50％相对湿度条件下的空气绝对湿度：e_参比＝e_25饱和×50％＝11.55(g/m³)。

进一步地，所述的每个采样周期为1小时或依据监测条件要求设定。

进一步地，所述计算每个采样周期的空气绝对湿度值是依据测得的室外温度、湿度、气压参数计算出室外空气在当前气温、气压、相对湿度条件下的空气湿度值，计算公式为： e_室外＝e_饱和×RH％(g/m³)。

本专利方法提高了β射线法颗粒物监测仪的监测准确性。

具体实施方式

实施例1

绝对湿度：某温度下，样品空气中水蒸气实际含量，叫做绝对湿度。

饱和湿度：在某温度下，样品空气中所能容纳的水蒸气的最大值(超过这个量，就发生结露现象，在墙壁上就会有水珠出现)，叫做饱和湿度。

本本专利的目的是解决现有β射线法颗粒物监测仪器在不同湿度气候环境下存在的测量值与手工称重数值偏差的问题，提供一种基于算法的湿度干扰去除的方法，包括如下步骤：

1、计算空气绝对湿度e_参比值；

所述计算空气绝对湿度值在1个标准大气压(1013.25hPa)、气温为25℃、50％相对湿度条件下，计算公式为：e_参比＝e_25饱和×50％＝11.55(g/m³)；

其中e_参比是空气绝对湿度值，e_25饱和是指气压为1个标准大气压(1013.25hPa)、气温为25℃的饱和湿度。具体数值可以通过饱和湿度表查询得出。

2、计算每个采样周期的室外环境的绝对湿度e_室外值；

所述的每个采样周期为1小时或依据监测条件要求设定；

所述计算每个采样周期的空气绝对湿度值是依据测得的室外温度、湿度、气压参数计算出室外空气在当前气温、气压、相对湿度条件下的空气湿度值，计算公式为：e_室外＝e_饱和×RH％(g/m³)；

其中e_室外是室外环境的绝对湿度值，e_饱和是指室外温度条件下的饱和绝对湿度；RH％是相对空气湿度测量值；饱和水汽压(E)是水汽达到饱和时的水汽压强。饱和水汽压大小与温度有直接关系。随着温度的升高，饱和水汽压显著增大。

其中e_饱和＝217*p_{饱和水汽压}÷T；式中，p_{饱和水汽压}为测试温度下的饱和水汽压，单位为hPa；T为测试温度，单位为K；

在(-30～+30)℃范围内，饱和水汽压简化公式为；

t为测试摄氏度，；

更广义的计算公式为：当测试的摄氏度t大于0度时：p_{饱和水汽压}＝e_水面＝ 6.11×10^{7.5t /237.3+t}；当测试的摄氏度t小于0度时：p_{饱和水汽压}＝e_冰面＝6.11×10^9.5t/265.5+t。

3、计算修正吸水率值；M_修正＝n×M_基本，其中M_基本＝5×10^-8μg/m³；

n是颗粒物监测仪测量结果除以10取整后的值；根据手工参比取得的数据，设颗粒物的吸水率以10ug为阶梯递增；

当监测仪测量结果为大于0μg小于5时μg，n＝0，即不做修正；

当监测仪测量结果为大于等于5μg小于10μg时，n＝0.5，即为0.5基本倍吸水率，2.5×10^-8；

当监测仪测量结果为大于等于10μg小于20μg时，n＝1，即为1倍基本吸水率， 5×10^-8，

当监测仪测量结果为大于等于20μg小于30μg时，为2倍基本吸水率，n＝2，即为2倍基本吸水率，1×10^-7，

以此类推，吸水率倍率值n为颗粒物监测仪测量结果除以10取整后的值。

4、Δ_e湿＝|e_室外-e_参比|；

其中e_室外是室外环境的绝对湿度值，e_参比是空气绝对湿度值，Δ_e湿是室外环境的绝对湿度值与参比绝对湿度值的湿度差值。

5、修正仪器测量结果；当e_室外＞e_参比时，C_修正＝C_测-Δ_e湿*M_修正，单位：μg/m³；当e_室外＜e_参比时，C_修正＝C_测+Δ_e湿*M_修正，单位：μg/m³。

其中e_室外是室外环境的绝对湿度值，e_参比是空气绝对湿度值，Δ_e湿是室外环境的绝对湿度值与参比绝对湿度值的湿度差值，C_测是仪器测量湿度值，C_修正是修正测量湿度值，M_修正表示修正吸水率值。

本专利的方法实现自动监测仪器的监测结果与“25摄氏度，相对湿度为50％”的手工称重法条件一致，提高射线法颗粒物监测仪最终的监测准确性。

对比例1

测量仪器：自动法仪器MODEL 2230环境空气颗粒物监测仪。

手工称重法：手工滤膜采样器及恒温恒湿称重系统。

在北京的冬天，通过比对，在未使用本发明专利方法之前的数据如下表：

数据线性拟合结果为：

y＝0.91x+1.6

R²＝0.99

在使用了本发明专利方法之后修正的数据如下：

数据线性拟合结果为：

y＝0.99x+0.44

R²＝0.99

序号	手工称重数值	湿度补偿后MODEL 2230测量数值
			1	117.10	116.8
2	13.19	13.5
			3	11.19	11.6
4	33.95	33.6
			5	89.71	88.9
6	108.96	107.7
			7	90.54	89.3
8	8.75	9.9
			9	8.29	8.4
10	12.40	12.7
			11	17.67	17.78

斜率从0.91提高到0.99，提高了8.7％，与手工称重数据接近完全一致。

Claims (1)

1.一种湿度干扰去除的方法，其特征在于，包括如下步骤：

当e_室外>e_参比时，C_修正=C_测-

*/>

;

当e_室外<e_参比时, C_修正=C_测+

*/>

;

其中e_室外是室外环境的绝对湿度值，e_参比是参比绝对湿度值，

是室外环境的绝对湿度值与参比绝对湿度值的湿度差值，C_测是颗粒物监测仪测量值，C_修正是修正颗粒物监测仪测量值，/>

表示修正吸水率值；

所述修正吸水率值

，其中 />

，所述n为吸水率倍率值，是颗粒物监测仪测量结果除以10取整后的值；

所述参比绝对湿度值e_参比的计算条件为：在气压为1013.25hPa、气温为25℃、50%相对湿度条件下的空气绝对湿度：

=11.55 g/m³；

所述

是指气压为1个标准大气压、气温为25℃的饱和湿度；

所述室外环境的绝对湿度值e_室外是每个采样周期的值；

所述的每个采样周期为1小时或依据监测条件要求设定；

，p_{饱和水汽压}为测试温度下的饱和水汽压，单位为hPa；T为测试温度，单位为K;

计算每个采样周期的空气绝对湿度值是依据测得的室外温度、湿度、气压参数计算出室外空气在当前气温、气压、相对湿度条件下的空气湿度值，计算公式为：

g/m³；其中/>

是室外环境的绝对湿度值，/>

是指室外温度条件下的饱和绝对湿度； />

是相对空气湿度测量值。/>