CN112858145A - 一种气溶胶粒子光学检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种气溶胶粒子光学检测装置，包括：光源，用于发射光束照射进入检测区域的气溶胶粒子；气溶胶流通通道，用于气溶胶粒子的散射光探测；数字微镜阵列组件，用于不同环形孔径散射光的偏转调制和汇聚；分布式单点探测器，用于接收汇聚的环形孔径散射光，并将光信号转换成电信号。本发明的一种通过数字微镜阵列与分布式单点探测器进行气溶胶粒子光散射计数检测的装置，通过数字微镜阵列中的每个微反射镜的角度选择将不同粒径粒子的散射光分别汇聚至数个单点探测器中，可以避免使用大面阵的多元光电探测器，同时提高前向散射的光能量的收集效率，且不需要标定F‑D曲线，故不存在Mie谐振区带来的粒径检测不准确的问题。

Description

一种气溶胶粒子光学检测装置

技术领域

本发明涉及气溶胶检测相关技术领域，具体涉及一种气溶胶粒子光学检测装置。

背景技术

当光线通过不均匀介质时，会发生偏离其直线传播方向的散射现象，它是由吸收、反射、折射、透射和衍射的共同作用引起的。散射光形式中包含有散射体大小、形状、结构以及成分、组成和浓度等信息。因此，利用光散射技术可以测量颗粒群的浓度分布与折射率大小，还可以测量颗粒群的尺寸分布。

现有的测量装置有以下几种：(1)前向散射式激光粒度仪、粒径谱仪：激光粒度仪是一种根据光的散射原理来测量粉体颗粒大小的精密仪器，集成了激光技术、现代光电技术、电子技术、精密机械和计算机技术，具有测量速度快、动态范围大、操作简便、重复性好等优点，适合测量粒度分布范围宽的粉体和液体雾滴。它是根据颗粒能使激光产生散射这一物理现象测试粒度分布的。

米氏散射理论表明，当光束遇到颗粒阻挡时，一部分光将发生散射现象，散射光的传播方向将与主光束的传播方向形成一个夹角θ，θ角的大小与颗粒的大小有关，颗粒越大，产生的散射光的θ角就越小；颗粒越小，产生的散射光的θ角就越大。即小角度(θ)的散射光是有大颗粒引起的；大角度(θ1)的散射光是由小颗粒引起的。进一步研究表明，散射光的强度代表该粒径颗粒的数量。这样，测量不同角度上的散射光的强度，就可以得到样品的粒度分布了。为了测量不同角度上的散射光的光强，需要运用光学手段对散射光进行处理。在光束中的适当的位置上放置一个汇聚透镜，在该透镜的后焦平面上放置一组多元光电探测器，不同角度的散射光通过汇聚透镜照射到多元光电探测器上时，光信号将被转换成电信号并并进行后续的信号进行处理，就能得到得到粒度分布了。多元光电探测器一般由数十个同心圆环或扇形环组成。

前向散射式激光粒度仪能够同步对多个粒子的气溶胶团进行检测，其激光光源需准直成平行光，对粒子散射后，经过汇聚聚焦后需要使用大面积的多元光电探测器。

(2)基于前向散射光粒子计数与探测的激光尘埃粒子计数器：有两种形式：一种是基于前向散射光斑分布，不同形状的粒子其前向散射的散射光斑图样分布存在差异，通过该原理来判断粒子的形状，同样需要成像系统和分布式传感器配置；另外一种是将前向散射的光能量汇聚至一个单点探测器上，再通过散射光的能量来进行粒子粒径的测量。粒子随气流经过光敏感区，侧向散射光被一个曲面反射镜收集，然后经过一系列透镜组会聚到一个光电探测器中。每当有一个粒子经过光敏感区，就会产生一个光脉冲信号。粒子越大，散射光越强，随之光脉冲信号的幅值也越强。

基于前向散射光粒子计数与探测的激光尘埃粒子计数器单次只能检测计数一个气溶胶粒子，需要将激光聚焦到较小的尺寸以减少重叠粒子的概率，提高检测浓度上限，对粒子散射后，经过汇聚聚焦后使用单点探测检测散射光强度，通过散射光强度与粒子粒径之间的映射曲线(F-D曲线)来确定粒子的尺寸，但是F-D曲线不能保证严格单调，光能F与粒径D之间不能保证严格的一一对应，F-D曲线存在Mie谐振区，谐振区内粒径检测不准确。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种气溶胶粒子光学检测装置。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种气溶胶粒子光学检测装置，包括：

光源，用于发射光束照射进入检测区域的气溶胶粒子；

气溶胶流通通道，用于气溶胶粒子的散射光探测；

数字微镜阵列组件，用于不同环形孔径散射光的偏转调制和汇聚；

分布式单点探测器，用于接收汇聚的环形孔径散射光，并将光信号转换成电信号。

本发明的有益效果是：本发明的一种通过数字微镜阵列与分布式单点探测器进行气溶胶粒子光散射计数检测的装置，通过数字微镜阵列中的每个微反射镜的角度选择将不同粒径粒子的散射光分别汇聚至数个单点探测器中，可以避免使用大面阵的多元光电探测器，同时提高前向散射的光能量的收集效率，且不需要标定F-D曲线，故不存在Mie谐振区带来的粒径检测不准确的问题；另外，多个粒子同时进入粒子计数器检测区域时也能检测，从而能提高气溶胶粒子计数器的检测浓度上限。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述数字微镜阵列组件包括：

数字微镜阵列，用于不同环形孔径散射光的偏转调制；

散射光聚焦采集光学系统，用于将不同环形孔径散射光汇聚至对应的探测点处。

采用上述进一步方案的有益效果是：相对于传统的前向散射式激光粒度仪，本发明通过数字微镜阵列的角度选择将不同粒径粒子的散射光进行偏转调制，并利用散射光聚焦采集光学系统分别汇聚至数个单点探测器中，可以避免使用大面阵的多元光电探测器，同时提高前向散射的光能量的收集效率及光信号的信噪比，从而提高检测灵敏度。

进一步，所述气溶胶流通通道包括气溶胶颗粒光学检测室和散射光准直光学系统，准直光学系统可以由球面或非球面的单透镜构成，也可以由多镜组的镜头组成；所述气溶胶颗粒光学检测室上下两侧分别留有与气流进管和气流出管相连的通道；所述散射光准直光学系统用于将不同粒径气溶胶粒子的散射光准直成平行于光轴的光并投射到数字微镜阵列上。

采用上述进一步方案的有益效果是：气流进管和气流出管分别与气溶胶颗粒光学检测室密封连接，只能利用气流进出管与外界发生气体交换；气流进管通常与进气端的气体过滤装置及粒径切割装置相连接，作为特定粒径的粒子通道，气流进管前段长且孔径较大，气溶胶粒子经过该段后运动速度趋同于空气流速。不同粒径的气溶胶粒子其前向散射光的角度不同，颗粒越大，产生的散射光的角度越小，颗粒越小，产生的散射光的角度就越大。散射光准直光学系统的焦点与气溶胶颗粒光学检测室内气溶胶检测点重合，用于将不同粒径的气溶胶散射光准直成平行于光轴的光。

进一步，还包括光源整形光学系统，位于所述光源和所述气溶胶颗粒光学检测室之间，用于将光源发射的光束整形后汇聚投射到气溶胶颗粒光学检测室中；所述光源整形光学系统在所述气溶胶颗粒光学检测室中形成汇聚点或者汇聚线，所述气溶胶颗粒光学检测室中的气溶胶粒子垂直于光束并穿过所述汇聚点或者汇聚线。

进一步，所述气流进管位于气溶胶颗粒光学检测室内的一端为锥形喷嘴结构，所述气流出管位于气溶胶颗粒光学检测室外的一端与气泵相连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：气流进管末端设计成锥形喷嘴，使气溶胶粒子在短时间内被气流加速，气流出管与气泵相连接，驱动气流及气溶胶粒子流经气流进管和气溶胶颗粒光学检测室的检测光路。

进一步，所述气溶胶颗粒光学检测室的前后两侧分别开设有用于光束传输的前光学窗口和后光学窗口，所述散射光准直光学系统安装在所述后光学窗口上。

采用上述进一步方案的有益效果是：光学窗口的设置用于光束的传输与检测。

进一步，汇聚点或者汇聚线在气溶胶粒子穿梭路径方向的光斑尺寸为10-500um；所述气溶胶颗粒光学检测室内设有消光陷阱。

采用上述进一步方案的有益效果是：消光陷阱用于反射和吸收直射光源能量，避免未经过气溶胶颗粒散射的光源直射光进入散射光采集系统，干扰粒子散射信号的采集。

进一步，所述数字微镜阵列组件为凹面数字微镜阵列，所述凹面数字微镜阵列中的每个微反射镜采用兼具光束汇聚作用的凹球面面型结构或者抛物面面型结构。

采用上述进一步方案的有益效果是：凹面数字微镜阵列由若干微机电(MEMS)小反射镜组成，每一个微反射镜由兼具光束汇聚作用的凹球面面型或者抛物面面型组成，都可以由微机电结构通过电参数控制其偏转来实现对光的反射调节。通过调节不同孔径环带上微反射镜上的反射角为不同的反射角度，从而实现环形孔径光的偏转调制；不同孔径的散射光对应由不同尺寸的粒子的散射产生，经过凹面数字微镜阵列汇聚至不同的探测器上，即可实现对不同粒径粒子的散射光的独立采集。探测点位置布局可以通过数字微镜的参数调整，从而相对自由的布置。

进一步，还包括光源整形光学系统，位于所述光源和所述气溶胶流通通道之间；所述气溶胶流通通道包括气溶胶进管，所述光源整形光学系统用于将光源发射的光束扩束为平行光，射入气溶胶进管的检测区域。

采用上述进一步方案的有益效果是：用于将光源发射的光束扩束为平行光，射入检测区域，检测区域为激光光束口径与气流通道重叠的圆柱区域，测量对象为该区域内的颗粒群。

进一步，所述凹面数字微镜阵列中部设有消光陷阱。

附图说明

图1为本发明一种实施例的结构原理示意图；

图2为本发明另一种实施例的结构原理示意图；

图3为本发明中数字微镜阵列的一种环带孔径分布示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、光源；2、光源整形光学系统；3、气溶胶颗粒光学检测室；4、气流进管；5、气流出管；6、散射光准直光学系统；7、消光陷阱；8、数字微镜阵列；9、散射光聚焦采集光学系统；10、分布式单点探测器；11、气溶胶进管；12、凹面数字微镜阵列；13、检测区域。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例1

如图1和图2所示，本实施例的一种气溶胶粒子光学检测装置，包括：

光源1，用于发射光束照射进入检测区域13的气溶胶粒子；光源1可以是单色的半导体激光器、LED或宽波段氙灯光源等；

气溶胶流通通道，用于气溶胶粒子的散射光探测；

数字微镜阵列组件，用于不同环形孔径散射光的偏转调制和汇聚；

分布式单点探测器10，用于接收汇聚的环形孔径散射光，并将光信号转换成电信号。

分布式单点探测器10根据汇聚点的位置布置在相应位置，所使用的探测点的数量由数字微镜阵列所区分的粒径通道决定，可以是分布式的独立的数个探测点，也可是线阵列探测阵列。

本实施例的一种通过数字微镜阵列与分布式单点探测器进行气溶胶粒子光散射计数检测的装置，通过数字微镜阵列中的每个微反射镜的角度选择将不同粒径粒子的散射光分别汇聚至数个单点探测器中，可以避免使用大面阵的多元光电探测器，同时提高前向散射的光能量的收集效率，且不需要标定F-D曲线，故不存在Mie谐振区带来的粒径检测不准确的问题；另外，多个粒子同时进入粒子计数器检测区时也能检测，从而能提高气溶胶粒子计数器的检测浓度上限。

实施例2

如图1所示，本实施例的一种气溶胶粒子光学检测装置，包括：

光源1，用于发射光束照射进入检测区域13的气溶胶粒子；光源1可以是单色的半导体激光器、LED或宽波段氙灯光源等；

气溶胶流通通道，用于气溶胶粒子的散射光探测；

数字微镜阵列组件，用于不同环形孔径散射光的偏转调制和汇聚；

分布式单点探测器10，用于接收汇聚的环形孔径散射光，并将光信号转换成电信号。

分布式单点探测器10根据汇聚点的位置布置在相应位置，所使用的探测点的数量由数字微镜阵列所区分的粒径通道决定，可以是分布式的独立的数个探测点，也可是线阵列探测阵列。

如图1所示，所述数字微镜阵列组件包括：

数字微镜阵列8，用于不同环形孔径散射光的偏转调制；数字微镜阵列8由若干微机电(MEMS)小反射镜组成，每一个微反射镜都可以由微机电结构通过电参数控制其偏转来实现对光的反射调节。如图3所示，通过调节不同孔径环带上微反射镜上的反射角为不同的反射角度，从而实现环形孔径光的偏转调制；不同孔径的散射光对应由不同粒径的尺寸的粒子的散射产生，通过后续的散射光聚焦采集光学系统9汇聚至不同的分布式单点探测器10上，即可实现对不同粒径粒子的散射光的独立采集。探测点位置布局可以通过数字微镜的参数调整，从而相对自由的布置。

散射光聚焦采集光学系统9，位于数字微镜阵列8和分布式单点探测器10之间，用于将不同环形孔径散射光汇聚至对应的探测点处。

相对于传统的前向散射式激光粒度仪，本实施例通过数字微镜阵列的角度选择将不同粒径粒子的散射光进行偏转调制，并利用散射光聚焦采集光学系统分别汇聚至数个单点探测器中，可以避免使用大面阵的多元光电探测器，同时提高前向散射的光能量的收集效率及光信号的信噪比，从而提高检测灵敏度。

如图1所示，本实施例的所述气溶胶流通通道包括气溶胶颗粒光学检测室3和散射光准直光学系统6，所述气溶胶颗粒光学检测室3用于气溶胶粒子的散射光探测，散射光探测用于粒子计数及粒径尺寸计算；所述气溶胶颗粒光学检测室3上下两侧分别留有与气流进管4和气流出管5相连的通道；所述散射光准直光学系统6用于将不同粒径气溶胶粒子的散射光准直成平行于光轴的光并投射到数字微镜阵列8上。气流进管4和气流出管5分别与气溶胶颗粒光学检测室3密封连接，只能利用气流进出管与外界发生气体交换；气流进管4通常与进气端的气体过滤装置及粒径切割装置相连接，作为特定粒径的粒子通道，气流进管4前段长且孔径较大，气溶胶粒子经过该段后运动速度趋同于空气流速。不同粒径的气溶胶粒子其前向散射光的角度不同，颗粒越大，产生的散射光的角度越小，颗粒越小，产生的散射光的角度就越大。散射光准直光学系统9的焦点与气溶胶颗粒光学检测室3内气溶胶检测点重合，用于将不同粒径的气溶胶散射光准直成平行于光轴的光。

如图1所示，本实施例还包括光源整形光学系统2，位于所述光源1和所述气溶胶颗粒光学检测室3之间，用于将光源发射的光束整形后汇聚投射到气溶胶颗粒光学检测室3中；所述光源整形光学系统2在所述气溶胶流通通道中形成汇聚点或者汇聚线，所述气溶胶颗粒光学检测室3中的气溶胶粒子垂直于光束并穿过所述汇聚点或者汇聚线。汇聚点或者汇聚线在气溶胶粒子穿梭路径方向的光斑尺寸为10-500um。

如图1所示，本实施例的所述气流进管4位于气溶胶颗粒光学检测室3内的一端为锥形喷嘴结构，所述气流出管5位于气溶胶颗粒光学检测室3外的一端与气泵相连接。气流进管末端设计成锥形喷嘴，使气溶胶粒子在短时间内被气流加速，气流出管与气泵相连接，驱动气流及气溶胶粒子流经气流进管和气溶胶颗粒光学检测室的检测光路。

如图1所示，本实施例的所述气溶胶颗粒光学检测室3的前后两侧分别开设有用于光束传输的前光学窗口和后光学窗口，所述散射光准直光学系统9安装在所述后光学窗口上。光学窗口的设置用于光束的传输与检测。

如图1所示，所述气溶胶颗粒光学检测室3内设有消光陷阱7。消光陷阱用于反射和吸收直射光源能量，避免未经过气溶胶颗粒散射的光源直射光进入散射光采集系统，干扰粒子散射信号的采集。

图3为数字微镜阵列的一个环带孔径分布示例，环带孔径从外到内依次为a、b、c、d、e、f。数字微镜平面与光轴成角度布置(优选45°，根据实际情况可以对其角度进行调整)，现以45°角为例，数字微镜平面能够将光路折转90°；环带孔径区域a～e从外孔径依次对应到内孔径，其所对应的粒径从小粒径到大粒径，相邻环带间的微镜偏转角度差为1°～5°，从而由其反射的各孔径光束间偏转角相差2°～10°；因为消光陷阱7的遮挡挡住了非粒子散射光(激光直射光束)，中心孔径f处应无光束照射，当去除消光陷阱7或消光陷阱7处的消光效果不佳时，可将孔径f处的微反射镜统一偏转一个大的角度，使该部分孔径的光束偏离出散射光聚焦采集光学系统9的孔径及视场外，从而排除干扰信号，提高各粒径通道的信噪比。

相对于传统的前向散射式激光粒度仪，本实施例通过数字微镜阵列的角度选择将不同粒径粒子的散射光分别汇聚至数个单点探测器中，可以避免使用大面阵的多元光电探测器，同时提高前向散射的光能量的收集效率及光信号的信噪比，从而提高检测灵敏度。具体的，本实施例采用数字微镜阵列可以将分散到完整的环形条带上的属于对应粒径的所有散射光能量偏转到一致的角度，并通过后续散射光聚焦采集光学系统汇聚到一个分布式单点探测器上，即将分散的能量集中到一个探测器上，在同等的器件硬件噪声的情况下，可以极大的提高收集到光信号的强度，提高信噪比，从而提高检测灵敏度(降低检测下限)；现有技术所采用的扇形检测器是圆环检测器的一个局部，其所能采集到的总的散射光能量要明显低于环形检测器，能量收集效率于本方案相比差距更大。

相对于传统的尘埃粒子计数器，本实施例中不同位置的单点探测器对应不同的粒径通道，不需要标定F-D曲线(传统角散射式粒子计数器粒径与散射光强度挂钩，需要标定光强F与粒径D之间的函数关系，而该函数并不单调)，故不存在Mie谐振区带来的粒径检测不准确的问题。

相对于传统的尘埃粒子计数器，本实施例中多个粒子同时进入粒子计数器检测区时也能检测，从而能提高气溶胶粒子计数器的检测浓度上限(传统散射式粒子计数器当大于或等于2个粒子同时进入检测区域时将产生粒径检测偏差及粒子数量的漏检等问题)。具体的，本实施例能将同时进入检测区的多个气溶胶粒子的散射光根据粒径大小分别汇聚至不同的单点探测器，不同粒径间的粒子不会互相干扰，其计数形式也从传统的计光脉冲变成统计落在相应粒径的探测器上的光脉冲及光强度总值来进行粒子计数，故可以极大的提高设备的浓度检测上限。

实施例3

如图2所示，本实施例的一种气溶胶粒子光学检测装置，包括：

光源1，用于发射光束照射进入检测区域13的气溶胶粒子；光源1可以是单色的半导体激光器、LED或宽波段氙灯光源等；

气溶胶流通通道，用于气溶胶粒子的散射光探测；

数字微镜阵列组件，用于不同环形孔径散射光的偏转调制和汇聚；

分布式单点探测器10，用于接收汇聚的环形孔径散射光，并将光信号转换成电信号。

分布式单点探测器10根据汇聚点的位置布置在相应的位置，所使用的探测点的数量由数字微镜阵列所区分的粒径通道决定，可以是分布式的独立的数个探测点，也可是线阵列探测阵列。

如图2所示，本实施例的所述数字微镜阵列组件为凹面数字微镜阵列12，所述凹面数字微镜阵列12中的每个微反射镜采用兼具光束汇聚作用的凹球面面型结构或者抛物面面型结构。凹面数字微镜阵列由若干微机电(MEMS)小反射镜组成，每一个微反射镜由兼具光束汇聚作用的凹球面面型或者抛物面面型组成，都可以由微机电结构通过电参数控制其偏转来实现对光的反射调节。通过调节不同孔径环带上微反射镜上的反射角为不同的反射角度，从而实现环形孔径光的偏转调制；不同孔径的散射光对应由不同尺寸的粒子的散射产生，经过凹面数字微镜阵列汇聚至不同的探测器上，即可实现对不同粒径粒子的散射光的独立采集。探测点位置布局可以通过数字微镜的参数调整，从而相对自由的布置。

如图2所示，本实施例还包括光源整形光学系统2，位于所述光源1和所述气溶胶流通通道之间；所述气溶胶流通通道包括气溶胶进管11，气溶胶进管11位于光源整形光学系统2和凹面数字微镜阵列12之间，且进气方向与光束方向垂直；气溶胶进管11通常与进气端的气体过滤装置及粒径切割装置相连，作为特定粒径的粒子通道；所述光源整形光学系统2用于将光源发射的光束扩束为平行光，射入气溶胶进管11的检测区域13。检测区域13为激光光束口径与气流通道重叠的圆柱区域，测量对象为该区域内的颗粒群。

如图2所示，所述凹面数字微镜阵列12中部设有消光陷阱7。

相对于传统的前向散射式激光粒度仪，本实施例通过数字微镜阵列的角度选择将不同粒径粒子的散射光分别汇聚至数个单点探测器中，可以避免使用大面阵的多元光电探测器，同时提高前向散射的光能量的收集效率。

本实施例的一种通过数字微镜阵列与分布式单点探测器进行气溶胶粒子光散射计数检测的装置，通过数字微镜阵列中的每个微反射镜的角度选择将不同粒径粒子的散射光分别汇聚至数个单点探测器中，可以避免使用大面阵的多元光电探测器，同时提高前向散射的光能量的收集效率，且不需要标定F-D曲线，故不存在Mie谐振区带来的粒径检测不准确的问题；另外，多个粒子同时进入粒子计数器检测区时也能检测，从而能提高气溶胶粒子计数器的检测浓度上限。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种气溶胶粒子光学检测装置，其特征在于，包括：

光源，用于发射光束照射进入检测区域的气溶胶粒子；

气溶胶流通通道，用于气溶胶粒子的散射光探测；

数字微镜阵列组件，用于不同环形孔径散射光的偏转调制和汇聚；

分布式单点探测器，用于接收汇聚的环形孔径散射光，并将光信号转换成电信号。

2.根据权利要求1所述一种气溶胶粒子光学检测装置，其特征在于，所述数字微镜阵列组件包括：

数字微镜阵列，用于不同环形孔径散射光的偏转调制；

散射光聚焦采集光学系统，用于将不同环形孔径散射光汇聚至对应的探测点处。

3.根据权利要求2所述一种气溶胶粒子光学检测装置，其特征在于，所述气溶胶流通通道包括气溶胶颗粒光学检测室和散射光准直光学系统，所述气溶胶颗粒光学检测室上下两侧分别留有与气流进管和气流出管相连的通道；所述散射光准直光学系统用于将不同粒径气溶胶粒子的散射光准直成平行于光轴的光并投射到数字微镜阵列上。

4.根据权利要求3所述一种气溶胶粒子光学检测装置，其特征在于，还包括光源整形光学系统，位于所述光源和所述气溶胶颗粒光学检测室之间，用于将光源发射的光束整形后汇聚投射到气溶胶颗粒光学检测室中；所述光源整形光学系统在所述气溶胶颗粒光学检测室中形成汇聚点或者汇聚线，所述气溶胶颗粒光学检测室中的气溶胶粒子垂直于光束并穿过所述汇聚点或者汇聚线。

5.根据权利要求3所述一种气溶胶粒子光学检测装置，其特征在于，所述气流进管位于气溶胶颗粒光学检测室内的一端为锥形喷嘴结构，所述气流出管位于气溶胶颗粒光学检测室外的一端与气泵相连接。

6.根据权利要求3所述一种气溶胶粒子光学检测装置，其特征在于，所述气溶胶颗粒光学检测室的前后两侧分别开设有用于光束传输的前光学窗口和后光学窗口，所述散射光准直光学系统安装在所述后光学窗口上。

7.根据权利要求4所述一种气溶胶粒子光学检测装置，其特征在于，所述汇聚点或者汇聚线在气溶胶粒子穿梭路径方向的光斑尺寸为10-500um；所述气溶胶颗粒光学检测室内设有消光陷阱。

8.根据权利要求1所述一种气溶胶粒子光学检测装置，其特征在于，所述数字微镜阵列组件为凹面数字微镜阵列，所述凹面数字微镜阵列中的每个微反射镜采用兼具光束汇聚作用的凹球面面型结构或者抛物面面型结构。

9.根据权利要求8所述一种气溶胶粒子光学检测装置，其特征在于，还包括光源整形光学系统，位于所述光源和所述气溶胶流通通道之间；所述气溶胶流通通道包括气溶胶进管，所述光源整形光学系统用于将光源发射的光束扩束为平行光，射入气溶胶进管的检测区域。

10.根据权利要求8所述一种气溶胶粒子光学检测装置，其特征在于，所述凹面数字微镜阵列中部设有消光陷阱。

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