CN115078203A - 一种气溶胶浓度测量方法、装置、设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种气溶胶浓度测量方法、装置、设备。一种气溶胶浓度测量方法包括以下步骤：控制一个初始光强信号I0至所述气溶胶粉体上；通过所述待测气溶胶粉体，所述初始光强信号I0衰减后得到衰减探测光强信号Im；根据所述衰减探测光强信号Im计算所述初始光强信号I0在所述待测气溶胶粉体上产生的透射率
其中，所述透射率
为一个预设的探测光强信号Ib和所述衰减探测光强信号Im的比值；根据所述透射率
通过关系函数得到气溶胶粉体浓度Mv。本发明能够对气溶胶浓度进行精准测量，通过减少气溶胶粉体粘附所带来的影响以及测试环境因素的变化，从而降低测量值波动大和误差大的问题。
Description
技术领域
本发明涉及气溶胶浓度检测技术领域，特别是涉及一种气溶胶浓度测量方法、一种气溶胶浓度测量装置、一种气溶胶浓度测量设备。
背景技术
新型的气溶胶灭火剂由于其环保，灭火效能高，重量轻等优点，得到了越来越广泛应用。为了评价某种受保护空间内，尤其是大型交通工具，例如航空器动力舱内的新型气溶胶灭火系统是否能够有效的发挥灭火保护作用，需要将灭火剂释放到所需保护的空间内，通过测量系统同时记录下所需保护的空间内各个区域中代表性位置的气溶胶灭火剂的体积浓度，所测量得到的气溶胶灭火剂的浓度值，必须高于某种已知的有效灭火浓度，该有效灭火浓度指足以在一定时间内扑灭保护空间内可能发生的火灾的浓度。
现有的测量系统中有采用螺旋给料机发生粉体，但是与高速惰性气流的配合所造成的不均匀性，严重影响其测量精度，且单通道传感器标定过程过于繁琐；或者利用粉尘透射光反演计算粉尘浓度，但是无法避免粉尘颗粒的随机性对测量精度造成影响；为了提高透射光强比例获得高可靠性透射光以及更换不同位置测量探头光程，提高测量精度，其螺纹连接式光纤探头内部抛物面型聚光镜片加工难度高，增加了成本，且实施起来困难。
发明内容
基于此，有必要针对现有技术中测量设备加工难度高、气溶胶浓度测量值波动大和误差大的问题，提供一种气溶胶浓度测量方法、一种气溶胶浓度测量装置、一种气溶胶浓度测量设备。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种气溶胶浓度测量方法，其用于测量待测气溶胶粉体的浓度值；所述气溶胶粉体浓度测量方法包括以下步骤：
控制一个初始光强信号I0至所述气溶胶粉体上；
通过所述待测气溶胶粉体，所述初始光强信号I0衰减后得到衰减探测光强信号Im；
根据所述衰减探测光强信号Im计算所述初始光强信号I0在所述待测气溶胶粉体上产生的透射率
其中，所述透射率
为一个预设的探测光强信号Ib和所述衰减探测光强信号Im的比值；
根据所述透射率
通过关系函数得到气溶胶粉体浓度Mv，所述关系函数为：
其中，a是染尘层影响因子，k是消光因子，b是环境光干扰因子。
进一步的，所述预设的探测光强信号Ib的设定方法包括以下步骤：
接收初始光强信号I0在无气溶胶粉尘的测量空间内衰减后的初始探测光强信号Ib。
进一步的，所述关系函数的设计方法包括以下步骤：
在所述无气溶胶粉尘的测量空间内注入气溶胶粉体浓度为c的气溶胶粉体，得到固定浓度测量空间；
获取所述固定浓度测量空间经所述气溶胶粉体浓度为c的气溶胶粉体沾染后的粉尘沾染透射率G；
根据环境光强信号I∞、所述初始探测光强信号Ib和所述衰减探测光强信号Im计算理想透射率
根据朗伯-比尔定律建立所述理想透射率
和所述气溶胶粉体浓度Mv的理想关系函数：
其中，Kext为气溶胶粉体消光系数，L为气溶胶粉体测量的有效光程；
根据所述实际透射率
对理想关系函数进行调整，得到实际关系表达式：
对实际关系表达式简化得到关系函数：
其中，染尘层影响因子
消光因子k＝-KextL，环境光干扰因子
进一步的，所述粉尘沾染透射率G的计算方法包括以下步骤：
根据测量时间t计算所述固定浓度测量空间内粉尘沾染的堆积质量Mpowdrr：
计算所述粉尘沾染透射率G：
本发明还包括一种气溶胶浓度测量装置，其用于测量待测气溶胶粉体的浓度值；其包括：
初始光强信号控制单元，其用于控制一个初始光强信号I0至所述待测气溶胶粉体上；
衰减探测光强信号计算单元，其用于通过所述待测气溶胶粉体，所述初始光强信号I0衰减后得到衰减探测光强信号Im；
透射率计算单元，其用于根据所述衰减探测光强信号Im计算所述初始光强信号I0在所述待测气溶胶粉体上产生的透射率
其中，所述透射率
为一个预设的探测光强信号Ib和衰减探测光强信号Im的比值；
气溶胶粉体浓度计算单元，其用于根据所述透射率
通过关系函数得到气溶胶粉体浓度Mv，所述关系函数为：
其中，a是染尘层影响因子，k是消光因子，b是环境光干扰因子。
本发明还包括一种气溶胶浓度测量设备，其用于测量待测气溶胶粉体的浓度值；其包括：
激光探测单元，其用于提供一个初始光强信号I0；
传感器，其用于采集所述初始光强信号I0通过所述待测气溶胶粉体衰减后得到衰减探测光强信号Im；
控制器，其用于控制所述激光探测单元发射所述初始光强信号I0至所述待测气溶胶粉体上；还控制所述传感器采集所述初始光强信号I0通过所述待测气溶胶粉体衰减后得到衰减探测光强信号Im；还用于根据所述衰减探测光强信号Im计算所述初始光强信号I0在所述待测气溶胶粉体上产生的透射率
其中，所述透射率
为一个预设的探测光强信号Ib和衰减探测光强信号Im的比值；还用于根据所述透射率
通过关系函数得到气溶胶粉体浓度Mv，所述关系函数为：
a是染尘层影响因子，k是消光因子，b是环境光干扰因子。
进一步的，所述控制器还包括显示单元，其用于显示所述气溶胶粉体浓度Mv。
进一步的，所述激光探测单元包括壳体，所述壳体内部设置有第一光强发射通道、第一光强测量通道和第二光强测量通道，第一光强发射通道和第一光强测量通道平行排布且互不相通，第二光强测量通道与第一光强发射通道垂直且相交处相通；第一光强发射通道内同轴依次设置有光源光纤SMA接口、第三准直透镜、分束镜、第一准直透镜和激光二极管，分束镜的法线与第一光强发射通道的轴线呈现45°夹角；第一光强测量通道内同轴依次设置有探测光纤SMA接口、第四准直透镜、第五准直透镜、第二光敏二极管，探测光纤SMA接口与光源光纤SMA接口相邻且平齐设置；第二光强测量通道内同轴设置有第二准直透镜与第一光敏二极管，第二准直透镜与分束镜相邻设置。
进一步的，所述初始光强信号I0由所述激光二极管发出，被分束镜分为第一初始光强信号和第二初始光强信号，所述第一初始光强信号沿第一光强发射通道发出，用于测量待测气溶胶粉体的浓度值，所述第二初始光强信号进入第二光强测量通道，用以监测所述初始光强信号I0，所述第一初始光强信号和第二初始光强信号的光强值比例为9:1。
进一步的，所述壳体的外壁安装有温控组件，用以监测壳体表面温度。
本发明提供的技术方案，具有如下有益效果：
该测量方法能够对气溶胶浓度进行精准测量，通过减少气溶胶粉体粘附所带来的影响以及测试环境因素的变化，从而降低测量值波动大和误差大的问题；该测量设备能够在保障较高的测量精度的同时降低了加工难度，无需反复操作，简化测量操作。
附图说明
图1为本发明气溶胶浓度测量方法的流程图；
图2为基于图1的光纤传感器的结构示意图；
图3为基于图2的测量原理的结构示意图；
图4为基于图3的测量原理拟合的气溶胶浓度与透射率之间经验关系示意图；
图5为激光探测单元的外部结构示意图；
图6为基于图5的激光探测单元的内部结构示意图；
图7为测量控制器与光纤传感器的测量原理图；
图8为本发明的气溶胶浓度测量设备的结构示意图；
图9为基于图8的测量控制器与光纤传感器的连接结构图；
图10为基于图9组成的相应的测量控制系统与光纤传感器系统的结构示意图；
图11为基于图8的设备操作流程图；
图12为基于图8的设备标定操作流程图；
图13为基于图10的设备在受保护空间的实测的结构示意图；
主要元件符号说明
10、壳体；100、第一光强发射通道；200、第一光强测量通道；300、第二光强测量通道；101、探测光纤SMA接口；102、光源光纤SMA接口；103、第三准直透镜；104、分束镜；105、第二准直透镜；106、第一光敏二极管；107、第一准直透镜；108、激光二极管；109、第二光敏二极管；110、第五准直透镜；111、第四准直透镜；20、光纤传感器；14、测量传输光纤；141、光源光纤；142、探测光纤；145、光纤耦合器；146、探头光纤束；15、测量光纤探头。
以上主要元件符号说明结合附图及具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本实施例提供一种气溶胶浓度测量方法，包括以下步骤：
S100.控制一个初始光强信号I0至所述气溶胶粉体上；
S200.通过所述待测气溶胶粉体，所述初始光强信号I0衰减后得到衰减探测光强信号Im；
S300.根据所述衰减探测光强信号Im计算所述初始光强信号I0在所述待测气溶胶粉体上产生的透射率
其中，所述透射率
为一个预设的探测光强信号Ib和所述衰减探测光强信号Im的比值；
S400.根据所述透射率
通过关系函数得到气溶胶粉体浓度Mv，所述关系函数为：
其中，a是染尘层影响因子，k是消光因子，b是环境光干扰因子。
实行上述方法时，衰减探测光强信号Im的采集使用的是传感器，可以采用光纤传感器20进行气溶胶浓度测量，以光纤传感器20为例，提供一个具体实施方式。
如图2所示，光纤传感器20主要包括测量传输光纤14和测量光纤探头15，其中测量传输光纤14包括光源光纤141，探测光纤142和探头光纤束146。光源光纤141与探测光纤142通过光纤耦合器145与探头光纤束146连接，探头光纤束146前端与测量光纤探头15连接。为方便收束，光纤传感器20安装在光纤机箱中，光纤机箱内还包括光纤收束器和探头固定件。具体应用时，光源光纤141纤芯数量为1，纤芯直径为600um，探测光纤142纤芯数量为6，纤芯直径为200um。光源光纤141与探测光纤142通过光纤耦合器145在探头光纤束146内，光源光纤141纤芯位于中心，探测光纤142纤芯均匀排布在周围。在一些实施例中，测量传输光纤14较长(如测试受保护飞机发动机舱时需要测量传输光纤长度为15m)，不利于试验测试的开展，光纤收束器的目的是为了更好的收束较长的测量传输光纤。
如图3所示，测量光纤探头15后端与探头光纤束146前端连接，测量光纤探头15前端为凹面反射镜。探头光纤束146发出的初始光强信号I0具有一定的发射角，经过测量空间V内一定浓度的气溶胶后发生第一次衰减，并在前端凹面反射镜上进行汇聚反射，再次经过测量空间V内一定浓度的气溶胶后发生第二次衰减最终汇聚在探头光纤束146前端。在粉末浓度测量前，光学窗口前无粉末污染，接收端接收的探测光强信号Ib受到的因素影响可以表达为：
Ib＝τwI0+I∞，其中，τw为初始光强信号I0经过凹面反射镜发射后的透射率，I∞为环境光强信号。
在粉末浓度测量过程中，在第i时刻，光学窗口被粉末污染，且被污染的粉末厚度逐渐增大，探头光纤束146前气溶胶粉体沾染层记作α，凹面反射镜前气溶胶粉体沾染层记作β，接收端接收的衰减探测光强信号Im受到的因素影响可以表达为:
和
分别为初始光强信号I0经过探头光纤束146前气溶胶粉体沾染层，凹面反射镜前气溶胶粉体沾染层后的透射率。
为初始光强信号I0经过测量空间V内一定浓度的气溶胶后的透射率，通过对粉尘层产生的原因分析可知：粉尘层厚度的变化率主要受到测量过程中含尘浓度c和测量时间t的影响。对于含尘浓度c的控制，可以采用气溶胶发生设备产生所需的气溶胶粉体，将气溶胶粉体沾染层的堆积质量表示为Mpowder，则该函数的表达式为
测量光通过气溶胶粉体沾染层的透射率与气溶胶粉体沾染层堆积质量成反比，则初始光强信号I0经过探头光纤束146前气溶胶粉体沾染层，凹面反射镜前气溶胶粉体沾染层后的透射率G能够表示为：
消除了气溶胶粉体沾染对测量结果的影响，气溶胶粉体理想透射率
的表达式为：
根据Beer-Lambert定律，气溶胶粉体透射率的理想透射率
与粉末粒子浓度之间的关系：
其中Kext为气溶胶粉体消光系数，L为有效光程，Mv为待测气溶胶浓度。在实际测量过程中，探头光纤束146接收到的光强信号包含环境光和气溶胶粉体沾染层的衰减信号。然后在实际测量过程中，所得到的透射率
的表达式为：
将透射率
的表达式带入理想透射率
的表达式中计算得到理论解，建立高浓度粉末测量中透光率与粉末浓度的关系模型，透射率
与浓度Mv的表达式为：
可以进行相应的简化，得到
其中，染尘层影响因子
消光因子k＝-KextL，环境光干扰因子
如图4所示，将
改写成函数y＝aekx+b进行拟合，建立浓度值与光强值的标定曲线。在实际操作中，碳酸氢钠气溶胶灭火剂进行标定测试试验，结果表明测量最大示值误差小于10％。
本实施例还提供一种气溶胶浓度测量装置，该装置工作时实现上述气溶胶浓度测量方法，装置包括：初始光强信号控制单元，其用于控制一个初始光强信号I0至所述待测气溶胶粉体上；衰减探测光强信号计算单元，其用于通过所述待测气溶胶粉体，所述初始光强信号I0衰减后得到衰减探测光强信号Im；透射率计算单元，其用于根据所述衰减探测光强信号Im计算所述初始光强信号I0在所述待测气溶胶粉体上产生的透射率
其中，所述透射率
为一个预设的探测光强信号Ib和衰减探测光强信号Im的比值；气溶胶粉体浓度计算单元，其用于根据所述透射率
通过关系函数得到气溶胶粉体浓度Mv，所述关系函数为：
该装置具有较高的测量精度，可以被校准，重复性较好，能够适应测试环境因素的变化，能够用于分析气溶胶粉体浓度是否满足需求，具有广泛的应用前景。
本实施例还提供一种气溶胶浓度测量设备，该设备在工作时能够实现上述气溶胶浓度测量方法，设备包括激光探测单元，其用于提供一个初始光强信号I0；传感器，其用于采集所述初始光强信号I0通过所述待测气溶胶粉体衰减后得到衰减探测光强信号Im；控制器，其用于控制所述激光探测单元发射所述初始光强信号I0至所述待测气溶胶粉体上；还控制所述传感器采集所述初始光强信号I0通过所述待测气溶胶粉体衰减后得到衰减探测光强信号Im；还用于根据所述衰减探测光强信号Im计算所述初始光强信号I0在所述待测气溶胶粉体上产生的透射率
其中，所述透射率
为一个预设的探测光强信号Ib和衰减探测光强信号Im的比值；还用于根据所述透射率
通过关系函数得到气溶胶粉体浓度Mv，所述关系函数为：
如图5和图6所示，传感器可采用光纤传感器20，激光探测单元包括壳体10、探测光纤SMA接口101、光源光纤SMA接口102、激光二极管108、第一准直透镜107、分束镜104、第一光敏二极管106、第二准直透镜105、第三准直透镜103、第四准直透镜111、第五准直透镜110、第二光敏二极管109、温度组件。其中，激光二极管108、第一光敏二极管106和第二光敏二极管109与驱动控制电路相连；还包括第一光强发射通道100、第一光强测量通道200和第二光强测量通道300。第一光强发射通道100和第一光强测量通道200平行排布且互不相通，第二光强测量通道300与第一光强发射通道100垂直且测量通道相通，第一光强发射通道100，第一光强测量通道200和第二光强测量通道300分别沿轴线A，B和C限定；激光二极管108与第一准直透镜107，第三准直透镜103和光源光纤SMA接口102沿轴线S1同轴限定。分束镜104在第一准直透镜107与第三准直透镜103中间且法线方向与轴线A呈现45°夹角。沿着分束镜104位置，第二准直透镜105与第一光敏二极管106沿着轴线C排布，分束镜104法线方向与轴线C呈现45°夹角。第二光敏二极管109、第五准直透镜110、第四准直透镜111和探测光纤SMA接口101沿轴线B依次排布。
在实际应用时，激光二极管108所采用波长为650nm的可见光，激光二极管108的功率为40mw，光源的波动范围小于±0.1％。第一光敏二极管106主要对初始光强进行监测，第二光敏二极管109主要对探测光强进行监测。激光二极管108发出的初始光强信号通过分束镜104一分为二，进入第一光敏二极管106和光源光纤141的光强值比例为1：9。既能够保证光源光纤141中初始光强信号的输出功率，又可以对初始光强信号进行监测和修正。壳体10通常采用吸光材料制成，同时位于壳体10下方的温控组件能够保证二极管等元器件减少温度变化带来的影响，温控组件可以采用温控开关。
在实际操作时，还可将激光探测单元直接并入到控制器内，组成测量控制器19，测量控制器19由激光探测单元、数据处理采集单元和控制显示单元构成；如图7所示，激光探测单元用于产生检测气溶胶浓度的初始光强信号并对初始光强信号进行监测，同时对经过一定浓度的气溶胶之后的衰减探测光信号进行监测，最终将光强信号转化为电信号；数据处理采集单元与激光探测单元相连接，对激光探测单元的电信号进行数据处理和采集，将电信号转化为反映气溶胶浓度的浓度值；控制显示单元分别与数据处理采集单元和激光探测单元相连接，除实现对两个单元的控制外，同时将数据处理采集单元计算的浓度值进行实时显示。数据处理采集单元包括信号处理模块3和数据采集卡4。控制显示单元包括控制模块5和显示器12。如图8所示，测量控制器19安装在测量机箱内，同时还配置有相应的电源开关8、恒流电源9、设备开关11、光源开关2和散热风扇6等。开启顺序为先开启电源开关8，然后开启设备开关11，待设备开启稳定过后然后再开启光源开关2；关闭顺序为先关闭光源开关2等待光源散热过后再依次关闭设备开关11和电源开关8。
如图9和图10所示为实现对受保护空间如飞机发动机舱内进行气溶胶浓度的多个测量点的实时监测，可以将气溶胶浓度测量设备进行拓展。根据测量点的需求，设置多组测量控制器19以及数量相同的光纤传感器20，分别组成相应的测量控制系统30与光纤传感器系统40。
如图11所示，在实验阶段，设备的操作步骤如下：
步骤S1：针对所要测量的气溶胶粉体对气溶胶浓度测量设备标定；
步骤S2：将测量光纤探头15固定放置在受保护空间内的测量点；
步骤S3：通过测量控制器上的显示器能够实时显示浓度值，并对测量数据进行记录。
如图12所示，气溶胶浓度测量设备的标定操作步骤如下：
步骤S11：针对特定的气溶胶测试试验，准备相同的粉体气溶胶样品，并将样品放置在气溶胶浓度发生设备中；
步骤S12：根据测试所需的气溶胶浓度测量范围，将气溶胶浓度发生设备根据该测量范围设置相应的发生浓度；
步骤S13：光纤传感器放置在气溶胶浓度发生设备中标定，标定设备记录发生浓度值，光纤传感器记录光强值变化；
步骤S14：将气溶胶浓度发生设备所发生的浓度值与实时监测的光强值进行对应，并使用函数y＝aekx+b进行拟合，建立浓度值与光强值的标定曲线；
步骤S5：标定曲线存储记录在测量控制器中。
该测量设备能够在保障较高的测量精度的同时降低了加工难度，无需反复操作，简化测量操作。图13为设备在受保护空间的实测的结构示意图。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种气溶胶浓度测量方法，其用于测量待测气溶胶粉体的浓度值；其特征在于，所述气溶胶粉体浓度测量方法包括以下步骤：
控制一个初始光强信号I0至所述气溶胶粉体上；
通过所述待测气溶胶粉体，所述初始光强信号I0衰减后得到衰减探测光强信号Im；
根据所述衰减探测光强信号Im计算所述初始光强信号I0在所述待测气溶胶粉体上产生的透射率
其中，所述透射率
为一个预设的探测光强信号Ib和所述衰减探测光强信号Im的比值；
根据所述透射率
通过关系函数得到气溶胶粉体浓度Mv，所述关系函数为：
其中，a是染尘层影响因子，k是消光因子，b是环境光干扰因子。
2.根据权利要求1所述的气溶胶浓度测量方法，其特征在于，所述预设的探测光强信号Ib的设定方法包括以下步骤：
接收初始光强信号I0在无气溶胶粉尘的测量空间内衰减后的初始探测光强信号Ib。
3.根据权利要求1所述的气溶胶浓度测量方法，其特征在于，所述关系函数的设计方法包括以下步骤：
在所述无气溶胶粉尘的测量空间内注入气溶胶粉体浓度为c的气溶胶粉体，得到固定浓度测量空间；
获取所述固定浓度测量空间经所述气溶胶粉体浓度为c的气溶胶粉体沾染后的粉尘沾染透射率G；
根据环境光强信号I∞、所述初始探测光强信号Ib和所述衰减探测光强信号Im计算理想透射率
根据朗伯-比尔定律建立所述理想透射率
和所述气溶胶粉体浓度Mv的理想关系函数：
其中，Kext为气溶胶粉体消光系数，L为气溶胶粉体测量的有效光程；
根据所述实际透射率
对理想关系函数进行调整，得到实际关系表达式：
对实际关系表达式简化得到关系函数：
其中，染尘层影响因子
消光因子k＝-KextL，环境光干扰因子
4.根据权利要求3所述的气溶胶浓度测量方法，其特征在于，所述粉尘沾染透射率G的计算方法包括以下步骤：
根据测量时间t计算所述固定浓度测量空间内粉尘沾染的堆积质量Mpowder：
计算所述粉尘沾染透射率G：
5.一种气溶胶浓度测量装置，其用于测量待测气溶胶粉体的浓度值；其特征在于，所述气溶胶浓度测量装置包括：
初始光强信号控制单元，其用于控制一个初始光强信号I0至所述待测气溶胶粉体上；
衰减探测光强信号计算单元，其用于通过所述待测气溶胶粉体，所述初始光强信号I0衰减后得到衰减探测光强信号Im；
透射率计算单元，其用于根据所述衰减探测光强信号Im计算所述初始光强信号I0在所述待测气溶胶粉体上产生的透射率
其中，所述透射率
为一个预设的探测光强信号Ib和衰减探测光强信号Im的比值；
气溶胶粉体浓度计算单元，其用于根据所述透射率
通过关系函数得到气溶胶粉体浓度Mv，所述关系函数为：
其中，a是染尘层影响因子，k是消光因子，b是环境光干扰因子。
6.一种气溶胶浓度测量设备，其用于测量待测气溶胶粉体的浓度值；其特征在于，所述气溶胶浓度测量设备包括：
激光探测单元，其用于提供一个初始光强信号I0；
传感器，其用于采集所述初始光强信号I0通过所述待测气溶胶粉体衰减后得到衰减探测光强信号Im；
控制器，其用于控制所述激光探测单元发射所述初始光强信号I0至所述待测气溶胶粉体上；还控制所述传感器采集所述初始光强信号I0通过所述待测气溶胶粉体衰减后得到衰减探测光强信号Im；还用于根据所述衰减探测光强信号Im计算所述初始光强信号I0在所述待测气溶胶粉体上产生的透射率
其中，所述透射率
为一个预设的探测光强信号Ib和衰减探测光强信号Im的比值；还用于根据所述透射率
通过关系函数得到气溶胶粉体浓度Mv，所述关系函数为：
a是染尘层影响因子，k是消光因子，b是环境光干扰因子。
7.根据权利要求6所述的气溶胶浓度测量设备，其特征在于，所述控制器还包括显示单元，其用于显示所述气溶胶粉体浓度Mv。
8.根据权利要求6所述的气溶胶浓度测量设备，其特征在于，所述激光探测单元包括壳体(10)，所述壳体(10)内部设置有第一光强发射通道(100)、第一光强测量通道(200)和第二光强测量通道(300)，第一光强发射通道(100)和第一光强测量通道(200)平行排布且互不相通，第二光强测量通道(300)与第一光强发射通道(100)垂直且相交处相通；第一光强发射通道(100)内同轴依次设置有光源光纤SMA接口(102)、第三准直透镜(103)、分束镜(104)、第一准直透镜(107)和激光二极管(108)，分束镜(104)的法线与第一光强发射通道(100)的轴线呈现45°夹角；第一光强测量通道(200)内同轴依次设置有探测光纤SMA接口(101)、第四准直透镜(111)、第五准直透镜(110)、第二光敏二极管(109)，探测光纤SMA接口(101)与光源光纤SMA接口(102)相邻且平齐设置；第二光强测量通道(300)内同轴设置有第二准直透镜(105)与第一光敏二极管(106)，第二准直透镜(105)与分束镜(104)相邻设置。
9.根据权利要求8所述的气溶胶浓度测量设备，其特征在于，所述初始光强信号I0由激光二极管(108)发出，被分束镜(104)分为第一初始光强信号和第二初始光强信号，所述第一初始光强信号沿第一光强发射通道(100)发出，用于测量待测气溶胶粉体的浓度值，所述第二初始光强信号进入第二光强测量通道(300)，用以监测所述初始光强信号I0，所述第一初始光强信号和第二初始光强信号的光强值比例为9∶1。
10.根据权利要求8所述的气溶胶浓度测量设备，其特征在于，所述壳体(10)的外壁安装有温控组件，用以监测壳体表面温度。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210790408.8A CN115078203A (zh) | 2022-07-05 | 2022-07-05 | 一种气溶胶浓度测量方法、装置、设备 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210790408.8A CN115078203A (zh) | 2022-07-05 | 2022-07-05 | 一种气溶胶浓度测量方法、装置、设备 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115078203A true CN115078203A (zh) | 2022-09-20 |
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| CN202210790408.8A Pending CN115078203A (zh) | 2022-07-05 | 2022-07-05 | 一种气溶胶浓度测量方法、装置、设备 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115078203A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117233054A (zh) * | 2023-11-13 | 2023-12-15 | 中国科学技术大学 | 一种修正光纤探头沾染干扰的方法、修正系统及传感器 |
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2022
- 2022-07-05 CN CN202210790408.8A patent/CN115078203A/zh active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117233054A (zh) * | 2023-11-13 | 2023-12-15 | 中国科学技术大学 | 一种修正光纤探头沾染干扰的方法、修正系统及传感器 |
| CN117233054B (zh) * | 2023-11-13 | 2024-03-01 | 中国科学技术大学 | 一种修正光纤探头沾染干扰的方法、修正系统及传感器 |
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