CN115087854A - 用于监测气溶胶粒子的数量密度的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
一种用于测量气溶胶粒子（P0）的装置（500）包括：‑充电单元(100)，用于通过扩散充电使气溶胶样品流(FG1)的粒子(P0)带电来形成带电粒子(P1)，以及‑收集单元(200)，用于通过经由带电粒子(P1)的扩散从带电粒子(P1)收集电荷来提供电流(I1(t))，电流(I1(t))指示气溶胶样品流(FG1)的气溶胶粒子(P0)的数量密度(n0(t))。收集单元(200)的内部压强(p2)维持在减小的值(pSET)以提供用于检测具有不同尺寸(dp)的纳米粒子(P0)的电流(I1(t))的平坦响应(Ri(dp))。
Description
技术领域
一些实施例涉及测量气溶胶粒子。
背景技术
内燃机的气溶胶排放可能对环境有害。可以使用气溶胶测量，例如用于检查内燃机废气中气溶胶粒子的质量浓度是否低于预定的监管限值。可以测量气溶胶粒子的质量浓度，例如通过由过滤器收集气溶胶粒子，并通过称重过滤器来确定所收集粒子的总质量。在称重后，可以通过将收集的粒子的总质量除以被引导穿过过滤器的气体的总体积来计算平均粒子质量浓度。由过滤器收集足够量的气溶胶粒子可能需要相对较长的时间段，例如几个小时。称重过滤器可能需要手动工作，或者可能需要使用昂贵的自动称重装备。
可以分析在过滤器上收集的粒子沉积物，例如通过使用显微镜和图像分析。然而，通过分析收集的粒子沉积物来确定废气中气溶胶粒子的原始数量密度可能是困难的或不可能的。
可以测量气溶胶粒子的数量密度，例如通过使用气溶胶粒子计数器。粒子计数器的操作通常基于光学散射。气溶胶粒子计数器可以照亮气溶胶样品流，例如利用激光束，并且气溶胶粒子计数器可以对由光散射气溶胶粒子引起的光脉冲进行计数。气溶胶粒子计数器已被例如用于验证清洁室中的空气质量，或用于测量城市环境中气溶胶粒子的数量密度。
发明内容
一些版本涉及用于测量气溶胶样品流的气溶胶粒子的数量密度的装置。一些版本涉及用于测量气溶胶样品流的气溶胶粒子的数量密度的方法。一些版本涉及用于测量从排放管道排放的气溶胶粒子的数量密度的装置。一些版本涉及用于确定从排放管道排放的气溶胶粒子的数量密度是否小于预定限值的方法。
排放管道可以是例如内燃机的排气管道。排放管道可以是例如包括内燃机的车辆的排气管道。排放管道可以是例如发电站的管道。排放管道可以是例如工厂的管道。
根据一个方面，提供了一种装置（500），包括：
-充电单元(100)，用于通过经由扩散充电使气溶胶样品流(FG1)的粒子(P0)带电来形成带电粒子(P1)，
-收集单元(200)，用于通过经由所述带电粒子(P1)的扩散从所述带电粒子(P1)收集电荷来提供电流(I1(t))，电流(I1(t))指示气溶胶样品流 (FG1) 的气溶胶粒子 (P0) 的数量密度 (n0(t))，
- 减压单元 (PDU1)，和
- 抽吸单元（VAC1），
其中减压单元(PDU1)和抽吸单元(VAC1)被布置成将所述收集单元(200)的内部压强(p2)保持在选定值(pSET)。
根据一个方面，提供了一种装置（500），包括：
-充电单元(100)，用于通过经由扩散充电使气溶胶样品流(FG1)的粒子(P0)带电来形成带电粒子(P1)，
-收集单元(200)，用于通过经由所述带电粒子(P1)的扩散从所述带电粒子(P1)收集电荷来提供电流(I1(t))，电流(I1(t))指示气溶胶样品流 (FG1) 的气溶胶粒子 (P0) 的数量密度 (n0(t))，
-减压单元 (PDU1)，用于降低所述气溶胶样品流 (FG1) 的压强，以及
-抽吸单元 (VAC1)，用于经由充电单元 (100) 将所述气溶胶样品流(FG1)汲取到收集单元 (200)，
其中，充电效率函数 (
) 指示作为粒子尺寸(dp)的函数的用于使粒子(P1) 带电的扩散充电的效率，
其中，收集效率函数 (
) 指示作为粒子尺寸(dp)的函数的通过带电粒子(P1) 的扩散来收集电荷的效率，
其中减压单元(PDU1)和抽吸单元(VAC1)被布置成将收集单元(200)的内部压强(p2)保持在选定压强值(pSET)，使得至少在40 nm 至 200 nm的粒子尺寸范围内收集效率函数(
) 的负斜率(
)至少部分补偿充电效率函数 (
) 的正斜率 (
)，选定压强值 (pSET) 小于或等于 80 kPa。
其它方面在权利要求中定义。
由所述装置提供的电流可以指示输入流的气溶胶粒子的瞬时数量密度。可以通过选择收集单元的内部压强来调整用于检测不同尺寸粒子的电流响应。收集单元的内部压强可以维持在选定的减小值，以便提供用于检测不同尺寸的纳米粒子的数量密度的基本平坦的电流响应。所述装置可以具有基本平坦的计数响应。内部压强的选定值可以显著低于大气压。可选择内部压强以提供基本平坦的响应，例如在40 nm 至 200 nm的粒子尺寸范围内。例如，用于检测40nm粒子的响应可以基本上等于用于检测100nm粒子的响应，并且用于检测200nm粒子的响应也可以基本上等于用于检测100nm粒子的响应。
所述装置可以使用扩散充电和扩散收集的组合来提供计数响应，该计数响应可以基本上与粒子尺寸无关。针对例如在40 nm 至 200 nm的尺寸范围内的粒子，由所述装置提供的电流可以指示输入流的气溶胶粒子的瞬时数量密度。所述装置可以针对测量粒子的数量密度提供基本恒定的响应，这些粒子在40nm至200nm的尺寸范围内。所述装置可以针对具有宽尺寸分布和/或具有未知尺寸分布的气溶胶样品提供基本恒定的响应。
扩散收集器的内部压强可能对扩散收集器收集带电粒子的电荷的效率有影响。充电单元的内部压强可能对通过扩散充电使粒子带电的效率具有不同的影响。粒子尺寸 dP对使粒子带电的影响可以通过充电效率函数
来描述。粒子尺寸 dP 对收集带电粒子的电荷的影响可以由收集效率函数
来描述。充电效率函数
可以在第一尺寸范围内随着粒子尺寸dP的增加而增加，而收集效率函数
可以在所述第一尺寸范围内减小。收集单元中气溶胶样品流的压强可能会影响收集效率函数
的形状。气溶胶样品流的压强可以保持在选定的减小值 (pSET)，使得收集效率
的负斜率可以基本上补偿充电效率 
的正斜率，以便提供基本上与粒子尺寸无关的总体响应。
数量密度也可以称为数量浓度。所述装置可以提供电流，这允许连续监测气溶胶粒子的数量密度。所述装置可例如用于检测废气中气溶胶粒子数量密度的快速变化。监测信号的响应时间可以例如小于 1 秒，或甚至小于 0.1 秒。测量结果可以可选地被记录在存储器中，使得记录的结果与时间信息相关联。记录的测量结果可以可选地带有时间戳。
所述装置可用于例如检查车辆发动机废气中气溶胶粒子的数量密度是否低于预定限值。所述装置可用于例如检查车辆废气中气溶胶粒子的数量密度是否符合标准和/或官方规章中规定的监管限值。
收集单元的降低的内部压强还可以减少或避免气溶胶样品流的一种或多种气态物质的聚合。物质的聚合可以例如生成新粒子，新粒子可能会干扰数量密度的测量。减少的聚合可以减少对清洁所述装置内表面的需要和/或可以允许更长的操作时间段而不需要清洁所述装置的内表面。
可以提供所述装置的降低的内部压强，例如通过使用临界孔口。使用恒定的降低的内部压强和临界孔口可以保持流率基本恒定。可以计算数量密度值，例如简单地通过将测得的电流值乘以校准系数即可。
经由第一临界孔口引导气溶胶样品流和经由第二临界孔口将稀释气流引导到采样管线可以以基本恒定的已知稀释比率提供经稀释的样品气溶胶流。
降低的内部压强可以在采样管线和所述装置的各单元中提供更快速度的气溶胶样品流。因此，降低的内部压强也可以提供更快的响应。
在实施例中，该方法可以包括测量第二辅助电流信号，第二辅助电流信号指示离开（第一）收集单元的气溶胶粒子的电荷。第一检测器电流可以指示输入流的粒子的数量浓度，并且第二辅助信号可以指示输入流的气溶胶粒子的表面积浓度。第一信号可以基本上与例如在 40 nm 至 200 nm 的尺寸范围内的粒子尺寸无关，而第二信号可能取决于在 40nm 至 200 nm 的尺寸范围内的粒子尺寸。第一信号和第二信号的不同特性可以例如允许从这两个信号估计平均粒子尺寸。该方法可以包括从第一检测器电流和从第二辅助电流确定平均粒子尺寸。
在实施例中，第二辅助电流信号可用于检查测得的数量密度的可靠性和/或用于检查测量装置是否正常操作。在已知输入流的粒子尺寸分布保持不变的情况下，恒定的第二辅助电流信号可以指示测量结果有效和/或测量装置正常操作。在已知输入流的粒子尺寸分布保持不变的情况下，第二辅助电流信号的变化可以指示测量无效和/或测量装置未正常操作。
附图说明
在以下示例中，将参考附图更详细地描述几种变体，其中
图 1a 以示例的方式示出了一种用于测量气溶胶粒子的数量密度的装置，
图 1b 以示例的方式示出了一种用于测量气溶胶粒子的数量密度的装置，
图 2a 以示例的方式示出了通过扩散充电使粒子带电的效率，
图 2b 以示例的方式示出了通过扩散从带电粒子收集电荷的效率，
图2c以示例的方式示出了当通过扩散充电使粒子带电和通过扩散从带电粒子收集电荷时用于检测粒子的组合效率，
图 2d 以示例的方式示出了用于检测不同尺寸的粒子的归一化响应，
图 2e 以示例的方式示出了尺寸分布修改单元的穿透效率，
图 2f 以示例的方式示出了有和没有修改单元情况下的归一化响应，
图3以示例的方式示出了用于测量气溶胶粒子的数量密度的装置，
图4a以示例的方式示出了用于测量气溶胶粒子的数量密度的装置，该装置还包括用于检测粒子总电荷的辅助检测器单元，
图 4b 以示例的方式示出了一种用于测量气溶胶粒子的数量密度的装置，
图5以示例的方式示出了用于测量气溶胶粒子的数量密度的装置，该装置还包括用于提供经稀释的样品流的稀释单元，
图 6a 以示例的方式示出了用于通过扩散从带电粒子收集电荷的收集单元，
图 6b 以示例的方式示出了用于通过扩散从带电粒子收集电荷的收集单元，
图 7a 以示例的方式示出了用于通过扩散充电使粒子带电的充电单元，
图7b以示例的方式示出了用于通过扩散充电使粒子带电的充电单元，
图8a以示例的方式示出了用于测量气溶胶粒子的装置，该装置包括低压采样管线，
图8b以示例的方式示出了用于测量气溶胶粒子的装置，该装置包括稀释器和低压采样管线，以及
图8c以示例的方式示出了用于测量气溶胶粒子的装置，该装置包括稀释器、低压采样管线和修改器单元。
具体实施方式
参考图1a，测量机构1000可以包括气溶胶源SRC1和气溶胶测量装置500。测量装置500可以被布置成测量初级气溶胶PG0的气溶胶粒子P0。初级气溶胶PG0可以由气溶胶源SRC1形成。气溶胶源 SRC1 可以是例如内燃机。初级气溶胶PG0可以在气体管道DUC1中被引导或包含在气体管道DUC1中。装置500可以从初级气溶胶PG0获得气溶胶样品流FG0。初级气溶胶PG0可以携带气溶胶粒子P0。测量装置500可连续监测初级气溶胶PG0的气溶胶粒子P0的数量密度。
测量装置500可以被布置成提供电流I1(t)，电流I1(t)指示排放管道DUC1中的初级气溶胶PG0的气溶胶粒子P0的数量密度n0(t)。符号t可以表示时间。
测量装置500可以包括减压单元PDU1、充电单元100、收集单元200和抽吸单元VAC1。
充电单元100可以例如经由采样管线50从排放管道DUC1接收气溶胶样品流(FG0，FG1)。充电单元100可以从采样管线50接收气溶胶样品流(FG1)。气溶胶样品流FG0也可以称为例如输入流 FG0。
充电单元100可以包括离子源用于生成离子J1。离子J1可以通过与中性粒子P0交换电荷而形成带电粒子P1。离子源可以是例如电晕放电 DSR1（图 3）。充电单元100可以包括用于生成电晕放电DSR1的电晕电极E1。充电单元100可以通过扩散充电由中性粒子P0形成带电粒子P1。离子可通过扩散在所述粒子附近移动，使得一些离子J1可与所述粒子碰撞以将电荷转移至所述粒子。充电单元100可以通过离子J1的扩散由中性粒子P0形成带电粒子P1。
装置500可以可选地包括离子阱TRAP1用于从气溶胶样品流(FG2、FG3)去除离子J1。装置500可以被布置成提供基本上无离子的气溶胶样品流(FG3)，该无离子的气溶胶样品流(FG3)包括通过扩散充电形成的带电粒子P1。
在实施例中，充电单元100可包括可作为离子阱TRAP1操作的一个或多个区域，其中收集单元200可从充电单元100直接接收气溶胶样品流(FG2、FG3)。
收集单元200可以接收来自充电单元100的气溶胶样品流(FG3)。收集单元200可以包括一个或多个收集器元件(E3)用于从带电粒子(P1)收集电荷。带电粒子(P1)可以通过扩散移动，其中一些粒子(但不是全部)可以接触收集器元件(E3)。收集器单元200可以通过从带电粒子P1收集电荷来提供电流I1(t)。电流I1(t)可以与每单位时间从带电粒子转移到收集器元件(E3)的净电荷量基本上成比例。电流I1(t)可以指示从排放管道DUC1提取的气溶胶样品流FG0的气溶胶粒子P0的数量密度n0(t)。电流I1(t)可以指示初级气溶胶PG0中的气溶胶粒子的数量密度。
装置500可以可选地包括稀释系统，用于从提取于初级气溶胶PG0的样品流FG0提供经稀释的气溶胶流(FG1)。样品流可以根据稀释比率可选地被稀释。样品流（FG1、FG2）可以可选地以稀释比率被稀释。初级气溶胶PG0中的气溶胶粒子的数量密度可以与样品流（FG1，FG2）携带的气溶胶粒子的数量密度成比例。
抽吸单元VAC1可以包括例如喷射器或泵PUMP1用于使气溶胶样品流穿过充电单元100到达收集单元200。抽吸单元VAC1可以将气溶胶样品流FG1汲取到充电单元100中。抽吸单元VAC1可以把气溶胶样品流(FG2，FG3)从充电单元100汲取到收集单元200。抽吸单元VAC1可以通过从收集单元200汲取流FG4来引起从充电单元100到收集单元200的气溶胶流。抽吸单元VAC1还可以被布置成保持收集单元200的内部压强p2基本上等于选定的压强值pSET。抽吸单元VAC1可以与减压单元PDU1一起操作以将收集单元200的内部压强p2保持在预定值pSET。压强值pSET可以显著小于正常大气压(100kPa)。值pSET可以例如小于或等于 80kPa。值pSET可以例如小于或等于 50 kPa。值pSET可以例如小于或等于 20 kPa。
气溶胶流 FG1 的流率 Q1 可以被例如泵 PUMP1 和/或阀门 VAL1（图 3，图 8b）控制。
样品流(FG0、FG1、FG2、FG3)可以被引导经由减压临界孔口OR1，其中流率Q1可以例如从孔口 OR1 的下游压强确定。孔口OR1的下游压强可以例如基本上等于内部压强p2。流率 Q1 可以保持基本恒定，例如在初级气溶胶PG0的压强保持基本恒定并且内部压强(p2)保持基本恒定的情况下。特别地，压强比p2/p0可以小于0.5，以确保经由临界孔口OR1的阻塞（临界）流。
装置500可以可选地包括用于监测流(FG0、FG1、FG2、FG3、FG4、FG5、FG6)的流率的流传感器QSEN1(图8b)。
抽吸单元VAC1可以提供废气流EXG1。废气流 EXG1 可以被排放到例如装置500外部的环境空气中，或排放到通风管道中。
收集单元200的收集器元件E3可以布置成以降低的内部压强p2进行操作。内部压强p2可以例如小于或等于80 kPa，小于或等于50 kPa，或甚至小于或等于20 kPa。
收集单元200的内部压强p2的下限值例如可以是2 kPa（20 mbar）。装置500可以被布置成操作使得内部压强p2例如大于或等于 2 kPa。内部压强p2可以例如在 2 kPa 到 80kPa 的范围内。内部压强p2可以例如在 2 kPa 到 50 kPa 的范围内。内部压强p2可以例如在 2 kPa 到 20 kPa 的范围内。
减压单元PDU1可以包括例如一个或多个孔口OR1用于在气溶胶样品流（FG0、FG1、FG2、FG3) 被引导经由一个或多个孔口 OR1 的情况下引起排放管道DUC1的内部压强p0和收集单元200的内部压强p2之间的压强差（p0-p2）。减压孔口OR1可以位于例如采样管线50的输入端(IN0)处，采样管线50与充电单元100之间，充电单元100与离子阱TRAP1之间，或离子阱TRAP1与收集单元200之间。
收集单元200可以提供指示粒子的瞬时数量密度的检测器电流I1(t)。通过从粒子收集电荷形成的初级电流I1(t)可能非常微弱。检测器电流 I1(t) 的量值可以例如在几飞安的量级。装置500可以包括电流监测单元CMU1用于将检测器电流I1(t)转换成检测器信号S1(t)。所述装置可以包括例如用于测量初级电流 I1(t) 的量值的静电计。电流监测单元CMU1 可以包括例如用于测量从收集单元200获得的电流I1(t)的静电计。检测器信号S1(t)可以指示检测器电流I1(t)的量值。检测器信号S1(t)可以与电流I1(t)基本上成比例。检测器信号 S1(t) 可以是例如用于促进信号处理的数字信号。
装置500可以包括信号处理单元CNT1用于基于校准数据CAL1从检测器信号S1(t)形成数量密度值N0(t)。所确定的数量密度值 N0(t) 可以例如指示气溶胶样品流 (FG0,FG1) 的数量密度 n0(t)。所确定的数量密度值 N0(t) 可以例如指示初级气溶胶 PG0 的粒子的数量密度。
校准数据CAL1可以包括例如用于从检测器信号S1(t)计算数量密度值N0(t)的比例常数。校准数据CAL1可以包括例如用于从测得的检测器电流 I1(t) 计算数量密度值 N0(t)的比例常数。
装置500可以包括用于为充电单元100提供工作电压V1的电压源VSU1。电压源VSU1的端子(例如T1或T2)可以直接或间接连接到装置500的电接地GND1，以稳定充电单元100的电位。
装置500可以包括用于为离子阱TRAP1提供工作电压V5的电压源VSU2。电压源VSU2的端子T5、T6可以直接或间接连接到装置500的电接地GND1，以稳定离子阱TRAP1的电位。在实施例中，充电单元100和离子阱TRAP1也可以从同一电压源(VSU1)接收工作电压。
气溶胶源 SRC1 可以是例如内燃机。管道 DUC1 可以是例如引擎的排气管道。初级气溶胶 PG0 可以是例如引擎的废气。初级气溶胶 PG0 可以是例如燃气轮机的废气。
气溶胶源 SRC1 可包括例如内燃机。气溶胶源 SRC1 可包括例如内燃机和催化转化器单元的组合，用于控制和/或减少排放。
内燃机可以使用例如天然气、合成气、汽油、柴油、燃料油和/或酒精作为粒子排放测试期间的燃料。样品流 FG0 可例如在引擎的气体清洁单元之前或之后取得。气体清洁单元可以包括例如催化转化器和/或气体清洁过滤器。
从装置500的收集单元100获得的电流I1(t)可以例如用于检查引擎的粒子排放是否小于预定限值 (LIM1)。可以例如在标准和/或官方规章中指定所述限值。可以从测得的电流I1(t)计算数量密度值。该方法可以包括从电流(I1)确定数量密度值(n0)，将确定的数量密度值(n0)与限值(LIM1)进行比较，以及确定数量密度值(n0)是否小于限值 (LIM1) 。
气体管道 DUC1 可以是例如引擎SRC1的排气管道。管道DUC1可以是稀释系统的管道，其中初级气溶胶PG0可以是例如引擎的经稀释的废气。管道 DUC1 可以是例如恒定容积采样器的通道（CVT通道）。管道DUC1可包括经稀释的废气。源 SRC1 也可以是例如燃烧炉、焚烧炉、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，装置500可以可选地例如保持在加热的炉中，例如以稳定聚合。
源SRC1可以可选地提供过程指示信号S0(t)。该方法可以包括获得指示引擎SRC1的操作参数的过程指示信号S0(t)。可以将检测器电流I1(t)与过程指示信号S0(t)进行比较，以确定粒子源SRC1的操作参数的变化是否对应于检测器电流I1(t)的变化。
装置 500 可例如用于测量从引擎 SRC1 的粒子排放。可以根据第一测试过程驱动引擎。第一测试过程可以包括例如根据预定序列调整引擎的控制信号（例如油门踏板位置）和/或引擎的负载（即输出功率）。测得的检测器电流 I1(t) 和/或测得的粒子数量密度n0(t) 可以与过程指示信号 S0(t) 进行比较，以确定检测器电流 I1(t) 是否与过程指示信号S0(t)相关。过程指示信号 S0(t) 可以例如指示燃料流率、去往引擎的输入空气流率、引擎的操作温度、引擎气缸的操作温度、催化转化器的操作温度、过滤器的操作温度、过程的操作温度、油门踏板设置、引擎的阀门定时、燃料馈送压强、耦合到引擎的测功机的转速、引擎的扭矩、从引擎转移到测功机的功率、或添加剂的流率。气溶胶粒子源SRC1可以同时提供多个过程指示信号，这些信号可以指示源SRC1的不同操作参数。
通常，装置500的各个单元可以被布置成使得收集单元200可以接收来自充电单元100的带电粒子，并且使得收集单元200的内部压强p2可以显著低于环境压强p0。收集单元200可以位于充电单元100的下游和减压单元PDU1的下游。
装置500可以可选地包括修改器单元MOD1用于修改气溶胶样品流的尺寸分布。修改器单元 MOD1 可以例如去除大于预定限值 (dcut) 的粒子。修改器单元 MOD1 可以位于收集单元 200 的上游。修改器单元 MOD1 可以位于例如充电单元100的上游或位于充电单元100和收集单元200之间。
参考图 1b，减压单元 PDU1 可以位于例如充电单元100和收集单元200之间。充电单元100可以接收气溶胶样品流FG1。充电单元100可以提供气溶胶样品流FG2，气溶胶样品流FG2包括带电粒子P1。离子阱TRAP1可以通过从流FG2中去除离子来提供气溶胶样品流FG21。减压单元PDU1可以通过降低流FG2的压强来提供气溶胶样品流FG22。修改器单元MOD1可以通过修改流FG22的尺寸分布来提供气溶胶样品流FG3。收集单元200可以从流FG3的带电粒子收集电荷。
图2a至2d以示例的方式图示可以如何通过选择收集单元200的操作压强(p2)来调整装置500对不同尺寸的粒子P0的响应。装置500可以被布置为保持收集单元200的内部压强(p2)基本上等于选定的压强值pSET。
图 2a 以示例的方式示出了通过扩散充电使气溶胶粒子带电的效率
，它是气溶胶样品流的气溶胶粒子 P0 的移动性大小 dP 的函数。气溶胶粒子P0最初可以是中性的或者它们可以携带初始电荷。通过扩散充电从初始气溶胶粒子P0形成带电气溶胶粒子P1可以根据充电效率
提供气溶胶样品流FG2。充电效率
可以指示由充电单元的输出提供的气溶胶样品流FG2中每个粒子的基本电荷(e)的平均数量。充电效率
可以表示气溶胶样品流 FG2 的粒子群。每个个体粒子的电荷可能表现出统计变化。
充电效率函数
可以例如指示每个粒子的基本电荷的平均数量，其是粒子的移动性大小的函数。基本电荷 (e) 等于 1.602·10-19 As (As = 安培秒)。
图2a的曲线以示例的方式示出了在充电单元100的内部压强p100为20kPa的情况下的充电效率函数
。
图 2b 以示例的方式示出了在通过带电粒子 P1 的扩散收集来自带电粒子 P1的电荷的情况下收集电荷的收集效率
，其是气溶胶粒子 P1 的移动性大小 dP 的函数。收集效率
可以指示收集移动性大小为 dp 的粒子的电荷的概率。取决于粒子尺寸 dp，收集效率
可能在 0% 到 100% 的范围内。
例如，收集效率
可以基本等于1%，这意味着收集40nm粒子P1的电荷的概率可以基本等于1%。
尺寸为dp的粒子P1穿过收集单元200而不将电荷转移到收集单元的概率可以相应地等于1-
。例如，40 nm 的粒子穿过收集单元而不将电荷转移到收集单元的概率可以相应地等于 100% -
。
0％的收集效率
可以指示所有尺寸为dp的粒子穿过收集单元200而不转移电荷。50％的收集效率
可以指示50％的尺寸为dp的粒子穿过收集单元200而不转移电荷，并且50％的尺寸为dp的粒子将电荷转移到收集单元200。100%的收集效率
可以指示基本上所有尺寸为 dp 的粒子都将电荷转移到收集单元 200。
图 2b 的实曲线表示当收集单元的内部压强 p2 等于 20 kPa 时的收集效率
。图 2b 的虚曲线表示当内部压强 p2 等于 100 kPa 时的收集效率
。收集效率
的形状可以取决于收集单元 200 的内部压强 p2。收集效率函数
在给定粒子尺寸 (例如，dP = 40 nm）处的斜率（
）可能取决于收集单元 200 的内部压强p2。
带电粒子P1通过扩散在收集元件E3附近移动，直到一些带电粒子P1接触收集元件E3。带电粒子P1可以（仅）在其接触收集元件E3时将电荷转移到收集元件E3。转移的电荷，即从带电粒子 P1 收集到收集元件 E3 的电荷可能对收集单元 200 的检测器电流 I1 (t)有贡献。
收集单元可以收集带电粒子的电荷，例如通过扩散来收集带电粒子。收集单元不需要永久收集所述粒子。收集单元也可以在收集的粒子随后作为电中性粒子被释放回气流中的情况下提供净电流。
收集单元可以被布置成操作使得在粒子尺寸为100nm的情况下收集带电粒子的概率显著小于100％，从而提供收集效率
的负斜率。
收集单元200的降低的内部压强p2可以通过将粒子的气动阻力减小为小于1000nm来增强扩散。内部压强 p2 也可以通过减小气动阻力来影响收集效率曲线
的形状。
图 2c 以示例的方式示出了在粒子 P0 通过扩散充电而带电并且其中带电粒子的电荷通过扩散收集而被收集的情况下检测粒子的组合效率
，其是气溶胶粒子P0 的移动性大小 dP 的函数。组合检测效率
可以被确定为效率的乘积，即
。组合效率
可以包括充电单元100中使粒子带电的贡献和收集单元200中收集粒子的电荷的贡献。
组合检测效率 (
) 可以指示由来自充电单元100的气溶胶样品流（FG1）中尺寸为 dp 的每个粒子 (P0) 转移到收集单元200的一个或多个收集元件的基本电荷 (e) 的平均数量。组合检测效率
可以计及在充电单元100中转移到气溶胶样品流(FG1)中尺寸为dp的每个粒子(P0)的基本电荷(e)的平均数量的贡献，并且组合检测效率
也可以计及在收集单元200中收集带电粒子的电荷的概率的贡献。
收集单元 (200) 的内部压强 (p2) 的变化 (
) 在预定尺寸范围 RNG1内（例如在40 nm 至 200 nm的尺寸范围内）可能对收集效率函数 (
) 的斜率 (
)有影响。可以通过选择收集单元(200)的内部压强(p2)来调整组合检测效率
的斜率(
)。
可以通过选择内部压强p2的目标值(pSET)来选择组合检测效率
的最佳形状。例如，可以选择收集单元(200)的内部压强(p2)，使得收集效率函数(
)的负斜率(
)至少在 40 nm 至 200 nm 的粒子尺寸范围内至少部分地补偿充电效率函数 (
) 的正斜率 (
)。
例如，收集单元(200)的内部压强(p2)可以保持在预定的选定值(pSET)，使得组合检测效率
的斜率(
)在40nm至200nm的尺寸范围内基本上等于0。
充电单元100的内部压强(p100)可以基本上等于收集单元200的内部压强(p2)，或者充电单元100的内部压强(p100)可以不同于收集单元200的内部压强(p2)。
充电单元100的内部压强(p100)可以基本上等于收集单元200的内部压强(p2)。例如，充电单元100和收集单元200可以位于减压单元PDU1的下游使得充电单元100的内部压强(p100)可以基本上等于收集单元200的内部压强(p2)。
收集单元200的内部压强(p2)也可以显著低于充电单元100的内部压强(p100)。例如，减压单元PDU1可以位于充电单元100和收集单元200之间。
充电单元100的内部压强(p100)的变化可能对充电效率
有影响，并且收集单元200的内部压强(p2)的变化可能对收集效率
有影响。内部压强(p100)对充电效率
的影响与内部压强(p2)对收集效率
的影响可能不同。因此，在充电单元100的内部压强(p100)基本上等于收集单元200的内部压强(p2)的情况下也可以通过选择收集单元200的内部压强(p2)来调整组合检测效率
。可以通过选择收集单元200的内部压强(p2)来至少在尺寸范围RNG1中调整组合检测效率
。
举例来说，图2c的实曲线可以表示当内部压强p2等于20kPa时的组合检测效率
。图 2c 的虚曲线可以表示当内部压强 p2 等于 100 kPa 时的组合检测效率
。
图 2d 示出了归一化响应函数 R0，它是通过将组合检测效率 
除以参考值
获得的。实曲线示出内部压强 p2等于20kPa情况下的归一化响应函数R0。虚曲线示出内部压强 p2等于100kPa情况下的归一化响应函数R0。图 2d 的曲线已通过将组合检测效率
除以参考值 
被归一化。参考值
可以等于在预定粒子尺寸（例如 20 nm 或 100 nm）处的组合检测效率。
例如在40 nm 至 200 nm的尺寸范围内，组合检测效率
可能基本上与粒子尺寸无关。例如，检测具有40 nm 的移动性大小 (dP) 的粒子 (P0) 的效率
可以例如处于如下范围内：检测具有100 nm的移动性大小 (dP) 的粒子 (P0)的效率
的0.8 至 1.2 倍，并且检测具有200nm 的移动性大小 (dP) 的粒子(P0) 的效率
可以例如处于如下范围内：检测具有100 nm的移动性大小 (dP)的粒子 (P0) 的效率
的0.8 至 1.2 倍。
例如在 40 nm 至 200 nm的尺寸范围内，组合检测效率
可能基本上与粒子尺寸无关。例如，检测具有40 nm 的移动性大小 (dP) 的粒子 (P0) 的效率 (
)可以例如在如下范围内：检测具有100 nm的移动性大小 (dP) 的粒子 (P0) 的效率
的0.9 至 1.1 倍，并且检测具有200 nm 的移动性大小 (dP) 的粒子 (P0)的效率 (
) 可以例如在如下范围内：检测具有100 nm的移动性大小 (dP) 的粒子(P0) 的效率
的0.9 至 1.1 倍。
收集单元200的内部压强值(p2)可以保持在预定压强值(pSET)。可以选择压强值(pSET)，使得组合效率函数
根据上面列出的准则中的一个或多个可以是基本平坦的。
充电效率
可以随着在第一尺寸范围 (RNG1) 中的粒子尺寸增加而降低。第一尺寸范围 (RNG1) 可以是例如从粒子尺寸40 nm 至 200 nm的范围。降低的充电效率函数可以在所述第一尺寸范围（RNG1）中通过第一指数函数来近似：
k1表示比例常数。dP表示气溶胶粒子的移动性大小。α表示指数。在扩散充电的情况下，在尺寸范围 RNG1中指数α可以例如在1.05到1.50范围中。在通过三极管充电器进行扩散充电的情况下（图 7b），在尺寸范围 RNG1中指数α可以例如基本上等于1.1。
收集效率
可以随着第一尺寸范围 (RNG1) 中粒子尺寸的增加而降低。增加的充电效率函数在所述尺寸范围（RNG1）中可以通过第二指数函数来近似：
k2表示比例常数。-β表示指数。在尺寸范围（RNG1）中指数-β的值可以例如在-1.00到-0.85 的范围内。
充电单元100和收集单元100的组合的组合检测效率
可以形成为充电效率
和收集效率
的乘积：
基于等式 (1)、(2)、(3)，组合检测效率
可以近似为指数函数的乘积：
差α-β的低值可以对应于粒子尺寸 dP 对测量装置500的计数响应具有小的或可忽略的影响的操作状况。收集单元 200 的内部压强 p2可以被选择使得差α-β例如在 0 到0.65 的范围内。
收集单元200的内部压强p2可能对指数β有影响。充电单元100的内部压强p100可能对指数α具有较小的影响和/或不同的影响。收集单元 200 的内部压强 p2 可以被选择例如使得指数β基本上等于指数α。在压强已被选择使得指数β基本上等于指数α的情况下，组合检测效率
可以基本上与第一尺寸范围(RNG1)中的粒子尺寸dP无关。充电单元100的内部压强 (p100) 可以例如基本上等于收集单元200的内部压强(p2)。
在实施例中，该装置还可以被布置成操作使得收集单元200的内部压强p2不同于充电单元100的内部压强p100。
参考图2e，装置500可以可选地包括一个或多个修改器单元MOD1用于修改气溶胶样品流的粒子尺寸分布。修改器单元 MOD1 可以位于例如充电单元 100 的上游，或充电单元 100 和收集单元 200 之间。修改器单元 MOD1可以包括例如过滤器、冲击器和/或旋风分离器用于修改气溶胶样品流的粒子尺寸分布。修改器单元 MOD1可以包括例如过滤器、冲击器和/或旋风分离器用于根据预定穿透效率函数
从气溶胶样品流中去除粒子。穿透效率
可能具有例如截止尺寸dCUT用于从气溶胶样品流中消除大于截止尺寸 dCUT 的粒子，使得被去除的粒子不能将电荷从充电单元 100 转移到收集单元 200。穿透效率
可以指示尺寸为dp的粒子穿过修改器单元 MOD1 的概率。对于尺寸范围 RNG1 (例如从 40 nm 到 200 nm)，穿透效率
可以基本上等于 100%，其中基本上所有粒子都可以穿过修改器单元 MOD1。对于大于截止尺寸 dCUT 的粒子，穿透效率
可能低于 50%。在修改器单元MOD1基本上去除所有粒子的尺寸范围内，穿透效率
可以基本上等于0％。
装置500的总检测效率
可以形成为穿透效率
、充电效率
和收集效率
的乘积：
修改器单元 MOD1 可以被布置成从气溶胶样品流中去除粒子，例如通过撞击和/或通过拦截。选择收集单元 200 的内部压强 (p2) 可用于例如在从 40 nm 到 200 nm 的尺寸范围 RNG1 中调整总检测效率
的斜率，而撞击和/或拦截机制可用于针对在所述尺寸范围 RNG1 之外的较大粒子调整总检测效率
。
从收集单元200获得的检测器电流I1(t)可以与气溶胶样品流FG1的粒子数量密度n0(t)成比例，与气溶胶样品流FG1的流率Q1成比例，并且与总检测效率
成比例。t表示时间。k0表示比例常数。
电流 I1 对尺寸为 dP 的单分散分布的粒子密度 n0的响应R1(dP) 可以例如定义如下：
结合 (5) 和 (6) 可以允许从总检测效率
计算响应 R1(dP)，例如如下：
因此，响应 R1(dP)可能与总检测效率 
成比例。响应函数 R1(dP)的形状可能类似于总检测效率
的形状。在总检测效率
与尺寸范围RNG1中的粒子尺寸dP基本上无关的情况下，响应R1(dP)可以与尺寸范围RNG1中的粒子尺寸dP基本上无关。
例如，可以选择收集单元(200)的内部压强(p2)，使得收集效率函数(
)的负斜率(
)至少在 40 nm 至 200 nm 的粒子尺寸范围内至少部分补偿充电效率函数(
) 的正斜率 (
)。
例如，可以选择收集单元(200)的压强(p2)，使得用于检测具有200 nm 的移动性大小(dP)的粒子(P0)的电流(I1(t))的响应(R1(dP))处于如下范围中：用于检测具有100 nm的移动性大小(dP)的粒子(P0)的响应(R1(dP))的 0.9 至 1.1 倍，并且其中用于检测具有40 nm 的移动性大小(dP)的粒子(P0)的电流(I1(t))的响应(R1(dP))处于如下范围中：用于检测具有100 nm 的移动性大小(dP)的粒子(P0)的响应(R1(dP))的 0.9 至 1.1 倍。
例如，可以选择收集单元(200)的压强(p2)，使得用于检测具有400 nm 的移动性大小(dP)的粒子(P0)的电流(I1(t))的响应(R1(dP))处于如下范围中：用于检测具有100 nm的移动性大小(dP)的粒子(P0)的响应(R1(dP))的 0.9 至 1.1 倍，并且其中用于检测具有40 nm 的移动性大小(dP)的粒子(P0)的电流(I1(t))的响应(R1(dP))处于如下范围中：用于检测具有100 nm 的移动性大小(dP)的粒子(P0)的响应(R1(dP))的 0.9 至 1.1 倍。
例如，可以选择收集单元200的压强，使得用于检测具有40 nm 的移动性大小(dP)的粒子(P0)的响应(R1(dP))处于如下范围中：用于检测具有100 nm 的移动性大小(dP)的粒子(P0)的响应(R1(dP))的 0.9 至 1.1 倍，并且使得用于检测具有1000 nm 的移动性大小(dP)的粒子(P0)的响应(R1(dP))处于如下范围中：用于检测具有100 nm 的移动性大小(dP)的粒子(P0)的响应(R1(dP))的 0.9 至 1.2 倍。
流率Q1可以保持基本恒定。总检测效率
可以在测量装置500的检测尺寸范围RNG0中基本恒定。检测尺寸范围RNG0可以例如从 40nm到 400nm。检测尺寸范围 RNG0可以例如从 40 nm到 1000nm。常数 k0、流率 Q1 和总检测效率 
可以组合并表示为校准常数 KCAL。
可以例如通过使用校准常数 kCAL从测得的检测器电流 I1 来确定数量密度 n0：
校准常数 KCAL 可以例如通过校准测量来确定。校准常数KCAL可以例如存储在所述装置的存储器(MEM1)中。装置500可以被布置为通过使用校准常数KCAL从测得的电流I1(t)确定数量密度n0(t)。在实施例中，测得的电流I1(t)可以被传送到辅助计算机，并且辅助计算机可以被布置为通过使用校准常数KCAL从测得的电流I1(t)确定数量密度n0(t)。
数量密度n0表示单位体积中气溶胶粒子的数量。数量密度n0也可以称为数量浓度。
参考图2d，响应函数R1(dp)可以通过将响应函数R1(dp)除以参考值RREF来归一化。
参考值 RREF 可以例如等于针对粒子尺寸 100 nm 的响应 R1(dp)。
可以通过选择内部压强p2来提供基本平坦的响应函数R1(dp)和/或基本平坦的归一化响应函数R0(dp)。例如，响应函数 R1(dp)、R0(dp)可以至少在 40 nm 至 400 nm 的粒子尺寸范围内在±10%限值内基本平坦。例如，响应函数 R1(dp)、R0(dp) 可以至少在 20 nm到 1000 nm 的粒子尺寸范围内在±20% 限值内基本平坦。
可以选择收集单元(200)的内部压强(p2)，使得收集效率函数(
)的负斜率(
)可以在预定尺寸范围RNG2中补偿充电效率函数(
)的正斜率(
) 。
所述负斜率可以补偿所述正斜率，例如使得当收集单元的内部压强(p2)等于20kPa时归一化响应函数R0(dp)的斜率在100nm到200nm的尺寸范围(RNG2)中可以例如基本上等于-1%/100nm。
作为比较示例，当收集单元的内部压强等于100kPa时，归一化响应函数 R0(dp) 的斜率在100nm到200nm的尺寸范围(RNG2)中可以例如基本上等于17％/100nm。
参考图 2f，修改单元 MOD1 的穿透函数
可能对总检测效率
和对响应函数 R0(dp) 有影响。例如，可以选择修改单元 MOD1 的穿透函数
以在测量装置500 的检测尺寸范围 RNG0 的上限值附近提供基本平坦的响应。例如，可以选择穿透函数
的截止尺寸 dcut，以便在测量装置500 的检测尺寸范围 RNG0 的上限值附近提供基本平坦的响应。
参考图3，所述装置500可以包括例如临界孔口OR1用于为收集单元200提供降低的内部压强(p2)。减压单元PDU1可以包括临界孔口OR1。临界孔口 OR1 可以位于例如装置500的采样管线50中。
充电单元100可以被布置成例如通过电晕放电DSR1生成离子J1。充电单元100可以包括用于形成电晕放电DSR1的电晕电极E1。电晕电极E1可以布置成与反电极E2形成电晕放电DSR1。在实施例中，充电单元100的导电外壳150可以用作反电极E2。
电晕电极E1可以是例如具有锐利尖端的导体。电晕电极E1可以是例如具有缩小直径的裸露导线。电极E1可以例如经由连接器 CON1连接到电压源VSU1的端子T1。电晕电极可以例如由一个或多个绝缘体 (ISO1)机械支撑。
电晕电极E1可以布置成通过电晕放电DSR1产生离子J1。电晕电极E1可以与反电极E2一起操作。电极E1、E2可以连接到高压电源VSU1，使得电极E1、E2具有电压差V1。电晕电极E1和反电极E2可以一起形成电场，该电场在电晕电极E1附近生成电晕放电DSR1。电场的强度可能在局部超过气体的介电强度，使得可能在电晕电极E1附近形成电晕放电DSR1。
生成的离子J1可以通过扩散相对于粒子P0移动。一些扩散离子J1可能与粒子P0碰撞，从而将电荷转移到粒子。充电单元可以通过扩散充电形成带电粒子。电荷从离子J1到粒子的转移可以发生在充电单元100的充电空间(SPC1)中。
充电单元200的输出气溶胶样品流FG2可以包括电中性粒子、带电气溶胶粒子P1和离子J1。流FG2的粒子P0、P1和离子J1可以悬浮在气体中。
充电单元200的输出气溶胶样品流FG2可以被引导经由离子阱TRAP1以去除离子J1。
离子阱TRAP1可以位于充电单元100的下游和收集单元200的上游。离子阱TRAP1可以从被引导到收集单元200的气溶胶流FG2、FG3中去除离子J1的至少一部分。使用离子阱TRAP1可以稳定电流I1(t)。离子阱TRAP1可以包括例如两个或更多个偏转电极E5、E6用于提供电场，该电场可使离子J1偏转远离流FG3。该电场可以相对于穿过电极E5、E6的气流FG3的方向基本上是横向的。离子阱TRAP1可以包括电极E5、E6。离子阱可以包括例如一对基本平行的电极E5、E6。电极E5、E6可以连接到电压差V5以生成电场。可以选择穿过电极E5、E6的空间的气流的速度和/或电场的量值，使得带电粒子P1的(第一)合适部分可以穿过离子阱TRAP1并且使得离子J1的(第二)合适部分可以偏转远离流FG3。因此，大部分带电粒子P1可以穿过离子阱TRAP1到达检测器DET1。可以穿过离子阱的粒子的下截止尺寸可以通过选择电压差V5来选择。离子阱TRAP1的电压V5可以可选地用作用于调整总检测效率曲线ntot(dP)的形状的附加参数。
离子阱TRAP1可以通过去除离子J1形成基本上无离子的气溶胶样品流FG3。气溶胶样品流FG3可以包括悬浮在气体中的中性粒子P0和带电粒子P1。
气溶胶样品流FG3可被引导至收集单元200用于从粒子P1收集电荷。收集单元200可以包括一个或多个收集元件E3用于通过扩散收集电荷。带电粒子P1可以通过扩散在收集元件E3附近移动。一些带电粒子P1可以接触收集元件E3，从而将净电荷量转移到收集元件E3。收集元件E3可以电流连接到导体CON3，以便将收集的电荷作为电流I1(t)引导到电流测量单元CMU1。收集元件E3可以是例如导电网格元件。
收集单元200可以被布置成通过带电粒子P1的扩散来收集电荷。收集单元200可以被布置成操作使得带电粒子P1不会被电场吸引向收集元件E3。收集元件E3的电荷收集部分附近的电场可以基本上等于零。
收集单元200可以可选地包括一个或多个电绝缘密封件ISO3a、ISO3b，用于将气溶胶流限制到电场基本等于零的区域。
收集单元200可以被布置为操作使得收集效率函数至少在100nm到200nm的粒子尺寸范围内可以具有负斜率。收集元件E3可以被布置成从粒子收集电荷，使得大部分粒子可以穿过收集单元200。可以选择收集元件E3的网格尺寸，使得至少80％的具有200nm的移动性大小的粒子可以穿过收集单元200。
装置500可以包括导电屏蔽件E4。屏蔽件E4可以包围收集元件E3，以保护收集元件E3免受静电干扰。屏蔽件E4可以包围收集元件E3，例如作为法拉第笼。
电流监测单元CMU1可以经由导体CON3从收集元件E3接收检测器电流I1(t)。导体CON3可以连接到电流监测单元CMU1的输入端子(IN3)。装置500可以可选地包括电馈通件，电馈通件用于将检测器电流I1(t)从收集元件E3引导到电流监测单元CMU1。电馈通件可以包括被电绝缘体ISO3包围的导体CON3的一部分。
电流监测单元 CMU1 的参考端子 (IN4) 可以直接或间接连接到装置500 的电接地 GND1。屏蔽件 E4 也可以直接或间接连接到固定电位，例如连接到装置500的电接地GND1。
抽吸单元VAC1可以包括用于从收集单元200汲取流FG4的喷射器或泵PUMP1。抽吸单元VAC1可以可选地包括用于经由抽吸单元VAC1控制流率(Q1)的可调节阀门VAL1。抽吸单元VAC1可以包括用于监测收集单元200的内部压强(p2)的压强传感器PSEN1。抽吸单元VAC1可以包括控制单元CNT2，控制单元CNT2用于调整抽吸单元VAC1的流率以保持收集单元200的内部压强(p2)基本上等于选定的压强值(pSET)。抽吸单元 VAC1 的流率可以例如通过调整阀门 VAL1 和/或通过控制泵 PUMP1 的操作来调整。控制单元CNT2可以基于压强传感器PSEN1的信号提供用于控制阀门VAL1的操作和/或用于控制泵的操作的控制信号。泵PUMP1例如可以是隔膜泵、活塞泵、旋片泵或蠕动泵。泵PUMP1可以位于收集单元200的下游，使得在收集单元200检测到粒子P1之前泵PUMP1不会从流FG3中去除粒子。
装置500可以包括用于处理测得的数据和/或用于控制装置500的操作的控制单元CNT1。控制单元CNT1可以包括用于处理数据的一个或多个信号处理器。控制单元CNT1例如可以根据从电流监测单元CMU1获得的检测器信号S1(t)确定数量密度值n0(t)。该装置可以包括用于存储校准数据CAL1的存储器MEM1。该装置可以被配置为通过使用作为校准数据CAL1存储在存储器MEM1中的比例常数从测得的检测器电流I1(t)确定数量密度值N0(t)。该装置可以包括用于存储计算机程序代码PROG1的存储器MEM2。该装置可以被布置成通过执行程序代码PROG1来确定一个或多个测量值。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控制单元CNT1控制所述装置500的操作。计算机程序PROG1可以包括被配置为当在至少一个数据处理器上执行时实现测量数据（例如信号 I1(t)、S1(t)）的处理的计算机程序代码。该装置可以包括用于存储测得的检测器电流值I1(t)和/或用于存储确定的数量密度值n0(t)的存储器MEM3。装置500可以可选地包括用于接收和/或传送数据的通信单元RXTX1。该装置可以可选地包括通信单元RXTX1，用于将测得的和/或确定的值传送到外部设备，例如，传送到服务器。通信单元RXTX1 可以把例如信号 S1(t) 传送到例如外部便携式计算机。通信单元 RXTX1 可以例如把信号 S1(t)传送到例如互联网服务器。通信单元 RXTX1 可以接收和/或传送数据，例如通过使用无线传输、通过使用光缆和/或通过使用电缆。
该装置可以可选地包括用于接收用户输入和/或用于向用户提供信息的用户接口UIF1。用户接口 UIF1 可以包括例如显示器、触摸屏和/或键盘。
装置500可以可选地包括用于向用户提供信息和/或用于从用户接收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 可以被布置为显示例如电流 I1(t) 的量值、测得的数量密度 n0(t)、和/或辅助电流 I2(t) 的量值（图 4a）。
单元 50、PDU1、100、TRAP1、200、300 可以位于例如机柜中，靠近运行引擎和/或靠近稀释系统。接口UIF1也可以远离各个单元，使得接口UIF1可以位于符合人体工程学和/或安全的位置。便携式计算机或移动设备(例如智能电话)可以被布置为经由通信单元RXTX1与装置500通信，并且所述便携式计算机或移动设备可以被布置为作为接口UIF1操作。
由设备200测得的数据也可以以分布式方式处理。例如，信号S1向数量密度值n0(t)的转换可以在单独的数据处理器中执行。该数据可能会被例如便携式计算机和/或通过使用互联网服务器处理。
装置500可以可选地包括时钟CLK1用于提供时间信息。例如，信号S1(t)和/或测得的数量密度n0(t)可以被记录在存储器MEM3中，使得记录的数据与时间信息相关联。记录的数据可以带有时间戳。
在实施例中，稀释气流DG0也可以被引导至充电单元100以保护充电单元100的电晕电极E1免受气溶胶样品流的粒子的影响。保护性稀释气流DG0可以被布置成保持电晕电极E1清洁。经由第一临界孔口OR1将样品气溶胶流引导至充电单元100的降低的压强(p100，p2)，并经由第二临界孔口OR2将保护气流DG0引导至充电单元100可以保护电晕电极E1，并且可以以基本恒定的稀释比率提供经稀释的样品气溶胶流。充电单元100可以被布置成将稀释气流DG0引导向电晕电极E1以形成包围电晕电极E1的基本上无粒子的区域。稀释气流DG0可以被布置成冲洗电晕电极E1。
输入气溶胶FG0或样品流FG1可以具有初始粒子尺寸分布。装置500可以包括修改单元MOD1，例如用于稀释样品和/或从气溶胶样品流中去除大粒子。修改单元MOD1可以修改气溶胶样品流的粒子尺寸分布。
装置500可以包括修改单元MOD1，例如用于稀释样品和/或从气溶胶样品流中去除大于预定截止尺寸的粒子。修改单元MOD1可以包括例如用于稀释气溶胶样品流的稀释单元DIL1 和/或用于从气溶胶样品流中去除大粒子的粒子过滤器。截止尺寸可以例如在1μm 到10μm的范围内。可以选择截止尺寸以例如在40 nm 至 1000 nm的尺寸范围内提供基本线性形状的总检测效率
。可以选择截止尺寸dcut以避免在40nm到200nm的尺寸范围内使组合检测效率
的基本线性形状显著变形。截止尺寸 dcut 可以例如在0.5μm到5μm的范围内。截止尺寸可以例如在1μm到2μm的范围内。样品修改单元可以位于例如充电单元100之前。样品修改单元可以位于减压单元PDU1之后，使得样品修改单元也可以具有降低的内部压强。样品修改单元可以包括例如过滤器、旋风分离器和/或冲击器。降低的内部压强可以促进过滤器、旋风分离器和/或冲击器的操作。
参考图4a和4b，装置500可以可选地包括辅助检测器单元300用于检测离开第一收集单元200的粒子P1的电荷。辅助检测器单元300可以检测气溶胶流FG4携带的总电荷。辅助检测器单元300可以被布置为检测例如离开收集器单元200的带电粒子的至少50％。辅助检测器单元300可以提供电流I2(t)，该电流与辅助检测器单元300每单位时间捕获的粒子的电荷成比例。
该方法可以包括测量第二辅助电流I2(t)，第二辅助电流指示离开收集单元100的气溶胶粒子的电荷。收集单元100的第一检测器电流I1(t)可以指示例如输入流的粒子数量浓度，并且第二辅助电流 I2(t) 可以指示例如气溶胶粒子的表面积浓度。第一电流I1(t)可以与例如在40 nm 至 200 nm 的尺寸范围内的粒子尺寸基本上无关，而第二电流 I2(t)可能取决于 在40 nm 至 200 nm 的尺寸范围内的粒子尺寸。电流 I1(t)、I2(t) 的不同特性可以允许从这两个信号 I1(t)、I2(t) 估计平均粒子尺寸 (dP, ave)。该方法可以包括根据第一检测器电流I1(t)和第二辅助电流I2(t)确定平均粒子尺寸(dP, ave)。
该方法可以包括使用辅助检测器单元300来提供辅助电流(I2(t))，辅助电流(I2(t))指示穿过收集单元200的带电粒子(P1)的电荷。
该方法可以包括从收集单元200的电流(I1(t))和从辅助检测器单元300的辅助电流(I2(t))确定平均粒子尺寸(dP, ave)。
第二辅助电流I2(t)可用于检查测得的数量密度n0(t)的可靠性和/或用于检查测量装置是否正常操作。在已知输入流FG0的粒子尺寸分布保持不变的情况下，恒定的第二辅助电流I2(t)可以指示测量结果有效和/或测量装置500正常操作。在已知输入流FG0的粒子尺寸分布保持不变的情况下，第二辅助电流I2(t)的变化可以指示测量无效和/或测量装置500未正常操作。
辅助检测器单元300可以收集流FG4的粒子P1。辅助检测器单元300可以包括例如用于捕获粒子的粒子过滤器 FIL1。过滤器 FIL1 可以称为例如监测过滤器。过滤器FIL1可以是导电的或电绝缘的。过滤器FIL1可以被法拉第笼FARA1包围，或者过滤器FIL1的导电外层可以作为法拉第笼FARA1操作。过滤器 FIL1 和/或法拉第笼 FARA1 可由一个或多个绝缘体ISO7 支撑。导电过滤器 FIL1 可以包括例如烧结的导电粒子或导电纤维。法拉第笼FARA1和/或导电过滤器FIL1可以电流连接到第二电流监测单元CMU2。电流监测单元CMU2可以通过测量第二辅助电流I2(t)来提供第二电流信号S2(t)。第二电流信号S2(t)指示第二辅助电流I2(t)的量值。信号 S2(t) 可以是例如数字信号。电流监测单元 CMU2 可以包括例如用于测量第二辅助电流I2(t)的静电计。
在法拉第笼FARA1内部的过滤器DFIL捕获的带电粒子P1不接触法拉第笼FARA1的情况下，也可以通过使用法拉第笼FARA1和电流监测单元CMU2来检测带电粒子P1携带的电荷。
可以选择过滤器 FIL1，使得过滤器 FIL1 可以收集例如超过 90% 的尺寸为 200nm 的粒子。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。过滤器FIL1可以不可逆地收集粒子，使得粒子不会从检测器FIL1释放回到气流中。检测器 FIL1 可以在测量时段期间收集粒子，使得在测量时段期间例如少于10%质量的所收集的粒子从检测器 FIL1 释放回到气流 FG5中。抽吸单元VAC1可以通过从辅助检测器单元300汲取气流FG5来引起气溶胶流(F0、FG1、FG、FG3、FG4)。
参考图5，装置500可以包括稀释单元DIL1用于例如以恒定的稀释比率稀释气溶胶样品流。稀释单元 DIL1 可以包括例如第二临界孔口OR2用于将稀释气流DG0引导至采样管线50。稀释气体DG0的气体GAS1可以是基本上无粒子的气体。稀释气体 GAS1 可以从例如气瓶获得。稀释气体 GAS1 可以是例如环境空气AIR1。稀释单元 DIL1 可以可选地包括例如用于从稀释气体 GAS1去除粒子的过滤器 FIL2。
气溶胶样品流(FG0、FG1)可以经由第一临界孔口OR1被引导到降低的压强p2，并且稀释气流DG0可以经由第二临界孔口OR2被引导到同一降低的压强p2。气溶胶样品流 (FG0,FG1) 可以例如在采样管线50或充电单元100中与稀释气流 DG0 组合，以提供经稀释的样品。压强比 p2/p0 可以例如小于 0.5，以确保阻塞（临界）流穿过孔口 OR1、OR2。这可以以恒定的稀释比率提供经稀释的气溶胶样品流。
在实施例中，稀释气流(DG0)也可以经由临界孔口(OR2)被引导到充电单元100，例如，为了保护电晕电极 E1 免受污染粒子影响。
参考图6a，收集单元200的收集元件E3可以是例如导电网格元件。由收集元件E3收集的电荷(CHR1)可以经由导体CON3传导到电流监测单元CMU1。导电网格元件可以被导电外壳E3a包围。元件E3和/或外壳E3a可由一个或多个绝缘体ISO3a、ISO3b支撑。所收集的电荷(CHR1)可以作为电流I1(t)经由导体CON3被传导到电流监测单元CMU1的输入端子T3。
收集单元200可以被布置为基于扩散收集来操作。收集单元200可以被布置为操作使得大部分气溶胶粒子可以穿过收集单元200。收集单元200可以被布置为操作使得少于20％的尺寸为200nm的粒子被收集元件E3捕获。例如，可以选择元件E3的网格尺寸，使得少于20％的尺寸为200nm的粒子被收集元件E3捕获。
收集单元200可以包括导电屏蔽件E4。导电屏蔽件E4可以作为法拉第笼操作以保护元件E3和/或外壳E3a免受静电干扰。屏蔽件E4可以连接到电流监测单元CMU1的输入端子IN4和/或装置500的电接地GND1。
元件E3和/或外壳E3a可以被布置成操作使得元件E3附近的电场可以很小或为零，从而减少或避免由静电力收集粒子。
可以选择元件E3的尺寸和/或元件E3之间的间隙，使得收集单元200可以主要通过扩散来收集电荷(CHR1)。可以选择元件E3的尺寸和/或元件E3之间的间隙以减少或最小化通过拦截、通过惯性撞击和/或通过静电吸引的收集。
参考图6b，收集单元200的收集元件E3也可以是例如板元件。
参考图7a，充电单元100可以包括一个或多个导流器BAF1、BAF2用于增加气溶胶流和电晕放电DSR1之间的距离。增加距离可以将气溶胶流转移到由电晕电极E1和反电极E2生成的电场EFIELD1较弱的区域(SPC1)。例如，气溶胶样品流可以被引导经由充电空间(SPC1)，使得在充电空间(SPC1)中跨越气溶胶样品流(FG1)的电场EFIELD1的最大强度小于100V/cm。减小电场 EFIELD1 可以增加扩散充电的相对贡献。减小电场 EFIELD1 可以确保40 nm 到 200 nm 尺寸范围内的粒子主要通过扩散充电来带电。导流器BAF1、BAF2可以引导气溶胶流远离电晕放电DSR1。导流器BAF1、BAF2可以将气溶胶流引导到反电极E2附近的充电区域SPC1。充电区域SPC1可以位于电极E1、E2之间。
装置500可以包括电压源VSU1用于为充电单元100提供工作电力。装置500可以包括高压源VSU1用于向充电单元100的电晕电极E1提供高电压V1。
高电晕电压V1和电晕电流可以从电压源VSU1经由导体CON1传导到电晕电极E1。充电单元100可以包括用于将电晕电流穿过外壳150传导到电晕电极E1的馈通件。馈通件可以包括导体CON1的一部分和电绝缘体ISO1。
用于从样品流(FG1)的气溶胶粒子(P0)形成带电粒子(P1)的充电单元(100)可以包括：
- 入口 (IN1)，用于接收气溶胶样品流 (FG1)，
- 电晕电极 (E1)，用于通过与反电极 (E2) 一起形成电晕放电 (DSR1) 来生成离子 (J1)，
- 充电空间 (SPC1)，用于通过所生成的离子 (J1) 的扩散从所述气溶胶样品流(FG1) 的气溶胶粒子 (P0) 形成带电粒子 (P1)，以及
- 一个或多个导流器 (BAF1)，用于引导接收的气溶胶样品流 (FG1)经由充电空间 (SPC1) ，使得在充电空间(SPC1) 中跨越所述气溶胶样品流 (FG1) 的电场 (EFIELD1)的最大强度小于100 V/cm。
充电单元100可以包括出口OUT1，用于向气溶胶样品流(FG1)提供带电粒子(P1)。充电单元100可以提供带电气溶胶样品流(FG2)，带电气溶胶样品流(FG2)包括带电粒子(P1)和中性粒子(P0)。
实现具有两个电极(E1、E2)并具有导流器(BAF1)的充电单元(100)可以以相对较低的成本实现足够准确和坚固的结构。
参考图7b，充电单元的反电极E2也可以是导电网格，导电网格可以包围电晕电极E1。生成的离子J1可以穿过导电网格到达网格电极E2外的充电区SPC1。离子J1可以通过在充电区SPC1中的扩散充电使粒子带电。
充电单元100的外壳可以用作辅助电极E2a。辅助电极 E2a 可以经由导体CON2a连接到例如辅助电压源VSU1a的端子T2a。反电极E2可以连接到辅助电压源VSU1a的端子T2b。
电晕电极E1和反电极E2可以形成内部电场EFIELD2。反电极E2和辅助电极E2a可以形成外部电场EFIELD1。内部电场EFIELD1可以导致离子J1从放电区域DSR1向反电极E2漂移。跨越充电区SPC1的电场EFIELD1的强度可以显著低于内部电场EFIELD2的强度。跨越充电区 SPC1 的电场 EFIELD1的强度降低可以增加扩散充电的相对贡献。
该装置可以被布置成在反电极E2和辅助电极E2a之间提供辅助电压V1a。辅助电压V1a可以对充电单元100的充电效率曲线
的形状有影响。辅助电压V1a可以可选地用作附加操作参数，可以选择该附加操作参数来调整测量装置500的总检测效率
的形状。
辅助电极E2a也可以(直接)连接到反电极E2，以最小化跨越充电区SPC1的电场EFIELD1。
可以可选地例如通过使用背景信号值来补偿电流监测单元 CMU1、CMU2 提供的信号 S1(t)、S2(t) 。背景信号值可以通过实验确定，通过例如在流率(Q1) 为零的情况下或当经由单元 100、200、300 引导基本不含粒子的气体时例如测量电流信号 I1(t)、I2(t)。
样品流可以可选地被稀释。稀释比率可以是恒定的，或者稀释比率可以例如根据引导至稀释系统的废气的流率而变化。例如，引擎的废气可以被引导到恒定容积采样器的通道，使得稀释比率可以在粒子排放实验期间例如根据引擎的输出功率发生变化。
参考图8a和8b，测量机构1002可以包括气溶胶源SRC1和气溶胶测量装置502。
测量装置502可包括减压单元PDU1、低压采样管线50、气溶胶测量仪器INSTR1和抽吸单元VAC1，抽吸单元VAC1用于经由低压采样管线50将气溶胶样品流FG1汲取到气溶胶测量仪器 INSTR1。
测量仪器 INSTR1 可以是例如上述用于测量粒子的数量密度的设备500。然而，测量仪器INSTR1也可以是另一种气溶胶测量设备。测量仪器INSTR1可以被布置为测量气溶胶样品流FG1的一个或多个气溶胶参数值。测量仪器 INSTR1可以被布置为测量例如选自以下列表的一个或多个气溶胶参数值：粒子的数量密度、粒子的质量浓度、粒子尺寸分布、平均粒子尺寸、粒子表面积浓度。测量仪器 INSTR1 可以是例如光学粒子计数器。
测量仪器INSTR1可以可选地提供一个或多个信号S11(t)，该一个或多个信号S11(t)指示一个或多个测得的气溶胶参数值。测量仪器INSTR1可以具有用于接收气溶胶样品流FG1的入口IN1和用于出口流FG12的出口OUT2。测量仪器INSTR1可以通过将气溶胶样品流FG1的气相从入口IN1引导到出口OUT2而从气溶胶样品流FG1形成出口流FG12。
装置(502)可以包括：
- 临界孔口 (OR1)，用于降低气溶胶样品流 (FG1) 的压强 (p50) ，
- 气溶胶测量仪器 (INSTR1)，用于测量气溶胶样品流 (FG1) 的一个或多个气溶胶参数值，
- 采样管线(50)，用于将气溶胶样品流 (FG1) 从临界孔口 (OR1) 引导到气溶胶测量仪器 (INSTR1) ，和
- 抽吸单元(VAC1)，用于将气溶胶样品流(FG1)从临界孔口(OR1)经由采样管线(50)汲取到气溶胶测量仪器(INSTR1)，其中临界孔口(OR1)和抽吸单元(VAC1) 被布置成保持采样管线 (50) 的内部压强 (p50) 低于 50 kPa。
经由处于降低的压强 (p50)的采样管线 50 引导气溶胶样品流 FG1 可提供以下一个或多个效果：
- 降低挥发性化合物聚合的风险，
- 降低因聚合而改变粒子尺寸分布的风险，
- 由于采样管线中粒子速度更高，响应更快。
参考图8b，测量装置502还可以包括稀释单元DIL1。稀释单元DIL1可以布置成通过将输入气溶胶样品流FG0与稀释气流DG0组合来形成经稀释的样品流FG1。经稀释的气溶胶样品流FG1可以经由低压采样管线50被引导至测量仪器INSTR1。
形成经稀释的样品流还可以提供以下一个或多个效果：
- 降低挥发性化合物聚合的风险，
- 降低因聚合而改变粒子尺寸分布的风险，
- 由于采样管线中粒子速度更高，响应更快。
测量装置502可以包括减压单元PDU1和可选的稀释单元DIL1。稀释单元DIL1也可以被布置成作为减压单元PDU1操作。稀释单元DIL1可以包括一个或多个孔口OR1用于降低气溶胶样品流的压强(p50)。稀释单元DIL1可以包括一个或多个第一临界孔口OR1用于控制输入流FG0的流率。稀释单元DIL1可以包括一个或多个第二临界孔口OR2用于控制稀释气流DG0的流率。稀释单元 DIL1 可以包括例如第二临界孔口OR2用于将稀释气流DG0引导至采样管线50。
输入流FG0可以经由一个或多个第一临界孔口OR1被引导至管线50。稀释气流DG0可以经由一个或多个第二临界孔口OR2被引导至管线50。采样管线 50 的内部压强 (p50)可以保持为例如小于 50 kPa，以确保经由孔口 OR1、OR2 的临界（阻塞）流。输入流FG0可以具有流率QFG0，并且稀释气体可以具有流率QDG0。将采样管线50的内部压强(p50)保持在小于50kPa的预定值并引导流(FG0、DG0)经由孔口OR1、OR2可以提供基本恒定的稀释比率(QFG0/QDG0)。
气溶胶样品流(FG0、FG1)可以经由第一临界孔口OR1被引导到降低的压强p50，并且稀释气流DG0可以经由第二临界孔口OR2被引导到相同的降低的压强p50。气溶胶样品流(FG0, FG1) 可以例如在采样管线50中与稀释气流 DG0 组合，以提供经稀释的样品。压强比率p50/p0可以例如小于 0.5，以确保穿过孔口 OR1、OR2的阻塞（临界）流。这可以以恒定的稀释比率提供经稀释的气溶胶样品流。
稀释单元 DIL1 可以例如以恒定的稀释比率 (QFG0/QDG0)稀释气溶胶样品流。稀释气体DG0的气体GAS1可以是基本上无粒子的气体。稀释气体 GAS1 可以从例如气瓶获得。稀释气体 GAS1 可以是例如环境空气 AIR1。稀释单元 DIL1 可以可选地包括例如过滤器FIL2用于去除稀释气体 GAS1 中的粒子。
装置(502)可以包括：
-稀释单元(DIL1)，其包括用于降低输入气溶胶流(FG0)的压强的第一临界孔口(OR1)和用于降低稀释气流(DG0)的压强的第二临界孔口(OR2)，其中稀释单元 (DIL1) 被布置成通过以降低的压强 (p50)将输入气溶胶样品流 (FG0) 与稀释气流 (DG0) 组合来形成经稀释的气溶胶样品流 (FG1)，
- 气溶胶测量仪器 (INSTR1)，用于测量气溶胶样品流 (FG1) 的一个或多个气溶胶参数值，
- 采样管线(50)，用于将气溶胶样品流 (FG1) 从稀释单元 (DIL1) 引导到气溶胶测量仪器 (INSTR1)，和
- 抽吸单元 (VAC1)，用于将气溶胶样品流 (FG1) 从稀释单元 (DIL1) 经由采样管线 (50) 汲取到气溶胶测量仪器 (INSTR1)，其中临界孔口 (OR1，OR2) 和抽吸单元(VAC1)被布置成将采样管线 (50) 的内部压强 (p50) 保持在低于 50 kPa 的选定值 pSET。
抽吸单元VAC1可以包括例如泵PUMP1或喷射器用于将气溶胶样品流FG1经由采样管线50汲取至测量仪器INSTR1。抽吸单元VAC1可以通过从测量仪器INSTR1汲取流FG12来引起气溶胶样品流FG1。
采样管线的内部压强p50的下限值可以是例如2kPa（20mbar）。装置500、502可以被布置成操作使得采样管线的内部压强p50大于或等于2kPa。内部压强 p50 可以例如在 2kPa 到 50 kPa 的范围内。
抽吸单元VAC1可以可选地包括压强传感器PSEN1用于直接或间接监测采样管线50的内部压强(p50)。抽吸单元VAC1可以可选地包括用于控制流 FG12的流率和/或压强(p50)的阀门VAL1。
抽吸单元VAC1可以可选地包括控制单元CNT2用于基于从压强传感器PSEN1获得的信号SP来控制泵PUMP1和/或阀门VAL1的操作。控制单元CNT2可以被布置成基于从压强传感器PSEN1获得的信号SP来控制泵PUMP1和/或阀门VAL1的操作，从而将内部压强(p50)保持在预定值(pSET)。
压强传感器PSEN1可以提供指示收集单元200的内部压强(p2)的信号SP。压强传感器PSEN1可以提供指示采样管线50的内部压强(p50)的信号SP。可以通过提供控制信号SVAL来控制阀门VAL1和/或可以通过提供控制信号SPUMP来控制泵。
装置500、502可以可选地包括流传感器QSEN1用于直接或间接监测气溶胶样品流(FG0、FG1)的流率(Q1)。流传感器QSEN1可以提供指示气溶胶样品流FG1的流率Q1的信号SQ。例如，装置500、502可以被布置成在信号SQ指示流率Q1不在预定范围内的情况下提供警报。
从测量仪器INSTR1的出口OUT2获得的流FG12可以包括粒子和/或挥发性化合物，或者流FG1可以基本上不含污染物。抽吸单元VAC1可以可选地包括保护过滤器FIL12用于从流FG12中去除粒子和/或挥发性气体。过滤器FIL12可以保护压强传感器PSEN1、阀门VAL1和/或泵PUMP1免受污染。
真空单元VAC1可以提供废气流EXG1。在流 FG12通过抽吸单元 VAC1被汲取之后，废气流 EXG1 可以从出口被排放到例如装置500外部的环境空气中，或排放到通风管道中。
采样管线50的低压区的长度L50可以例如在 0.5 m 到 10 m 的范围内。装置 502可用于例如测量从车辆的内燃机排放的气溶胶。可以将采样探针(50a)的入口(IN0)插入车辆的排气管(DUC1)以提取入口流FG0。
气溶胶样品流 (FG0) 也可以通过将采样探针 (50a) 的入口 (IN0) 定位到从排气管 (DUC1) 排放的初级气溶胶 (PG0) 中来获得。
采样管线50可用于将气溶胶样品流FG1从采样探针(50a)引导至测量仪器INSTR1。测量仪器 INSTR1 可以位于例如固定机柜中或可移动的机架上。采样探针的入口和测量仪器 INSTR1 之间的距离可以例如在 0.5 m 到 10 m 的范围内。
参考图8c，装置502还可包括修改器单元MOD1用于修改气溶胶样品流的尺寸分布。修改器单元 MOD1 可以例如从稀释单元 DIL1 或从采样探针接收第一气溶胶样品流FG01。修改器单元MOD1可以通过从第一气溶胶样品流FG01中去除粒子而形成气溶胶样品流FG1。修改器单元 MOD1 可以被布置为例如在 400 nm 至 1000 nm的粒子尺寸范围内针对测量仪器 INSTR1 提供平坦响应。可以选择修改器单元 MOD1 的穿透函数
以例如在 400 nm 至 1000 nm的粒子尺寸范围内针对测量仪器 INSTR1 提供平坦响应。修改器单元 MOD1 可以包括例如过滤器 (FIL0)、旋风分离器和/或冲击器，用于从气溶胶样品流中去除大粒子。过滤器 (FIL0)、旋风分离器和/或冲击器可被布置成通过去除预定尺寸范围内的粒子的不到100% 来修改气溶胶样品流的尺寸分布，从而针对测量仪器 INSTR1提供基本平坦的响应 (R1( dP))。
修饰器单元 MOD1 也可以省略，例如在气溶胶样品流不包括大于截止尺寸 dCUT的粒子的情况下。
减压单元 PDU1 也可以例如由一个或多个孔口OR1实现。减压单元 PDU1 也可以例如由过滤器元件实现，过滤器元件会导致流阻力。例如，过滤器(FIL0)可以被布置为降低气溶胶样品流的压强。例如，过滤器(FIL0)可以被布置为作为减压单元PDU1和/或作为修改器单元MOD1来操作。
压强控制单元CNT2可以被布置成控制阀门VAL1和/或泵PUMP1，以保持内部压强(p2，p50)基本等于选定值pSET。压强控制单元CNT2例如可以是电子和/或机械的。电子压强控制单元CNT2可以包括例如用于存储预定压强值pSET的存储器。机械压强调节器CNT2可以布置成基于传感器PSEN1测量的压强来控制阀门VAL1，从而保持内部压强(p2，p50)基本等于选定值pSET。
对于本领域的技术人员来说，将清楚的是，根据本发明的系统、装置、设备和方法的修改和变化是可以理解的。图是示意性的。以上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 (11)
1.一种用于测量气溶胶粒子(P0)的装置(500)，所述装置(500)包括：
-充电单元(100)，用于通过扩散充电使气溶胶样品流(FG1)的粒子(P0)带电来形成带电粒子(P1)，
-收集单元(200)，用于通过经由带电粒子(P1)的扩散从带电粒子(P1)收集电荷来提供电流(I1(t))，电流(I1(t))指示气溶胶样品流 (FG1) 的气溶胶粒子 (P0) 的数量密度 (n0(t))，
-减压单元 (PDU1)，用于降低气溶胶样品流 (FG1) 的压强，以及
-抽吸单元 (VAC1)，用于经由充电单元 (100) 将气溶胶样品流(FG1)汲取到所述收集单元 (200)，
其中，充电效率函数 (
) 指示用于使粒子 (P1) 带电的扩散充电的效率，其是粒子尺寸 (dp) 的函数，
其中，收集效率函数 (
) 指示通过带电粒子 (P1) 的扩散收集电荷的效率，其是粒子尺寸 (dp) 的函数，
其中所述减压单元(PDU1)和所述抽吸单元(VAC1)被布置成将所述收集单元(200)的内部压强(p2)保持在选定压强值(pSET)，使得至少在40 nm 至 200 nm的粒子尺寸范围内收集效率函数 (
) 的负斜率(
)至少部分补偿充电效率函数 (
) 的正斜率 (
)，所述选定压强值(pSET)小于或等于 80 kPa。
2.根据权利要求1所述的装置(500)，其中，所述收集效率函数(
)的负斜率(
)补偿所述充电效率函数 (
) 的正斜率(
)，使得用于检测具有200nm的移动性大小 (dP) 的粒子 (P0) 的电流 (I1(t)) 的响应 (R1(dP)) 在以下范围中：用于检测具有100nm的移动性大小 (dP) 的粒子 (P0) 的响应 (R1(dP))的 0.9 至 1.1倍。
3.根据权利要求1或2所述的装置(500)，其中用于检测具有400 nm 的移动性大小(dP)的粒子(P0)的电流(I1(t))的响应(R1(dP))处于以下范围中：用于检测具有100 nm 的移动性大小(dP)的粒子(P0)的响应(R1(dP))的 0.9 至 1.1 倍，并且其中用于检测具有40 nm的移动性大小(dP)的粒子(P0)的电流(I1(t))的响应(R1(dP))处于以下范围中：用于检测具有100 nm 的移动性大小(dP)的粒子(P0)的响应(R1(dP))的 0.9 至 1.1 倍。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置(500)，其中，所述充电单元(100)包括：
- 电晕电极 (E1)，用于通过与反电极 (E2) 一起形成电晕放电 (DSR1) 来生成离子(J1)，
- 充电空间 (SPC1)，用于通过所生成的离子 (J1) 的扩散从所述气溶胶样品流(FG1) 的气溶胶粒子 (P0) 形成带电粒子 (P1)，以及
- 一个或多个导流器 (BAF1)，用于引导接收的气溶胶样品流 (FG1)经由所述充电空间 (SPC1)，使得在所述充电空间(SPC1) 中跨越所述气溶胶样品流 (FG1) 的电场(EFIELD1) 的最大强度小于100 V/cm。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置(500)，其中，所述减压单元(PDU1)包括一个或多个临界孔口(OR1)。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的装置(500)，包括：稀释单元(DIL1)，用于通过将初级气溶胶样品流(FG1)与稀释气流(DG0)组合来形成经稀释的气溶胶样品流(FG1)。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的装置(500)，包括：辅助检测器单元(300)，用于提供辅助电流(I2(t))，所述辅助电流(I2(t))指示离开所述收集单元（200）的带电粒子(P1)的电荷。
8.一种用于测量气溶胶粒子(P0)的方法，所述方法包括：
-使用充电单元(100)通过扩散充电从气溶胶样品流(FG1)的粒子(P0)形成带电粒子(P1)，
-经由所述充电单元（100）将所述气溶胶样品流(FG1)引导到收集单元（200），
-使用所述收集单元(200)通过从所述带电粒子(P1)收集电荷来提供电流(I1(t))，其中通过带电粒子(P1)的扩散从所述带电粒子(P1)收集电荷，所述电流 (I1(t)) 指示气溶胶样品流 (FG1) 的气溶胶粒子 (P0) 的数量密度 (n0(t))，和
-将所述收集单元(200)的内部压强(p2)保持在选定压强值(pSET)，使得至少在 40 nm至 200 nm 的粒子尺寸范围内收集效率函数(
)的负斜率(
)至少部分补偿充电效率函数 (
) 的正斜率 (
)，其中所述充电效率函数 (
) 指示作为粒子尺寸 (dp) 的函数的用于使所述粒子 (P1) 带电的扩散充电的效率，并且其中所述收集效率函数 (
) 指示作为粒子尺寸 (dp) 的函数的通过所述带电粒子的扩散 (P1) 收集所述电荷的效率，所述选定压强值 (pSET) 小于或等于 80 kPa。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述气溶胶样品流(FG1)通过对引擎(SRC1)的废气(PG0)进行采样而获得。
10.根据权利要求8或9所述的方法，包括：从所述电流(I1)确定数量密度值(n0)，将所确定的数量密度值(n0)与限值(LIM1)进行比较，以及确定所述数量密度值 (n0) 是否小于限值 (LIM1)。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的方法，包括：引导所述气溶胶样品流(FG1)穿过第一临界孔口(OR1)，引导稀释气流(DG0)穿过第二临界孔口(OR2)，以及通过将所述气溶胶样品流 (FG1) 与所述稀释气流 (DG0) 组合来形成经稀释的气溶胶样品流 (FG1)。
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