CN115290518B - 一种带自校准的粒径谱仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带自校准的粒径谱仪，属于颗粒物粒径和浓度检测技术领域，包括机壳，机壳内固定有检测腔室，该检测腔室上设置有光源和进光透镜组件，光源产生的检测光束与粒子气流束相交，出光固定座内设置有光陷阱，检测腔室内还设置有反光凹透镜和光电探测器，机壳的底部还设置有气路底座，出光固定座上设置有校准收集光缆，校准收集光缆通过光纤开关与校准发射光缆连接，所述校准发射光缆的发射端插入到检测腔室内且朝向反光凹透镜。该粒径谱仪可以自校准光电探测器接收到的光频率信号和光强信号，保证粒径谱仪长时间使用后依旧检测结果准确。

Description

一种带自校准的粒径谱仪

技术领域

本发明涉及颗粒物粒径和浓度检测技术领域，尤其涉及一种带自校准的粒径谱仪。

背景技术

在大气中，颗粒污染物多是附着于气溶胶粒子表面上，气溶胶的粒径一般为0.001-100微米，而气体中粒子的粒径及浓度在线检测应用广泛，其中粒径谱仪就是一种用来检测气体中颗粒物粒径和浓度的检测装置。例如专利申请号为201910373520.X的公开文件中就公开了一种粒径及粒子浓度在线检测装置及在线检测方法，该在线检测装置虽然公开的是一种利用空气动力学的原理检测颗粒物粒径和浓度，但是也公开了传统的光散射粒径谱仪的检测原理，普通的粒径谱仪的工作原理如下：含尘从样气通道进入到检测腔室内，然后光源发出的光线照射在粒子气流束中会发生散射，散射的光线经过凹透镜的反射后被光电探测器接收到，专利申请号为201910373520.X的公开文件中公开的是采用两束管线照射，并采用两个光电探测器接收，从而通过两个光电探测器接收到的信号的时间来计算例子的空气动力学流速，进而根据粒子的运动速度和自身的粒径的关系就可以计算出颗粒物的粒径，并且通过光电探测器的接收频率就可以计算出颗粒物的数量。而普通的光散射的粒径谱仪就是通过光电探测器检测散射光的光强来计算出颗粒物的粒径，颗粒物的粒径越大，散射光线会越多，光电探测器接收的光强就会越大，同样，理论上讲，每个颗粒物经过光束照射会都会形成一个散射光，通过光电探测器接收的光信号频率就可以计算颗粒物的数量，进而计算出气体的颗粒物浓度。然而传统的光散射粒径谱仪在长期使用的过程中使需要校准的，这是因为光源和光电探测器在长期使用的过程中可能会存在一些误差，导致性能损失，这样，光电探测器在接收光强时就会出现误差，因此需要对光电探测器的信号接收性能进行校准，而传统的粒径谱仪并没有自校准的功能，只是通过滤膜称重法称重，得出颗粒物的浓度，然后在进行校准，这种校准方式时间长，并且一般只能校准光电探测器的接收频率的准确性，而无法校准光电探测器接收光强的准确性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种带自校准的粒径谱仪，该粒径谱仪可以自校准光电探测器接收到的光频率信号和光强信号，保证粒径谱仪长时间使用后依旧检测结果准确。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种带自校准的粒径谱仪，包括机壳，所述机壳内固定有检测腔室，该检测腔室的上端设置有粒子准直加速喷头，该检测腔室的下端设置有出气接头，所述检测腔室上安装有相对设置的进光固定座和出光固定座，该进光固定座内安装有光源和进光透镜组件，光源产生的光束通过进光透镜组件形成检测光束，该检测光束与粒子气流束相交，所述出光固定座内设置有光陷阱，所述检测腔室内还设置有反光凹透镜和用于检测散射光的光电探测器，所述机壳的底部还设置有气路底座，所述气路底座上设置有用于安装第一滤膜的第一过滤腔室，所述第一过滤腔室位于检测腔室的下方，第一过滤腔室的上端通过出气接头与检测腔室连通，所述气路底座上还设置有抽吸通道，所述抽吸通道与第一过滤腔室的下部连通，所述气路底座上安装有与抽吸通道连通的抽吸接头，所述机壳内安装有采样泵和用于检测采样气体流量的流量计，所述采样泵的抽吸端通过管道与抽吸接头连通，所述出光固定座上设置有校准收集光缆，该校准收集光缆的一端位于光陷阱内且与检测光束处于同一水平线上，所述校准收集光缆的另一端通过光纤开关与校准发射光缆连接，所述校准发射光缆的发射端插入到检测腔室内且朝向反光凹透镜。

作为一种优选方案，所述气路底座上还设置有外置出气接头和外置进气接头，所述外置出气接头与第一过滤腔室连通且连通位置位于第一滤膜的上游侧，所述外置进气接头与第一过滤腔室连通且连通位置位于第一滤膜的下游侧，所述机壳上还固定有与外置出气接头和外置进气接头连通的外置过滤器。

作为一种优选方案，所述光陷阱包括可拆卸安装于所述出光固定座上的陷阱座体，所述陷阱座体上设置有方便吸收光线的陷阱腔室，所述陷阱座体的一侧设置有伸入到检测腔室内的进光口，所述陷阱腔室的另一侧设置有封堵头，所述校准收集光缆固定于所述封堵头上，所述封堵头位于陷阱腔室的内侧端设置成锥面状，所述封堵头上位于锥面的顶点处设置有方便光线通过的接收通道，光线经过接收通道后由校准收集光缆接收传递。

作为一种优选方案，所述进光固定座上位于进光透镜组件的光线下游侧还安装有遮挡多余光线的滤光结构。

作为一种优选方案，所述滤光结构包括可拆卸安装于进光固定座上的滤光套，所述滤光套的下游端伸入到检测腔室内，所述滤光套的上游端设置有上游滤光片，所述上游滤光片上设置有成收口状的上游滤光孔，所述滤光套的下游端设置有成扩口状的下游滤光孔，所述下游滤光孔和上游滤光孔同心设置，所述上游滤光孔的最小孔端的孔径大于下游滤光孔的最小孔端的孔径。

作为一种优选方案，所述气路底座上还设置有第一零气通道，所述第一零气通道上设置有与采样泵的出气端连通的进气接头，所述的流量计设置于第一零气通道上，所述气路底座上还设置有第二过滤腔室，所述第二过滤腔室上可拆卸安装有第二滤膜，所述第一零气通道与第二过滤腔室连通且连通位置位于第二滤膜的上游侧，所述气路底座上还设置有第二零气通道，所述第二零气通道与第二过滤腔室连通且连通位置位于第二滤膜的下游侧，所述第二零气通道上设置有回用接头，所述回用接头通过零气回用管道与零气保护接头连通，所述零气保护接头通过零气喷吹管路喷吹所述光电探测器的镜头。

作为一种优选方案，所述光电探测器固定于探测器安装座上，所述检测腔室上设置有探测安装窗口，所述探测器安装座密封安装于所述探测安装窗口内，所述探测器安装座上设置有用于安装所述光电探测器的安装孔，所述探测器安装座上设置有零气喷吹通道，该零气喷吹通道作为所述零气喷吹管路，所述零气保护接头设置于探测器安装座上，所述探测器安装座上设置有对光电探测器防护的防护罩壳。

作为一种优选方案，所述检测腔室上设置有透镜安装窗口，所述反光凹透镜安装于透镜安装窗口上，所述透镜安装窗口外部固定有封板，所述封板和反光凹透镜之间设置有密封垫板。

作为一种优选方案，所述粒子准直加速喷头上设置有样气通道和环形的零气通道，该环形的零气通道包裹样气通道，零气通道流出的零气包裹样气通道流出的样气而形成粒子气流束，所述粒子准直加速喷头上设置有与零气回用管道连通的零气连接接头。

采用了上述技术方案后，本发明的效果是：由于所述机壳的底部还设置有气路底座，所述气路底座上设置有用于安装第一滤膜的第一过滤腔室，所述第一过滤腔室位于检测腔室的下方，第一过滤腔室的上端通过出气接头与检测腔室连通，所述气路底座上还设置有抽吸通道，所述抽吸通道与第一过滤腔室的下部连通，所述气路底座上安装有与抽吸通道连通的抽吸接头，所述机壳内安装有采样泵和用于检测采样气体流量的流量计，所述采样泵的抽吸端通过管道与抽吸接头连通，所述出光固定座上设置有校准收集光缆，该校准收集光缆的一端位于光陷阱内且与检测光束处于同一水平线上，所述校准收集光缆的另一端通过光纤开关与校准发射光缆连接，所述校准发射光缆的发射端插入到检测腔室内且朝向反光凹透镜，因此，一般传统的粒径谱仪出厂之前会对粒径谱仪进行校准，校准时首先关闭采样泵，检测腔室并没有气体进入，检测腔室内是没有颗粒物的，此时光源产生的光线会直接进入到光陷阱中，此时光电探测器也不会接收到光强信号，从而实现校零；然后再将已知颗粒粒径和浓度的标准气体通入到检测腔室中，光源发出的光线照射到颗粒物中会被散射并由反光凹透镜反射，最终被光电探测器接收，光电探测器接收的频率和光强就与标准气体的颗粒物浓度和颗粒粒径对应，这样，通过通入不同颗粒物粒径和颗粒物浓度的标准气体就可以得出多组光电探测器的接收频率和光强数据，并且也可以得出接收频率与颗粒物浓度、接收光强颗粒物粒径的对应关系，这样就可以保证粒径谱仪在正常工作时检测的结果的准确性；本实施例中的粒径谱仪在出厂前也会经过上述的校准方式，但是由于本发明中采用了自校准结构，因此本发明还可以进行自校准，具体的步骤为：在出厂校准完成后，调整光源的功率，使光源按照不同的功率发射光线，光线进入到光陷阱后，校准收集光缆就会收集的光线并传输，此时光纤开关打开，光纤通过校准发射光缆发射到检测腔室内且朝向反光凹透镜，此时光线经过反光凹透镜反射后就会被光电探测器接收，光源发射的不同功率的光线，光电探测器就会对应接收到不同强度的光强，光源功率和接收的光强是一一对应的，并记录一一对应的功率和光强的关系表；而后粒径谱仪使用一段时间后，可以启动自校准操作，此时采样泵停止工作，同时光源按照之前记录的功率和光强的关系表中的功率发光，这样光电探测器会检测到此时的光强，将光强与关系表中对应的功率下的光强数值进行比对，即可判断光电探测器的检测结果是否准确，当不准确时，可以通过调整补偿系数来进行校正。这样通过本发明中的结构就能够完成光电探测器的光强的自校准；同时本发明方案还可以控制光纤开关的频繁开闭，根据开闭频率和光电探测器探测到光强的频率进行比对，最终来校正光电探测器接收光强频率，这样该粒径谱仪在长期的使用过程中就可以通过自校准来保证检测结果的准确性，同时由于第一滤膜的存在，不但可以方便对采样气体进行过滤，还可以对第一滤膜进行称重，从而用称重法来验证颗粒物浓度的检测结果的准确性。

又由于所述气路底座上还设置有外置出气接头和外置进气接头，所述外置出气接头与第一过滤腔室连通且连通位置位于第一滤膜的上游侧，所述外置进气接头与第一过滤腔室连通且连通位置位于第一滤膜的下游侧，所述机壳上还固定有与外置出气接头和外置进气接头连通的外置过滤器，因此，利用外置过滤器就能够对采样气体进行过滤后再排出，此时可以将第一滤膜更换成隔板即可，这样能保证采样气体从外置过滤器通过，从而保证更长时间的检测，无需再频繁的更换第一滤膜。

又由于所述光陷阱包括可拆卸安装于所述出光固定座上的陷阱座体，所述陷阱座体上设置有方便吸收光线的陷阱腔室，所述陷阱座体的一侧设置有伸入到检测腔室内的进光口，所述陷阱腔室的另一侧设置有封堵头，所述校准收集光缆固定于所述封堵头上，所述封堵头位于陷阱腔室的内侧端设置成锥面状，所述封堵头上位于锥面的顶点处设置有方便光线通过的接收通道，光线经过接收通道后由校准收集光缆接收传递，因此，当光线被颗粒物散射后，散射的光线就会照射在锥面状的封堵头上，这样光线通过锥面状的封堵头再次散射后就会反射到陷阱腔室内，经过陷阱腔室的多次反射，光线会减弱和吸收，最终实现光陷阱的功能，而同时，由于封堵头上位于锥面的顶点处设置有方便光线通过的接收通道，因此在进行自校准时，光线经过接收通道后就会准确的被校准收集光缆接收传递，保证光线的传递准确。

又由于所述进光固定座上位于进光透镜组件的光线下游侧还安装有遮挡多余光线的滤光结构。所述滤光结构包括可拆卸安装于进光固定座上的滤光套，所述滤光套的下游端伸入到检测腔室内，所述滤光套的上游端设置有上游滤光片，所述上游滤光片上设置有成收口状的上游滤光孔，所述滤光套的下游端设置有成扩口状的下游滤光孔，所述下游滤光孔和上游滤光孔同心设置，所述上游滤光孔的最小孔端的孔径大于下游滤光孔的最小孔端的孔径，因此，光源反射的光线先经过上游滤光片的上游滤光孔滤光，确保光线尽可能平直的从上游滤光孔通过，而后再经过下游滤光孔滤光，下游滤光孔和上游滤光孔同心设置，所述上游滤光孔的最小孔端的孔径大于下游滤光孔的最小孔端的孔径，因此下游滤光孔会进一步过滤光线，保证光线成平行的直线照射在粒子气流束上，而上游滤光孔成收口状，可以方便光线的汇集，下游滤光孔成扩孔状可以保证经过下游滤光孔的最小孔段滤光后能更顺畅的照射在粒子气流束上。

又由于所述气路底座上还设置有第一零气通道，所述第一零气通道上设置有与采样泵的出气端连通的进气接头，所述的流量计设置于第一零气通道上，所述气路底座上还设置有第二过滤腔室，所述第二过滤腔室上可拆卸安装有第二滤膜，所述第一零气通道与第二过滤腔室连通且连通位置位于第二滤膜的上游侧，所述气路底座上还设置有第二零气通道，所述第二零气通道与第二过滤腔室连通且连通位置位于第二滤膜的下游侧，所述第二零气通道上设置有回用接头，所述回用接头通过零气回用管道与零气保护接头连通，所述零气保护接头通过零气喷吹管路喷吹所述光电探测器的镜头，因此通过第一零气通道就可以将采样泵排出的气体再次回收，然后经过第二滤膜的过滤后，对光电探测器的镜头进行喷吹，从而保证镜头上不沾染颗粒，保证光电探测器能准确的接收到光线。

又由于所述检测腔室上设置有透镜安装窗口，所述反光凹透镜安装于透镜安装窗口上，所述透镜安装窗口外部固定有封板，所述封板和反光凹透镜之间设置有密封垫板，该反光凹透镜的安装简单，并且可以可靠的密封，保证气密性。

又由于所述粒子准直加速喷头上设置有样气通道和环形的零气通道，该环形的零气通道包裹样气通道，零气通道流出的零气包裹样气通道流出的样气而形成粒子气流束，所述粒子准直加速喷头上设置有与零气回用管道连通的零气连接接头，这样，零气回用管道的零气还可以包裹样气通道，这样颗粒物在样气通道流动时被零气包裹挤压，通过零气的保护使样气流动的路线为直线，并且避免了粉尘粒子的逸散。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明实施例的立体图；

图2是隐藏了机壳和外置过滤器后的立体图；

图3是隐藏了机壳和外置过滤器后的俯视图；

图4是图3在A-A处的剖视图；

图5是图4在D处的放大示意图；

图6是图3在B-B处的剖视图；

图7是图6在C-C处的剖视图；

图8是检测腔室、光陷阱和光源的结构剖视图；

图9是另一种结构的粒子准直加速喷头示意图；

附图中：1. 机壳；2、外置过滤器；3、显示面板；4、总进气连接头；5、光纤开关；6、控制按钮；7、控制主板；8、采样泵；9、气路底座；91、第一过滤腔室；92、第一滤膜；93、出气连接通道；94、进气连接通道；95、密封座；96、抽吸通道；97、抽吸接头；98、外置出气接头；99、外置进气接头；910、第二过滤腔室；911、第二滤膜；912、第一零气通道；913、进气接头；914、上游压力传感器检测口；915、孔板；916、下游压力传感器检测口；917、第二零气通道；918、回用接头；10、检测腔室；11、粒子准直加速喷头；111、样气通道；112、零气通道；12、出气接头；13、反光凹透镜；14、反光凹面；15、密封垫板；16、封板；17、光电探测器；18、探测器安装座；19、防护罩壳；20、零气喷吹通道；21、零气保护接头；22、光源；23、进光固定座；24、进光透镜组件；25、滤光套；26、下游滤光孔；27、上游滤光孔；28、进光口；29、出光固定座；30、陷阱腔室；31、封堵头；32、接收通道；33、校准收集光缆；34、校准发射光缆。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步的详细描述。

如图1至图9所示，一种带自校准的粒径谱仪，包括机壳1，机壳1上设置有控制按钮6和显示面板3，内部设置有控制主板7，所述机壳1内固定有检测腔室10，该检测腔室10的上端设置有粒子准直加速喷头11，该检测腔室10的下端设置有出气接头12，机壳1上设置有与粒子准直加速喷头11相连通的总进气连接头4，如图8和图9所示，图8中的粒子准直加速喷头11上就只设置了样气通道111，方便采样气体的通过，当然，粒子加速喷头上也可以设置直接与样气通道111连通的零气连接接头，这样可以通过零气连接头通入零气冲刷检测腔室10内的反光凹透镜13以及其他的内壁。

再如图9所示，粒子准直加速喷头11还可以是另一种形式，该粒子准直加速喷头11设置了样气通道111和环形的零气通道112，该环形的零气通道112包裹样气通道111，零气通道112流出的零气包裹样气通道111流出的样气而形成粒子气流束，所述粒子准直加速喷头11上设置有与零气回用管道连通的零气连接接头。这样，利用零气可以形成气幕包裹采样气体，给采样气体一定的挤压力，保证采样气体的直线流动同时也使气体中的粉尘粒子能够逐个排列。

如图4、图6和图8所示，所述检测腔室10上安装有相对设置的进光固定座23和出光固定座29，该进光固定座23内安装有光源22和进光透镜组件24，光源22产生的光束通过进光透镜组件24形成检测光束，其中光源22优选采用激光光源22，当然也不排除其它可用的光源22，而进光透镜组件24包括一个凸透镜和一个准直透镜，将光源22产生的光线通过凸透镜聚焦后再通过准直透镜形成一束水平的检测光束。

如图6和图8所示，所述进光固定座23上位于进光透镜组件24的光线下游侧还安装有遮挡多余光线的滤光结构。

其中所述滤光结构包括可拆卸安装于进光固定座23上的滤光套25，所述滤光套25的下游端伸入到检测腔室10内，所述滤光套25的上游端设置有上游滤光片，所述上游滤光片上设置有成收口状的上游滤光孔27，所述滤光套25的下游端设置有成扩口状的下游滤光孔26，所述下游滤光孔26和上游滤光孔27同心设置，所述上游滤光孔27的最小孔端的孔径大于下游滤光孔26的最小孔端的孔径。光束依次通过上游滤光孔27和下游滤光孔26后最终形成满足检测要求的光束。该检测光束与粒子气流束相交，所述出光固定座29内设置有光陷阱，所述光陷阱包括可拆卸安装于所述出光固定座29上的陷阱座体，所述陷阱座体上设置有方便吸收光线的陷阱腔室30，本实施例中，出光固定座29和陷阱座体为同一个结构，出光固定座29螺纹连接于检测腔室10内且密封配合，所述陷阱座体的一侧设置有伸入到检测腔室10内的进光口28，所述陷阱腔室30的另一侧设置有封堵头31，所述校准收集光缆33固定于所述封堵头31上，所述封堵头31位于陷阱腔室的内侧端设置成锥面状，优选为圆锥面，所述封堵头31上位于锥面的顶点处设置有方便光线通过的接收通道32，光线经过接收通道32后由校准收集光缆33接收传递。所述校准收集光缆33的一端位于光陷阱内且与检测光束处于同一水平线上，所述校准收集光缆33的另一端通过光纤开关5与校准发射光缆34连接，所述校准发射光缆34的发射端插入到检测腔室10内且朝向反光凹透镜13。

如图4和图5所示，所述检测腔室10内还设置有反光凹透镜13和用于检测散射光的光电探测器17，所述机壳1的底部还设置有气路底座9，所述气路底座9上设置有用于安装第一滤膜92的第一过滤腔室91，所述第一过滤腔室91位于检测腔室10的下方，第一过滤腔室91的上端通过出气接头12与检测腔室10连通。其中第一滤膜92安装于第一滤膜座上，第一滤膜座放置在第一过滤腔室91内并且通过螺纹安装于第一过滤腔室91内的密封座95挤压支撑。当需要更换第一滤膜92时，只需要将密封座95取下，将第一滤膜座取出即可。

所述气路底座9上还设置有抽吸通道96，所述抽吸通道96与第一过滤腔室91的下部连通，所述气路底座9上安装有与抽吸通道96连通的抽吸接头97，所述机壳1内安装有采样泵8和用于检测采样气体流量的流量计，所述采样泵8的抽吸端通过管道与抽吸接头97连通。

本实施例中，所述气路底座9上还设置有外置出气接头98和外置进气接头99，所述外置出气接头98通过出气连接通道93与第一过滤腔室91连通且连通位置位于第一滤膜92的上游侧，所述外置进气接头99通过进气连接通道94与第一过滤腔室91连通且连通位置位于第一滤膜92的下游侧，所述机壳1上还固定有与外置出气接头98和外置进气接头99连通的外置过滤器2。当使用外置过滤器2时，第一滤膜座上直接更换成隔板即可。

如图7所示，所述气路底座9上还设置有第一零气通道912，所述第一零气通道912上设置有与采样泵8的出气端连通的进气接头913，所述的流量计设置于第一零气通道912上，本实施例中的流量计为孔板流量计，其中，在第一零气通道912的孔板915的上游设置有上游压力传感器检测口914，在孔板915的下游设置了下游压力传感器检测口916，通过孔板915上下游的压差来计算出采样气体的流量。

所述气路底座9上还设置有第二过滤腔室910，所述第二过滤腔室910上可拆卸安装有第二滤膜911，第二滤膜911的安装方式与第一滤膜92的安装方式相同，所述第一零气通道912与第二过滤腔室910连通且连通位置位于第二滤膜911的上游侧，所述气路底座9上还设置有第二零气通道917，所述第二零气通道917与第二过滤腔室910连通且连通位置位于第二滤膜911的下游侧，所述第二零气通道917上设置有回用接头918，所述回用接头918通过零气回用管道与零气保护接头21连通，所述零气保护接头21通过零气喷吹管路喷吹所述光电探测器17的镜头。

如图4和图5所示，所述光电探测器17固定于探测器安装座18上，所述检测腔室10上设置有探测安装窗口，所述探测器安装座18密封安装于所述探测安装窗口内，其安装方式采用螺栓紧固，两者的密封采用密封圈密封，所述探测器安装座18上设置有用于安装所述光电探测器17的安装孔，所述探测器安装座18上设置有零气喷吹通道20，该零气喷吹通道20作为所述零气喷吹管路，所述零气保护接头21设置于探测器安装座18上，所述探测器安装座18上设置有对光电探测器17防护的防护罩壳19。

如图4和图5所示，所述检测腔室10上设置有透镜安装窗口，所述反光凹透镜13安装于透镜安装窗口上，所述透镜安装窗口外部固定有封板16，所述封板16和反光凹透镜之间设置有密封垫板15，该密封垫板15与透镜安装窗口之间通过密封圈密封。本实施例中，反光凹透镜13包括一个球面状的反光凹面14，光线经过反光凹面14反射后由光电探测器17接收。

本发明的粒径谱仪在出厂前先进行校准，其校准步骤如下：

一、校零：

关闭采样泵8，确保检测腔室10没有颗粒物，关闭光纤开关5；光源22产生的检测光束直接进入到光陷阱中，此时光电探测器17也不会接收到光强信号，光电探测器17的读数为零，从而实现校零，若光电探测器17的读数不为零，调整光电探测器17的读数，使其读数为零，校零工作完成。

二、利用已知粒径和浓度的标准气体对粒径谱仪进行校准和标定，其具体方法如下:

将已知颗粒粒径和浓度的标准气体按照设定的流量通入到检测腔室10中；光源22发出的检测光束照射到颗粒物中被散射并由反光凹透镜13反射，最终被光电探测器17接收，光电探测器17接收的频率和光强就与标准气体的颗粒物浓度和颗粒粒径对应，按照上述的方法依次通入不同颗粒物粒径和颗粒物浓度的标准气体就可以得出多组光电探测器17的接收频率和光强数据，并且也可以得出接收频率与颗粒物浓度、接收光强颗粒物粒径的对应关系，这样就可以保证粒径谱仪在正常工作时检测的结果的准确性；

另外本发明的粒径谱仪还可以进行自校准，具体的步骤为：在出厂校准完成后，调整光源22的功率，使光源22按照不同的功率发射光线，光线进入到光陷阱后，校准收集光缆33就会收集的光线并传输，此时光纤开关5打开，光纤通过校准发射光缆34发射到检测腔室10内且朝向反光凹透镜13，此时光线经过反光凹透镜13反射后就会被光电探测器17接收，光源22发射的不同功率的光线，光电探测器17就会对应接收到不同强度的光强，光源22功率和接收的光强是一一对应的，并记录一一对应的功率和光强的关系表；而后粒径谱仪使用一段时间后，可以启动自校准操作，此时采样泵8停止工作，同时光源22按照之前记录的功率和光强的关系表中的功率发光，这样光电探测器17会检测到此时的光强，将光强与关系表中对应的功率下的光强数值进行比对，即可判断光电探测器17的检测结果是否准确，最终判断出光电探测器17在长时间的使用过程中的检测灵敏度和检测准确度，当不准确时，可以通过调整补偿系数来进行校正，调整补偿系统后，可以再进行验证。这样通过本发明中的结构就能够完成光电探测器17的光强的自校准；同时本发明方案还可以控制光纤开关5的频繁开闭，根据开闭频率和光电探测器17探测到光强的频率进行比对，最终来校正光电探测器17接收光强频率，通过上述的自校准方式就可以完成光强和频率的自校准，保证在长时间检测颗粒物浓度和颗粒物粒径时的结果准确性。由于第一滤膜92的存在，不但可以方便对采样气体进行过滤，还可以对第一滤膜92进行称重，从而用称重法来验证颗粒物浓度的检测结果的准确性。

以上所述实施例仅是对本发明的优选实施方式的描述，不作为对本发明范围的限定，在不脱离本发明设计精神的基础上，对本发明技术方案作出的各种变形和改造，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种带自校准的粒径谱仪，包括机壳，所述机壳内固定有检测腔室，该检测腔室的上端设置有粒子准直加速喷头，该检测腔室的下端设置有出气接头，所述检测腔室上安装有相对设置的进光固定座和出光固定座，该进光固定座内安装有光源和进光透镜组件，光源产生的光束通过进光透镜组件形成检测光束，该检测光束与粒子气流束相交，所述出光固定座内设置有光陷阱，所述检测腔室内还设置有反光凹透镜和用于检测散射光的光电探测器，其特征在于：所述机壳的底部还设置有气路底座，所述气路底座上设置有用于安装第一滤膜的第一过滤腔室，所述第一过滤腔室位于检测腔室的下方，第一过滤腔室的上端通过出气接头与检测腔室连通，所述气路底座上还设置有抽吸通道，所述抽吸通道与第一过滤腔室的下部连通，所述气路底座上安装有与抽吸通道连通的抽吸接头，所述机壳内安装有采样泵和用于检测采样气体流量的流量计，所述采样泵的抽吸端通过管道与抽吸接头连通，所述出光固定座上设置有校准收集光缆，该校准收集光缆的一端位于光陷阱内且与检测光束处于同一水平线上，所述校准收集光缆的另一端通过光纤开关与校准发射光缆连接，所述校准发射光缆的发射端插入到检测腔室内且朝向反光凹透镜；在出厂校准完成后，调整光源的功率，使光源按照不同的功率发射光线，光线进入到光陷阱后，校准收集光缆收集的光线并传输，此时光纤开关打开，光纤通过校准发射光缆发射到检测腔室内且朝向反光凹透镜，光线经过反光凹透镜反射后被光电探测器接收，光源发射的不同功率的光线，光电探测器就会对应接收到不同强度的光强，光源功率和接收的光强是一一对应的，并记录一一对应的功率和光强的关系表；而后粒径谱仪使用一段时间后，启动自校准操作，此时采样泵停止工作，同时光源按照之前记录的功率和光强的关系表中的功率发光，光电探测器会检测到此时的光强，将检测到此时的光强与关系表中对应的功率下的光强数值进行比对，即可判断光电探测器的检测结果是否准确，最终判断出光电探测器在长时间的使用过程中的检测灵敏度和检测准确度。

2.如权利要求1所述的一种带自校准的粒径谱仪，其特征在于：所述气路底座上还设置有外置出气接头和外置进气接头，所述外置出气接头与第一过滤腔室连通且连通位置位于第一滤膜的上游侧，所述外置进气接头与第一过滤腔室连通且连通位置位于第一滤膜的下游侧，所述机壳上还固定有与外置出气接头和外置进气接头连通的外置过滤器。

3.如权利要求2所述的一种带自校准的粒径谱仪，其特征在于：所述光陷阱包括可拆卸安装于所述出光固定座上的陷阱座体，所述陷阱座体上设置有方便吸收光线的陷阱腔室，所述陷阱座体的一侧设置有伸入到检测腔室内的进光口，所述陷阱腔室的另一侧设置有封堵头，所述校准收集光缆固定于所述封堵头上，所述封堵头位于陷阱腔室的内侧端设置成锥面状，所述封堵头上位于锥面的顶点处设置有方便光线通过的接收通道，光线经过接收通道后由校准收集光缆接收传递。

4.如权利要求3所述的一种带自校准的粒径谱仪，其特征在于：所述进光固定座上位于进光透镜组件的光线下游侧还安装有遮挡多余光线的滤光结构。

5.如权利要求4所述的一种带自校准的粒径谱仪，其特征在于：所述滤光结构包括可拆卸安装于进光固定座上的滤光套，所述滤光套的下游端伸入到检测腔室内，所述滤光套的上游端设置有上游滤光片，所述上游滤光片上设置有成收口状的上游滤光孔，所述滤光套的下游端设置有成扩口状的下游滤光孔，所述下游滤光孔和上游滤光孔同心设置，所述上游滤光孔的最小孔端的孔径大于下游滤光孔的最小孔端的孔径。

6.如权利要求5所述的一种带自校准的粒径谱仪，其特征在于：所述气路底座上还设置有第一零气通道，所述第一零气通道上设置有与采样泵的出气端连通的进气接头，所述的流量计设置于第一零气通道上，所述气路底座上还设置有第二过滤腔室，所述第二过滤腔室上可拆卸安装有第二滤膜，所述第一零气通道与第二过滤腔室连通且连通位置位于第二滤膜的上游侧，所述气路底座上还设置有第二零气通道，所述第二零气通道与第二过滤腔室连通且连通位置位于第二滤膜的下游侧，所述第二零气通道上设置有回用接头，所述回用接头通过零气回用管道与零气保护接头连通，所述零气保护接头通过零气喷吹管路喷吹所述光电探测器的镜头。

7.如权利要求6所述的一种带自校准的粒径谱仪，其特征在于：所述光电探测器固定于探测器安装座上，所述检测腔室上设置有探测安装窗口，所述探测器安装座密封安装于所述探测安装窗口内，所述探测器安装座上设置有用于安装所述光电探测器的安装孔，所述探测器安装座上设置有零气喷吹通道，该零气喷吹通道作为所述零气喷吹管路，所述零气保护接头设置于探测器安装座上，所述探测器安装座上设置有对光电探测器防护的防护罩壳。

8.如权利要求7所述的一种带自校准的粒径谱仪，其特征在于：所述检测腔室上设置有透镜安装窗口，所述反光凹透镜安装于透镜安装窗口上，所述透镜安装窗口外部固定有封板，所述封板和反光凹透镜之间设置有密封垫板。

9.如权利要求8所述的一种带自校准的粒径谱仪，其特征在于：所述粒子准直加速喷头上设置有样气通道和环形的零气通道，该环形的零气通道包裹样气通道，零气通道流出的零气包裹样气通道流出的样气而形成粒子气流束，所述粒子准直加速喷头上设置有与零气回用管道连通的零气连接接头。

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