CN116067823A - 浮空可清零气溶胶质量浓度测量装置和测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及测量技术领域,具体而言,涉及一种浮空可清零气溶胶质量浓度测量装置和测量方法。浮空可清零气溶胶质量浓度测量装置,包括测量QCM组件、热脱附组件和控制电路;热脱附组件具有加热腔,加热腔贯穿热脱附组件的顶部以形成与外部连通的测量开口;测量QCM组件位于加热腔中,且测量QCM组件的电极正对测量开口;控制电路至少与测量QCM组件电连接,控制电路能够驱动测量QCM组件和采集QCM振动频率。如此能够改善传统QCM传感器应用于大气气溶胶测量时,存在QCM电极吸附膜饱和,不能适应于长时间搭载测量的问题。
Description
技术领域
本发明涉及测量技术领域,具体而言,涉及一种浮空可清零气溶胶质量浓度测量装置和测量方法。
背景技术
气溶胶颗粒物质量浓度是描述大气气溶胶特性的一个重要的物理量,是环境监测领域的重要课题之一,是目前全球气候变化研究的一个热点,同时也是一个难点问题,如何实现对大气气溶胶空间定点质量浓度的直接测量显得尤为重要。
目前,对大气颗粒物质量浓度的测量主要采用直接测量法和间接等效测量法两类,具体包括滤膜称重法、压电晶体法、光散射法、β射线吸收法和微量震荡天平法。其中压电晶体法常用谐振式传感器测量的方式,其具体采用石英晶体微量天平(QCM),利用石英晶片在逆压电效应下,发生谐振,当气溶胶颗粒物黏附在QCM电极表面时,引起电极质量变化,将质量变化转换放大为振动频率变化,从而反演得到气溶胶质量浓度。
实际应用于空间定点大气气溶胶测量时存在QCM电极吸附膜饱和问题,不能适应于长时间搭载测量,即QCM吸附膜黏附的气溶胶颗粒物饱和时,传感器将无法继续测量。
发明内容
本发明的目的包括,例如,提供了一种浮空可清零气溶胶质量浓度测量装置和测量方法,其能够改善传统QCM传感器应用于大气气溶胶测量时,存在QCM电极吸附膜饱和,不能适应于长时间搭载测量问题。
本发明的实施例可以这样实现:
第一方面,本发明提供一种浮空可清零气溶胶质量浓度测量装置,包括:
测量QCM组件、热脱附组件和控制电路;
所述热脱附组件具有加热腔,所述加热腔贯穿所述热脱附组件的顶部以形成与外部连通的测量开口;
所述测量QCM组件位于所述加热腔中,且所述测量QCM组件的电极正对所述测量开口;
所述控制电路至少与所述测量QCM组件电连接,所述控制电路能够驱动所述测量QCM组件和采集QCM振动频率。
本方案的浮空可清零气溶胶质量浓度测量装置的测量QCM组件在石英晶片逆压电效应下,能够发生谐振,当气溶胶颗粒物黏附在QCM电极表面时,引起电极质量变化,将质量变化转换放大为振动频率变化,从而反演得到气溶胶质量浓度。其中控制电路能够为测量QCM组件提供驱动石英谐振,同时还能够采集QCM振动频率,从而有利于进一步通过石英晶片振动频率的变化而计算得到大气气溶胶质量浓度。进一步的,本方案的热脱附组件具有容纳测量QCM组件的加热腔,通过加热腔能够产生预设的热辐射或热量,使得吸附在测量QCM组件的电极上的气溶胶颗粒脱附,从而避免了当QCM吸附膜黏附的气溶胶颗粒物饱和时,传感器无法继续测量的情况;同时热脱附组件的测量开口使得测量QCM组件能够与测量装置的外部连通,从而确保能够充分地吸附环境中的气溶胶颗粒物。还需要说明的是,热脱附组件可以将测量QCM组件加热升温,使得电极表面气溶胶颗粒物不断脱附,从而避免测量饱和;同时测量QCM组件、热脱附组件协同配合,能够进一步利用气溶胶颗粒物在QCM的电极表面不断吸附和脱附所产生的振动频率值的漂移来测定气溶胶的质量浓度。综上,这样的浮空可清零气溶胶质量浓度测量装置具有可在线清零、适用于浮空长时间工作的优点。
在可选的实施方式中,所述热脱附组件包括隔热罩、加热杯和加热片;
所述加热杯套设在所述隔热罩内侧;所述加热杯的环状内壁围合形成所述加热腔,所述测量开口贯穿所述隔热罩的顶部;
所述加热片设置在所述隔热罩与所述加热杯之间,以使所述加热片产生的热量通过所述加热杯传导并辐射至所述测量QCM组件。
在可选的实施方式中,沿所述隔热罩的加热腔至所述测量开口的方向,所述加热杯的环状内壁的内径具有减小的趋势,以使所述环状内壁朝向所述测量QCM组件倾斜。
在可选的实施方式中,所述加热片粘贴在所述加热杯的周向外侧壁上。
在可选的实施方式中,还包括壳体和参考QCM组件;
所述壳体具有密闭空间,所述参考QCM组件设置在所述密闭空间中;
所述控制电路与所述参考QCM组件电连接,所述控制电路能够驱动所述参考QCM组件和采集QCM振动频率。
在可选的实施方式中,所述测量QCM组件设置在所述壳体的顶部;
沿所述壳体的轴线方向,所述测量QCM组件和所述参考QCM组件均设置于所述壳体同一位置。
在可选的实施方式中,还包括固定连接件;
所述测量QCM组件和所述参考QCM组件均通过所述固定连接件设置在所述壳体上。
在可选的实施方式中,所述热脱附组件的加热杯靠近所述壳体的端部夹持在所述热脱附组件的隔热罩和所述壳体之间。
在可选的实施方式中,所述测量QCM组件和所述参考QCM组件均包括电极、晶体、支架和底座;
所述晶体位于所述底座的上方,所述支架的两端分别连接所述晶体和所述底座;所述晶体的顶面和底面分别设置有所述电极。
在可选的实施方式中,所述测量QCM组件和所述参考QCM组件相互对称地设置在所述壳体的顶部。
第二方面,本发明提供一种测量方法,所述测量方法基于前述实施方式中任一项所述的浮空可清零气溶胶质量浓度测量装置;所述测量方法至少包括以下步骤:
所述测量QCM组件将大气气溶胶颗粒物吸附于传感器探头电极表面;
所述热脱附组件通过热脱附将气溶胶颗粒物从电极表面脱附;
通过气溶胶颗粒物的不断吸附和脱附所产生的振动频率值的漂移来测定气溶胶质量浓度。
本发明实施例的有益效果包括,例如:
本方案的浮空可清零气溶胶质量浓度测量装置包括测量QCM组件、热脱附组件和控制电路。其中,测量QCM组件能够通过热脱附组件的测量开口,与测量装置的外部连通,从而确保能够充分地吸附环境中的气溶胶颗粒物。而控制电路能够为测量QCM组件提供驱动石英谐振,同时还能够采集QCM振动频率,以通过石英晶片振动频率的变化而计算得到大气气溶胶质量浓度。热脱附组件可以将测量QCM组件加热升温,使得电极表面气溶胶颗粒物不断脱附,从而避免了当QCM吸附膜黏附的气溶胶颗粒物饱和时,传感器无法继续测量的情况。综上,这样的浮空可清零气溶胶质量浓度测量装置具有结构简单、操作方便,且能够动态完成对QCM电极表面气溶胶颗粒物的脱附,满足适应于长时间搭载测量的要求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本发明的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例的浮空可清零气溶胶质量浓度测量装置的结构示意图;
图2为本发明实施例的浮空可清零气溶胶质量浓度测量装置的局部剖视图;
图3为本发明实施例的浮空可清零气溶胶质量浓度测量装置的壳体的局部剖视图;
图4为本发明实施例的浮空可清零气溶胶质量浓度测量装置的测量QCM组件或参考QCM组件的结构示意图;
图5为本发明实施例的浮空可清零气溶胶质量浓度测量装置的测量QCM组件或参考QCM组件的局部剖视图。
图标:10-浮空可清零气溶胶质量浓度测量装置;100-测量QCM组件;200-热脱附组件;201-加热腔;202-测量开口;210-隔热罩;211-筒身;212-连接法兰;213-环台;214-环状沉槽;220-加热杯;221-连接环;222-抵持环;223-夹持空间;230-加热片;300-控制电路;400-壳体;401-密闭空间;410-顶板;411-安装孔;412-配合通孔;420-底板;500-参考QCM组件;600-固定连接件;501-电极;502-晶体;503-支架;504-底座;505-连接通孔。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,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,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此,以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围,而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作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。
应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中,需要说明的是,若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”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,或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系,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。
此外,若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明的实施例中的特征可以相互结合。
气溶胶颗粒物质量浓度是描述大气气溶胶特性的一个重要的物理量,是环境监测领域的重要课题之一,是目前全球气候变化研究的一个热点,同时也是一个难点问题,如何实现对大气气溶胶空间定点质量浓度的直接测量显得尤为重要。目前,对大气颗粒物质量浓度的检测主要采用直接测量法和间接等效测量法两类,具体包括滤膜称重法、压电晶体法、光散射法、β射线吸收法和微量震荡天平法。
谐振式传感器测量作为一种直接测量方法,属于压电晶体法,其核心是石英晶体微量天平(QCM),为一种压电石英晶体传感器;测量原理是根据QCM共振频率的变化实时监测石英晶体表面微小质量的变化;具体为:石英晶片在逆压电效应下,发生谐振,当气溶胶颗粒物黏附在QCM电极表面时,引起电极质量变化,将质量变化转换放大为振动频率变化,从而反演得到气溶胶质量浓度。
石英晶体微天平(quartz crystal microbalance)是一种非常灵敏的质量检测器,能够快速、简便和实时检测反应过程中的质量变化,检测限可达到纳克级水平,已成为微量化学等领域最有效的检测手段。以下QCM均为石英晶体微量天平传感器的简称,不再赘述。
具体涉及在大气中的气溶胶质量浓度测量主要有两种操作方式,一种为遥感方式,一种为原位探测方式。其中遥感方式所获得的是空域内的气溶胶质量浓度平均值,原位探测为具体某个位置的气溶胶质量浓度值。其中遥感方式作为新兴的测量方式,其具有测试范围广,应用价值更高的特点。
现有技术中,遥感方式一般采用将QCM传感器搭载在能够长时间漂浮的浮空器上,以完成对空间定点大气气溶胶测量。然而,在对气溶胶测量时存在QCM电极吸附膜饱和,不能适应于长时间搭载测量的问题;即QCM吸附膜黏附的气溶胶颗粒物饱和时,传感器将无法继续测量。
为改善上述技术问题,在下面的实施例中提供一种浮空可清零气溶胶质量浓度测量装置和测量方法。
请参考图1,本实施例提供了一种浮空可清零气溶胶质量浓度测量装置10,包括测量QCM组件100、热脱附组件200和控制电路300。
热脱附组件200具有加热腔201,加热腔201贯穿热脱附组件200的顶部以形成与外部连通的测量开口202;
测量QCM组件100位于加热腔201中,且测量QCM组件100的电极501正对测量开口202;
控制电路300至少与测量QCM组件100电连接,控制电路300能够驱动测量QCM组件100和采集QCM振动频率。
本方案的浮空可清零气溶胶质量浓度测量装置10的测量QCM组件100在石英晶片逆压电效应下,能够发生谐振,当气溶胶颗粒物黏附在QCM电极501表面时,引起电极501质量变化,将质量变化转换放大为振动频率变化,从而反演得到气溶胶质量浓度。其中控制电路300能够为测量QCM组件100提供驱动石英谐振,同时还能够采集QCM振动频率,从而有利于进一步通过石英晶片振动频率的变化而计算得到大气气溶胶质量浓度。进一步的,本方案的热脱附组件200具有容纳测量QCM组件100的加热腔201,通过加热腔201能够产生预设的热辐射或热量,使得吸附在测量QCM组件100的电极501上的气溶胶颗粒脱附,从而避免了当QCM吸附膜黏附的气溶胶颗粒物饱和时,传感器无法继续测量的情况;同时热脱附组件200的测量开口202使得测量QCM组件100能够与测量装置的外部连通,从而确保能够充分地吸附环境中的气溶胶颗粒物。还需要说明的是,热脱附组件200可以将测量QCM组件100加热升温,使得电极501表面气溶胶颗粒物不断脱附,从而避免测量饱和;同时测量QCM组件100、热脱附组件200协同配合,能够进一步利用气溶胶颗粒物在QCM的电极501表面的不断吸附和脱附所产生的振动频率值的漂移来测定气溶胶的质量浓度。综上,这样的浮空可清零气溶胶质量浓度测量装置10具有体积小、重量轻、功耗低、可在线清零的优点。
请参阅图1至图5,以了解浮空可清零气溶胶质量浓度测量装置10的更多细节。
在本发明的本实施例中,热脱附组件200包括隔热罩210、加热杯220和加热片230;
加热杯220套设在隔热罩210内侧;加热杯220的环状内壁围合形成加热腔201,测量开口202贯穿隔热罩210的顶部;
加热片230设置在隔热罩210与加热杯220之间,以使加热片230产生的热量通过加热杯220传导并辐射至测量QCM组件100。
进一步的,从图中可以看出,隔热罩210包括中空的圆柱形筒状结构的筒身211。隔热罩210的底部边缘具有环状的连接法兰212,隔热罩210的顶部具有朝向径向内侧方向延伸的环台213。环台213的中心孔即为测量开口202。沿隔热罩210的轴线方向,加热杯220的顶部抵持在环台213的内侧;沿隔热罩210的径向方向,加热杯220抵持在筒身211的内壁。
具体的,从图2中可以看出,隔热罩210的底部具有径向向外延伸的环状沉槽214。加热杯220的底部具有径向向外延伸的连接环221,该连接环221的周向外壁抵持在沉槽的径向内壁上。进一步的,加热杯220的顶部具有朝向径向向外延伸的抵持环222,抵持环222抵持在隔热罩210的径向内侧壁上。抵持环222、连接环221与隔热罩210径向内侧壁共同围合形成用于容纳加热片230的圆环柱状的夹持空间223。
在本发明的本实施例中,沿隔热罩210的加热腔201至测量开口202的方向,加热杯220的环状内壁的内径具有减小的趋势,以使环状内壁朝向测量QCM组件100倾斜。如此使得加热杯220形成了倾斜的加热腔201内壁,从而能够使得加热片230产生的热量能够倾斜地朝向测量QCM组件100辐射,保障热量能够集中在QCM电极501上,确保电极501上的气溶胶颗粒物能够及时高效地得到脱附。
进一步的,加热杯220的顶部的径向内侧与隔热罩210的环台213的径向内侧相互齐平,而加热杯220的底部的径向内侧靠近隔热罩210的内壁。具体的,在本实施例中,加热杯220的径向方向的内侧壁为倾斜的平面,加热杯220的内侧壁形成凸台状的加热腔201。
关于加热杯220的斜面的具体结构,本领域技术人员应当能够根据实际需求进行合理的选择和设计,这里不作具体限制,示例地,加热杯220的内侧可以设计为多个依次连接的台阶结构,或者是波浪形内壁等以适用于不同的实际情况,这里仅仅是个示例,只要加热杯220能够将来自加热片230的热量辐射至测量QCM组件100即可,具体不做限定。
可选的,加热片230粘贴在加热杯220的周向外侧壁上。如此使得加热片230产生的热量能够高效地通过加热杯220辐射至加热腔201中的测量QCM组件100。
在本实施例中,浮空可清零气溶胶质量浓度测量装置10还包括壳体400。壳体400为中空的圆柱形;具体的,壳体400顶部为封闭的顶板410,壳体400的底部通过可拆卸地底板420密闭连接,以围合形成封闭的密闭空间401。从图中还可以看出,壳体400的底部的外侧设置有安装法兰。壳体400作为整个质量浓度测量装置的骨架,底部法兰上的安装孔411提供整个装置的对外安装接口。
壳体400的顶部与隔热罩210的连接法兰212的直径相同。隔热罩210的连接法兰212通过螺钉与壳体400顶面的安装孔411连接,以使隔热罩210与壳体400稳定连接。
进一步的,隔热罩210、加热杯220、加热片230组成的热脱附组件200,位于测量QCM组件100圆周外侧,通过加热方式使测量QCM组件100升温,使得电极501表面吸附的气溶胶颗粒物不断脱附。
隔热罩210为隔热材料制成,通过螺钉固定于壳体400顶部平面外侧,作用为隔绝加热片230与外界的热传导;
加热杯220为导热材料,为圆柱型结构,内侧壁为斜面,方向朝向测量QCM组件100,有助于将热量传至测量QCM组件100。加热杯220靠近壳体400的端部夹持在隔热罩210和壳体400之间,即加热杯220被隔热罩210和壳体400夹持固定,作用是使测量QCM组件100均匀升温。具体的,沿隔热罩210的轴线方向,加热杯220的底部连接环221被夹持在环状沉槽214和壳体400的顶板410之间。
加热片230为一种薄膜电加热器,通电后发热,其粘贴固定在加热杯220圆周外侧。
在本发明的本实施例中,浮空可清零气溶胶质量浓度测量装置10还包括参考QCM组件500;参考QCM组件500设置在壳体400的密闭空间401中;控制电路300与参考QCM组件500电连接,控制电路300能够驱动参考QCM组件500和采集QCM振动频率。
测量QCM组件100与外部连通,用于吸附环境中的气溶胶颗粒物;参考QCM组件500封闭于测量装置内部,不与外部连通,其电极501表面不会吸附环境中的气溶胶颗粒物,仅用于比对测量结果。如此,通过QCM电极501表面的气溶胶颗粒物的不断吸附和脱附所产生的振动频率值的漂移来测定气溶胶的质量浓度。
进一步的,参考QCM组件500、控制电路300通过螺钉固定于壳体400内侧。
从图2中还可以看出,在本发明的本实施例中,测量QCM组件100设置在壳体400的顶部;沿壳体400的轴线方向,测量QCM组件100和参考QCM组件500均设置于壳体400同一位置。这样的布置方式可使得两组QCM组件安装力学环境相同,有助于测量结果比对,提高测量精度。
在本发明的本实施例中,浮空可清零气溶胶质量浓度测量装置10还包括固定连接件600;测量QCM组件100和参考QCM组件500均通过固定连接件600设置在壳体400上。可选的,固定连接件600为连接螺栓,壳体400顶部具有配合通孔412,测量QCM组件100和参考QCM组件500上均具有连接通孔505,连接螺栓依次穿设测量QCM组件100的连接通孔505、配合通孔412和参考QCM组件500的连接通孔505,从而使得测量QCM组件100和参考QCM组件500与壳体400稳定连接。
因为测量QCM组件100和参考QCM组件500均通过同一固定连接件600与壳体400连接,因此两个QCM组件的安装环境和受力保持了一致,如此有利于确保测量结构的准确性,避免额外因素对QCM组件的石英晶体502谐振产生的影响。
请参阅图4和图5,从图中可以看出,在本实施例中,测量QCM组件100和述参考QCM组件500均包括电极501、晶体502、支架503和底座504;晶体502位于底座504的上方,支架503的两端分别连接晶体502和底座504;晶体502的顶面和底面分别设置有电极501。
测量QCM组件100和参考QCM组件500结构相同。底座504上3个连接通孔505提供整个组件的对外安装接口;晶体502为一种圆饼状石英晶体502,通过3根支架503将晶体502连接在底座504上;晶体502两侧镀金属电极501,通过在两侧电极501上施加交变电压驱动晶体502的机械振动。
具体的,请参阅图2至图5,从图可以看出,沿壳体400的轴线方向,测量QCM组件100和参考QCM组件500的底座504均抵持在壳体400的顶板410上,以使测量QCM组件100和参考QCM组件500背靠背固定在测量装置壳体400上。即测量QCM组件100和参考QCM组件500相互对称地设置在壳体400的顶板410上,二者的测量QCM组件100的底座504和参考QCM组件500的底座504通过固定连接件600设置在壳体400上。
控制电路300固定于壳体400底部,作用为产生交变电压驱动两组QCM,以及采集两组QCM振动频率。
第二方面,本发明提供一种测量方法,测量方法基于前述实施方式中任一项的浮空可清零气溶胶质量浓度测量装置10;测量方法至少包括以下步骤:
测量QCM组件100将大气气溶胶颗粒物吸附于传感器探头电极501表面;
热脱附组件200通过热脱附将气溶胶颗粒物从电极501表面脱附;
通过气溶胶颗粒物的不断吸附和脱附所产生的振动频率值的漂移来测定气溶胶质量浓度。
可浮空清零气溶胶质量浓度测量装置是一种搭载于浮空器上的谐振式传感器。通过将大气气溶胶颗粒物吸附于传感器探头电极501表面,实现对空域大尺度的气溶胶质量浓度分布测量。主要原理是基于探头表面气溶胶颗粒物的不断吸附和脱附所产生的振动频率值的漂移来测定,其清零或脱附方式为热脱附。其具有体积小、重量轻、功耗低、可在线清零的优点。
综上,本发明实施例提供了一种浮空可清零气溶胶质量浓度测量装置10和测量方法,至少具有以下优点:
采用加热脱附方法,可以及时脱附电极501表面吸附的气溶胶颗粒物,避免测量饱和,从而可使测量装置应用于长时间浮空搭载测量。
将测量QCM和参考QCM通过同一组螺钉固定于同一结构同一位置,可使得两组QCM组件安装力学环境相同,有助于测量结果比对,提高测量精度。
加热杯220内侧壁设计为斜面,方向朝向测量QCM,如此能够提供加热效率。
参考QCM被壳体400封闭于测量装置内部,不与外部连通,其电极501表面不会吸附环境中的气溶胶颗粒物。
以上,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种浮空可清零气溶胶质量浓度测量装置,其特征在于,包括:
测量QCM组件(100)、热脱附组件(200)和控制电路(300);
所述热脱附组件(200)具有加热腔(201),所述加热腔(201)贯穿所述热脱附组件(200)的顶部以形成与外部连通的测量开口(202);
所述测量QCM组件(100)位于所述加热腔(201)中,且所述测量QCM组件(100)的电极(501)正对所述测量开口(202);
所述控制电路(300)至少与所述测量QCM组件(100)电连接,所述控制电路(300)能够驱动所述测量QCM组件(100)和采集QCM振动频率。
2.根据权利要求1所述的浮空可清零气溶胶质量浓度测量装置,其特征在于:
所述热脱附组件(200)包括隔热罩(210)、加热杯(220)和加热片(230);
所述加热杯(220)套设在所述隔热罩(210)内侧;所述加热杯(220)的环状内壁围合形成所述加热腔(201),所述测量开口(202)贯穿所述隔热罩(210)的顶部;
所述加热片(230)设置在所述隔热罩(210)与所述加热杯(220)之间,以使所述加热片(230)产生的热量通过所述加热杯(220)传导并辐射至所述测量QCM组件(100)。
3.根据权利要求2所述的浮空可清零气溶胶质量浓度测量装置,其特征在于:
沿所述隔热罩(210)的加热腔(201)至所述测量开口(202)的方向,所述加热杯(220)的环状内壁的内径具有减小的趋势,以使所述环状内壁朝向所述测量QCM组件(100)倾斜。
4.根据权利要求2所述的浮空可清零气溶胶质量浓度测量装置,其特征在于:
所述加热片(230)粘贴在所述加热杯(220)的周向外侧壁上。
5.根据权利要求1所述的浮空可清零气溶胶质量浓度测量装置,其特征在于:
还包括壳体(400)和参考QCM组件(500);
所述壳体(400)具有密闭空间(401),所述参考QCM组件(500)设置在所述密闭空间(401)中;
所述控制电路(300)与所述参考QCM组件(500)电连接,所述控制电路(300)能够驱动所述参考QCM组件(500)和采集QCM振动频率。
6.根据权利要求5所述的浮空可清零气溶胶质量浓度测量装置,其特征在于:
所述测量QCM组件(100)设置在所述壳体(400)的顶部;
沿所述壳体(400)的轴线方向,所述测量QCM组件(100)和所述参考QCM组件(500)均设置于所述壳体(400)同一位置。
7.根据权利要求6所述的浮空可清零气溶胶质量浓度测量装置,其特征在于:
还包括固定连接件(600);
所述测量QCM组件(100)和所述参考QCM组件(500)均通过所述固定连接件(600)设置在所述壳体(400)上。
8.根据权利要求5所述的浮空可清零气溶胶质量浓度测量装置,其特征在于:
所述热脱附组件(200)的加热杯(220)靠近所述壳体(400)的端部夹持在所述热脱附组件(200)的隔热罩(210)和所述壳体(400)之间。
9.根据权利要求5所述的浮空可清零气溶胶质量浓度测量装置,其特征在于:
所述测量QCM组件(100)和所述参考QCM组件(500)均包括电极(501)、晶体(502)、支架(503)和底座(504);
所述晶体(502)位于所述底座(504)的上方,所述支架(503)的两端分别连接所述晶体(502)和所述底座(504);所述晶体(502)的顶面和底面分别设置有所述电极(501)。
10.一种测量方法,其特征在于:
所述测量方法基于权利要求1-9中任一项所述的浮空可清零气溶胶质量浓度测量装置;所述测量方法至少包括以下步骤:
所述测量QCM组件(100)将大气气溶胶颗粒物吸附于传感器探头电极(501)表面;
所述热脱附组件(200)通过热脱附将气溶胶颗粒物从电极(501)表面脱附;
通过气溶胶颗粒物的不断吸附和脱附所产生的振动频率值的漂移来测定气溶胶质量浓度。
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