CN117129459A - 一种激光诱导荧光检测气溶胶的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及荧光检测技术领域，公开了一种激光诱导荧光检测气溶胶的方法及系统，该方法包括：对气溶胶样品进行浓度检测判断是否开启激光诱导荧光检测；判定开启时，获取浓度差值△N确定激光强度Q；获取荧光强度Yq，判断荧光信号是否合格；当判定不合格，采集环境温度判断是否开启散热装置；检测环境湿度对激光强度Q进行调整，检测调整后的荧光强度Yh；将调整后的荧光强度Yh与预设荧光强度阈值Ymin比对，当Yq＜Yh＜Ymin时对激光强度Q进行二次调整；获取有害物质浓度，根据有害物质浓度确定检测时间间隔；经过检测时间间隔后，获取有害物质含量变化率，确定是否开启连续检测。本发明实现了对激光强度的精确控制，提高了检测结果的可信性。
Description
技术领域
本发明涉及荧光检测技术领域，具体而言，涉及一种激光诱导荧光检测气溶胶的方法及系统。
背景技术
激光诱导荧光检测气溶胶是一种用于检测大气中气溶胶颗粒并识别其组成或特性的技术。结合了激光技术和荧光光谱学，可以用于环境监测、空气质量评估、生物气溶胶研究、化学分析等多个领域。其使用一束强度足够的激光光束照射气溶胶颗粒。当激光光束与气溶胶颗粒相互作用时，部分光子被吸收并激发气溶胶颗粒内部的电子。激发的电子随后返回到低能级，释放出荧光光子。荧光光子的波长和强度与气溶胶颗粒的组成、结构和化学性质相关。
然而当前在技术中存在激光强度的调节时机和调节的滞后性，导致激光强度在检测过程中出现不合适的高或低水平。当激光强度过高时，会对样品产生热效应或破坏性作用，影响检测结果的准确性。而激光强度过低则可能导致荧光信号不足，无法获得足够的数据来准确测量有害物质的浓度。激光强度的调节滞后性也是一个问题。即使系统具有反馈控制机制，无法及时捕捉到样品特性的快速变化，无法根据实际情况及时对激光进行调整。
因此，有必要设计一种激光诱导荧光检测气溶胶的方法及系统，用以解决当前面临的问题。
发明内容
鉴于此，本发明提出了一种激光诱导荧光检测气溶胶的方法及系统，旨在解决当前技术中存在激光强度的调节时机和调节的滞后性的问题。
一个方面，本发明提出了一种激光诱导荧光检测气溶胶的方法，包括：
采集气溶胶样品并对所述气溶胶样品进行浓度检测，将浓度数据N0与预设浓度阈值Nmax进行比对，根据比对结果判断是否开启激光诱导荧光检测；
当N0＞Nmax时，判定开启所述激光诱导荧光检测，并获取所述浓度数据N0与预设浓度阈值Nmax的浓度差值△N=N0-Nmax，根据所述浓度差值△N确定激光强度Q；
在确定所述激光强度Q后，将激光光束聚集在所述气溶胶样品上，使用荧光探测器获取荧光强度Yq，将所述荧光强度Yq与预设荧光强度阈值Ymin进行比对，根据比对结果判断荧光信号是否合格；
当Yq＜Ymin时判定所述荧光信号不合格，并采集环境温度，根据所述环境温度判断是否开启散热装置；在确定是否开启散热装置后检测环境湿度，根据所述环境湿度对所述激光强度Q进行调整，检测调整后的荧光强度Yh；
将调整后的荧光强度Yh与预设荧光强度阈值Ymin进行比对，当Yq＜Yh＜Ymin时，根据所述调整后的荧光强度Yh对激光强度Q进行二次调整；
以二次调整后的激光强度Q获取荧光信号，使用荧光光谱特征识别有害物质，获取有害物质浓度，根据所述有害物质浓度确定检测时间间隔；
经过所述检测时间间隔后再次检测，获取有害物质含量变化率，根据所述有害物质含量变化率确定是否开启连续检测。
进一步的，所述采集气溶胶样品并对所述气溶胶样品进行浓度检测，将浓度数据N0与预设浓度阈值Nmax进行比对，根据比对结果判断是否开启激光诱导荧光检测，包括：
采用质量捕获法进行浓度检测，获得浓度数据N0；
当N0＞Nmax时，判定开启激光诱导荧光检测进行有害物质检测；
当N0≤Nmax时，判定不开启激光诱导荧光检测。
进一步的，当判定开启所述激光诱导荧光检测时，获取所述浓度数据N0与预设浓度阈值Nmax的浓度差值△N=N0-Nmax，根据所述浓度差值△N确定激光强度Q，包括：
预先设定第一预设浓度差值△N1、第二预设浓度差值△N2和第三预设浓度差值△N3，且△N1＜△N2＜△N3；预先设定第一预设激光强度Q1、第二预设激光强度Q2和第三预设激光强度Q3，且Q1＜Q2＜Q3；根据所述浓度差值△N与各预设浓度差值的大小关系确定激光强度；
当△N1≤△N＜△N2时，确定激光器的激光强度为Q1；
当△N2≤△N＜△N3时，确定激光器的激光强度为Q2；
当△N3≤△N时，确定激光器的激光强度为Q3。
进一步的，在确定所述激光强度Q=Qi后，i=1，2，3，将激光光束聚集在所述气溶胶样品上，使用荧光探测器获取荧光强度Yq，将所述荧光强度Yq与预设荧光强度阈值Ymin进行比对，根据比对结果判断荧光信号是否合格，包括：
当Yq≥Ymin时，判定荧光信号合格，不对激光强度Q进行调整并使用荧光光谱特征识别有害物质，获取有害物质浓度；
当Yq＜Ymin时，判定荧光信号不合格，并采集环境温度，根据所述环境温度判断是否开启散热装置。
进一步的，当判定荧光信号不合格时，采集环境温度，根据所述环境温度判断是否开启散热装置，包括：
预先设定环境温度阈值Tmax，将环境温度T0与所述环境温度阈值Tmax进行比对，根据比对结果判断是否开启散热装置；
当T0＞Tmax时，判定开启散热装置，并根据所述环境温度TO确定散热功率；
当T0≤Tmax时，判定不开启散热装置；
当判定开启散热装置时，预先设定第一预设环境温度T1和第二预设环境温度T2，且Tmax＜T1＜T2；预先设定第一预设散热功率P1、第二预设散热功率P2和第三预设散热功率P3，且P1＜P2＜P3；
当Tmax＜T0＜T1时，确定所述散热装置的散热功率为P1；
当T1≤T0＜T2时，确定所述散热装置的散热功率为P2；
当T2≤T0时，确定所述散热装置的散热功率为P3。
进一步的，在确定是否开启散热装置后检测环境湿度，根据所述环境湿度对所述激光强度进行调整，检测调整后的荧光强度Yh，包括：
预先设定第一预设湿度S1、第二预设湿度S2和第三预设湿度S3，且S1＜S2＜S3；预先设定第一预设调整系数A1、第二预设调整系数A2和第三预设调整系数A3，且A1＜A2＜A3；
根据环境湿度S0与各预设湿度的大小关系选取调整系数对激光强度Q进行调整，以调整后的激光强度进行检测；
当S1≤S0＜S2时，选取所述第一预设调整系数A1对激光强度Q进行调整，获取调整后的激光强度Qh=Qi*A1；
当S2≤S0＜S3时，选取所述第二预设调整系数A2对激光强度Q进行调整，获取调整后的激光强度Qh=Qi*A2；
当S3≤S0时，选取所述第三预设调整系数A3对激光强度Q进行调整，获取调整后的激光强度Qh=Qi*A3。
进一步的，以调整后的激光强度Qh=Qi*Ai进行检测，获取调整后的荧光强度Yh，将调整后的荧光强度Yh与预设荧光强度阈值Ymin进行比对，当Yq＜Yh＜Ymin时，根据所述调整后的荧光强度Yh对激光强度Q进行二次调整，包括：
获取荧光强度差值△Y=Ymin-Yh，预先设定第一预设荧光差值△Y1、第二预设荧光差值△Y2和第三预设荧光差值△Y3，且△Y1＜△Y2＜△Y3；预先设定第一预设激光调整系数B1、第二预设激光调整系数B2和第三预设激光调整系数B3，且B1＜B2＜B3；根据所述荧光强度差值△Y与各预设荧光差值的大小关系选取激光调整系数对调整后的激光强度Qh=Qi*Ai进行调整；
当△Y1≤△Y＜△Y2时，选取所述第一预设激光调整系数B1对调整后的激光强度Qh=Qi*Ai进行调整，获取二次调整后的激光强度Qe=Qi*Ai*B1；
当△Y2≤△Y＜△Y3时，选取所述第二预设激光调整系数B2对调整后的激光强度Qh=Qi*Ai进行调整，获取二次调整后的激光强度Qe=Qi*Ai*B2；
当△Y3≤△Y时，选取所述第三预设激光调整系数B3对调整后的激光强度Qh=Qi*Ai进行调整，获取二次调整后的激光强度Qe=Qi*Ai*B3。
进一步的，以二次调整后的激光强度获取荧光信号，使用荧光光谱特征识别有害物质，获取有害物质浓度，根据所述有害物质浓度确定检测时间间隔，包括：
预先设定第一预设浓度D1、第二预设浓度D2和第三预设浓度D3，且D1＜D2＜D3；预先设定第一预设时间间隔J1、第二预设时间间隔J2和第三预设时间间隔J3，且J1＜J2＜J3；根据有害物质浓度D0与各预设浓度的大小关系确定检测时间间隔；
当D1≤D0＜D2时，确定检测时间间隔为J1；
当D2≤D0＜D3时，确定检测时间间隔为J2；
当D3≤D0时，确定检测时间间隔为J3。
进一步的，在确定检测时间间隔为Ji后，i=1，2，3，经过检测时间间隔再次检测，获取有害物质含量变化率，根据所述有害物质含量变化率确定是否开启连续检测，包括：
所述有害物质含量变化率计算公式为：
；
其中，表示t时刻检测的有害物质浓度；/>表示t-1时刻检测的有害物质浓度；
预先设定有害物质含量变化率阈值Lmax，将有害物质含量变化率L与有害物质含量变化率阈值Lmax进行比对，根据比对结果判断是否开启连续检测；
当L＞Lmax时，判定将激光脉冲改为连续检测，并对激光强度进行弱化；
当L≤Lmax时，判定不开启连续检测；
当判定将激光脉冲改为连续检测时，根据有害物质含量变化率L与有害物质含量变化率阈值Lmax的大小关系选取弱化系数调整激光强度Q；预先设定第一预设弱化系数C1、第二预设弱化系数C2和第三预设弱化系数C3，且C1＜C2＜C3；其中，当激光强度Q经过二次调整时，Q=Qi*Ai*Bi，i=1，2，3，当激光强度Q未经过调整时，Q=Qi，i=1，2，3；
当Lmax＜L＜1.1Lmax时，选取所述第一预设弱化系数C1对激光强度Q进行弱化，获取弱化后的激光强度Q*C1；
当1.1Lmax≤L＜1.2Lmax时，选取所述第二预设弱化系数C2对激光强度Q进行弱化，获取弱化后的激光强度Q*C2；
当1.2Lmax≤L时，选取所述第三预设弱化系数C3对激光强度Q进行弱化，获取弱化后的激光强度Q*C3。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：根据气溶胶样品的特性实时调整激光强度。激光强度会根据样品的变化进行实时调整，这有助于避免激光强度过高或过低的问题，从而提高了检测结果的准确性。通过比对荧光信号与预设荧光强度阈值，确保只有在获得足够荧光信号的情况下才会进行检测。有助于排除荧光信号不足或异常的情况，从而提高了检测的可靠性。还综合考虑了环境因素，如环境温度和湿度。根据环境条件决定是否需要开启散热装置，并调整激光强度确保了在不同环境条件下的稳定检测。引入了连续检测的判断机制，可以根据有害物质含量的变化率来决定是否需要开启连续检测，有助于在需要时进行更频繁的监测，而在稳定期间减少资源消耗。通过对激光强度的精确控制，荧光信号的合格性保证以及环境因素的综合考虑，有助于获得准确的有害物质浓度数据，提高了检测结果的可信性。
另一方面，本申请还提供了一种激光诱导荧光检测气溶胶的系统，包括：
采集单元，被配置为采集气溶胶样品并对所述气溶胶样品进行浓度检测，将浓度数据N0与预设浓度阈值Nmax进行比对，根据比对结果判断是否开启激光诱导荧光检测；
所述采集单元还被配置为当N0＞Nmax时，判定开启所述激光诱导荧光检测，并获取所述浓度数据N0与预设浓度阈值Nmax的浓度差值△N=N0-Nmax，根据所述浓度差值△N确定激光强度Q；
判断单元，被配置为在确定所述激光强度Q后，将激光光束聚集在所述气溶胶样品上，使用荧光探测器获取荧光强度Yq，将所述荧光强度Yq与预设荧光强度阈值Ymin进行比对，根据比对结果判断荧光信号是否合格；
调整单元，被配置为当Yq＜Ymin时判定所述荧光信号不合格，并采集环境温度，根据所述环境温度判断是否开启散热装置；在确定是否开启散热装置后检测环境湿度，根据所述环境湿度对所述激光强度Q进行调整，检测调整后的荧光强度Yh；
所述调整单元还被配置为将调整后的荧光强度Yh与预设荧光强度阈值Ymin进行比对，当Yq＜Yh＜Ymin时，根据所述调整后的荧光强度Yh对激光强度Q进行二次调整；
检测单元，被配置为以二次调整后的激光强度Q获取荧光信号，使用荧光光谱特征识别有害物质，获取有害物质浓度，根据所述有害物质浓度确定检测时间间隔；
模式判断单元，被配置为经过所述检测时间间隔后再次检测，获取有害物质含量变化率，根据所述有害物质含量变化率确定是否开启连续检测。
可以理解的是，上述激光诱导荧光检测气溶胶的方法及系统具备相同的有益效果，在此不再赘述。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1为本发明实施例提供的激光诱导荧光检测气溶胶的方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的激光诱导荧光检测气溶胶的系统的结构框图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
参照图1，在本申请的一些实施例中，一种激光诱导荧光检测气溶胶的方法，包括：
步骤S100：采集气溶胶样品并对气溶胶样品进行浓度检测，将浓度数据N0与预设浓度阈值Nmax进行比对，根据比对结果判断是否开启激光诱导荧光检测。
步骤S200：当N0＞Nmax时，判定开启激光诱导荧光检测，并获取浓度数据N0与预设浓度阈值Nmax的浓度差值△N=N0-Nmax，根据浓度差值△N确定激光强度Q。
步骤S300：在确定激光强度Q后，将激光光束聚集在气溶胶样品上，使用荧光探测器获取荧光强度Yq，将荧光强度Yq与预设荧光强度阈值Ymin进行比对，根据比对结果判断荧光信号是否合格。
S400：当Yq＜Ymin时判定荧光信号不合格，并采集环境温度，根据环境温度判断是否开启散热装置。在确定是否开启散热装置后检测环境湿度，根据环境湿度对激光强度Q进行调整，检测调整后的荧光强度Yh。
S500：将调整后的荧光强度Yh与预设荧光强度阈值Ymin进行比对，当Yq＜Yh＜Ymin时，根据调整后的荧光强度Yh对激光强度Q进行二次调整。
S600：以二次调整后的激光强度Q获取荧光信号，使用荧光光谱特征识别有害物质，获取有害物质浓度，根据有害物质浓度确定检测时间间隔。
S700：经过检测时间间隔后再次检测，获取有害物质含量变化率，根据有害物质含量变化率确定是否开启连续检测。
具体而言，从环境中采集气溶胶样品，然后进行浓度检测，得到浓度数据N0。将浓度数据N0与预设的浓度阈值Nmax进行比对，如果N0大于Nmax，则开启激光诱导荧光检测。当开启检测后，根据浓度数据差值△N确定激光强度Q，以适应不同浓度样品的需求。使用激光光束照射气溶胶样品，并使用荧光探测器获取荧光强度Yq。将Yq与预设荧光强度阈值Ymin进行比对，以判断荧光信号是否合格。如果荧光信号不合格，则进行环境温度检测，判断是否需要开启散热装置，并根据环境湿度对激光强度Q进行调整，以获得调整后的荧光强度Yh。将调整后的荧光强度Yh与预设荧光强度阈值Ymin再次比对，如果Yq小于Yh但大于Ymin，则进行二次调整激光强度。最后，以经过二次调整后的激光强度Q进行荧光信号采集，利用荧光光谱特征识别有害物质，从而测量有害物质的浓度。此时采用高功率脉冲，即脉冲激光器在脉冲期间产生极高的功率峰值。这些脉冲通常非常短暂，在飞秒到纳秒时间尺度内，但功率较高。当检测到有害物质含量变化率较高时，改变检测方式，将脉冲激光监测改为连续监测，以实现实时数据检测，保证人员安全。
可以理解的是，实现了对气溶胶的准确检测，能够根据样品浓度实时调整激光强度，保证了检测信号的合格性，同时考虑了环境因素，如温度和湿度，从而提高了检测的可靠性和准确性。当有害物质含量变化较快或需要更高灵敏度的情况下，可以实现更为灵活和可靠的监测。
在本申请的一些实施例中，采集气溶胶样品并对气溶胶样品进行浓度检测，将浓度数据N0与预设浓度阈值Nmax进行比对，根据比对结果判断是否开启激光诱导荧光检测，包括：采用质量捕获法进行浓度检测，获得浓度数据N0。当N0＞Nmax时，判定开启激光诱导荧光检测进行有害物质检测。当N0≤Nmax时，判定不开启激光诱导荧光检测。
具体而言，采用了质量捕获法通过捕获气溶胶颗粒，然后测量其质量来确定浓度数据N0，即样品中物质的含量。预设浓度阈值Nmax是一个事先设定的阈值，用于判断是否需要进行激光诱导荧光检测。当浓度数据N0与Nmax进行比对时，可以根据比对结果来决定下一步的操作。当浓度数据N0大于预设浓度阈值Nmax时，即N0＞Nmax，系统会判定物质浓度较高，因此开启激光诱导荧光检测有害物质。
可以理解的是，根据浓度数据实现了对有害物质检测的智能启动与关闭。通过质量捕获法测量浓度，能够准确判断是否需要使用激光诱导荧光检测，从而避免了不必要的激光照射，提高了能源效率和检测效率，同时降低了对仪器的磨损，延长了仪器的寿命。
在本申请的一些实施例中，当判定开启激光诱导荧光检测时，获取浓度数据N0与预设浓度阈值Nmax的浓度差值△N=N0-Nmax，根据浓度差值△N确定激光强度Q，包括：预先设定第一预设浓度差值△N1、第二预设浓度差值△N2和第三预设浓度差值△N3，且△N1＜△N2＜△N3。预先设定第一预设激光强度Q1、第二预设激光强度Q2和第三预设激光强度Q3，且Q1＜Q2＜Q3。根据浓度差值△N与各预设浓度差值的大小关系确定激光强度。当△N1≤△N＜△N2时，确定激光器的激光强度为Q1。当△N2≤△N＜△N3时，确定激光器的激光强度为Q2。当△N3≤△N时，确定激光器的激光强度为Q3。
具体而言，在系统中预先设定了多组浓度差值和相应的激光强度。这些值分别代表了浓度差值的不同范围和相应的激光强度级别。根据浓度数据N0与预设浓度阈值Nmax的差值△N与各预设浓度差值的大小关系，来确定激光器的激光强度。例如，如果△N在△N1和△N2之间，激光强度将设定为Q1。如果△N在△N2和△N3之间，激光强度将设定为Q2。如果△N大于△N3，激光强度将设定为Q3。通过根据实际浓度差值△N的大小，自动选择合适的激光强度水平，以满足不同浓度范围下的检测需求。智能调整确保了在不同情况下都能获得最佳的检测性能，不会过度或不足地激发荧光信号。
可以理解的是，实现了激光强度的自适应调整，根据样品中有害物质浓度的不同情况，选择适当的激光强度，从而提高了检测的精确性和效率。这种智能调整还能够减少能源的浪费，延长激光器寿命，同时确保检测结果的可靠性。这种方法特别适用于复杂和多变的气溶胶检测环境，提高了检测系统的智能化和可操作性。
在本申请的一些实施例中，在确定激光强度Q=Qi后，i=1，2，3，将激光光束聚集在气溶胶样品上，使用荧光探测器获取荧光强度Yq，将荧光强度Yq与预设荧光强度阈值Ymin进行比对，根据比对结果判断荧光信号是否合格，包括：当Yq≥Ymin时，判定荧光信号合格，不对激光强度Q进行调整并使用荧光光谱特征识别有害物质，获取有害物质浓度。当Yq＜Ymin时，判定荧光信号不合格，并采集环境温度，根据环境温度判断是否开启散热装置。
具体而言，使用荧光探测器来测量样品中的荧光强度Yq。然后将Yq与预设荧光强度阈值Ymin进行比对，以判断荧光信号是否达到合格水平。如果Yq≥Ymin，即荧光信号达到或超过了预设的强度阈值，系统将判定荧光信号合格，不需要调整激光强度，并继续使用荧光光谱特征识别有害物质，获取有害物质浓度。如果Yq＜Ymin，即荧光信号未达到预设的强度阈值，系统将判定荧光信号不合格。在这种情况下，系统会采集环境温度数据，并根据环境温度判断是否需要开启散热装置。
可以理解的是，根据荧光信号的强度合格性智能决策，减少了激光强度的不必要调整，从而提高了检测效率和准确性。同时，当荧光信号不合格时，系统还可以通过检测环境温度来决定是否需要采取进一步的措施，如开启散热装置，以维护仪器性能和保障安全。
在本申请的一些实施例中，当判定荧光信号不合格时，采集环境温度，根据环境温度判断是否开启散热装置，包括：预先设定环境温度阈值Tmax，将环境温度T0与环境温度阈值Tmax进行比对，根据比对结果判断是否开启散热装置。当T0＞Tmax时，判定开启散热装置，并根据环境温度TO确定散热功率。当T0≤Tmax时，判定不开启散热装置。当判定开启散热装置时，预先设定第一预设环境温度T1和第二预设环境温度T2，且Tmax＜T1＜T2。预先设定第一预设散热功率P1、第二预设散热功率P2和第三预设散热功率P3，且P1＜P2＜P3。当Tmax＜T0＜T1时，确定散热装置的散热功率为P1。当T1≤T0＜T2时，确定散热装置的散热功率为P2。当T2≤T0时，确定散热装置的散热功率为P3。
具体而言，高功率激光器等设备在工作时会产生大量的热量。如果环境温度过高，没有适当的散热措施，仪器可能会过热，导致关键部件的损坏或性能下降。通过及时开启散热装置，可以防止过热引发的问题，延长仪器的寿命。同时温度的升高会增加气体或液体中分子的热振动，从而降低荧光发射效率。这可能导致荧光信号弱化，降低检测的灵敏度。因此，在高温环境下，相同浓度的气溶胶可能产生比低温环境下更弱的荧光信号，这会影响检测的准确性。
可以理解的是，环境温度对激光诱导荧光检测气溶胶的准确性产生重要影响。为了确保准确的检测结果根据环境温度确定是否开启散热装置以保证检测环境的稳定，提高了数据的可靠性。
在本申请的一些实施例中，在确定是否开启散热装置后检测环境湿度，根据环境湿度对激光强度进行调整，检测调整后的荧光强度Yh，包括：预先设定第一预设湿度S1、第二预设湿度S2和第三预设湿度S3，且S1＜S2＜S3。预先设定第一预设调整系数A1、第二预设调整系数A2和第三预设调整系数A3，且A1＜A2＜A3。根据环境湿度S0与各预设湿度的大小关系选取调整系数对激光强度Q进行调整，以调整后的激光强度进行检测。当S1≤S0＜S2时，选取第一预设调整系数A1对激光强度Q进行调整，获取调整后的激光强度Qh=Qi*A1。当S2≤S0＜S3时，选取第二预设调整系数A2对激光强度Q进行调整，获取调整后的激光强度Qh=Qi*A2。当S3≤S0时，选取第三预设调整系数A3对激光强度Q进行调整，获取调整后的激光强度Qh=Qi*A3。
具体而言，根据环境湿度S0与预设湿度阈值S1、S2、S3的大小关系来选择相应的调整系数A1、A2、A3，然后将这些调整系数应用于初始激光强度Qi，从而得到调整后的激光强度Qh。
可以理解的是，高湿度环境中，空气中的水分子和气溶胶颗粒之间可能发生散射作用，这会导致光束的衰减和散射，影响到激光的穿透深度和样品的光学特性。通过根据环境湿度实时调整激光强度，可以补偿湿度对光学路径和样品特性的影响，确保获得稳定且可靠的荧光信号。这有助于提高检测的准确性，降低环境条件变化对检测结果的干扰，使激光诱导荧光检测在不同湿度环境下都能够有效运行。
在本申请的一些实施例中，以调整后的激光强度Qh=Qi*Ai进行检测，获取调整后的荧光强度Yh，将调整后的荧光强度Yh与预设荧光强度阈值Ymin进行比对，当Yq＜Yh＜Ymin时，根据调整后的荧光强度Yh对激光强度Q进行二次调整，包括：获取荧光强度差值△Y=Ymin-Yh，预先设定第一预设荧光差值△Y1、第二预设荧光差值△Y2和第三预设荧光差值△Y3，且△Y1＜△Y2＜△Y3。预先设定第一预设激光调整系数B1、第二预设激光调整系数B2和第三预设激光调整系数B3，且B1＜B2＜B3。根据荧光强度差值△Y与各预设荧光差值的大小关系选取激光调整系数对调整后的激光强度Qh=Qi*Ai进行调整。当△Y1≤△Y＜△Y2时，选取第一预设激光调整系数B1对调整后的激光强度Qh=Qi*Ai进行调整，获取二次调整后的激光强度Qe=Qi*Ai*B1。当△Y2≤△Y＜△Y3时，选取第二预设激光调整系数B2对调整后的激光强度Qh=Qi*Ai进行调整，获取二次调整后的激光强度Qe=Qi*Ai*B2。当△Y3≤△Y时，选取第三预设激光调整系数B3对调整后的激光强度Qh=Qi*Ai进行调整，获取二次调整后的激光强度Qe=Qi*Ai*B3。
可以理解的是，通过二次调整激光强度，可以更加精确地满足检测要求，确保荧光信号在理想范围内，从而提高了检测的精度和可靠性。同时，它可以在不同荧光信号水平下进行自适应调整，适应各种样品和环境条件，从而更好地满足检测的实际需求。
在本申请的一些实施例中，以二次调整后的激光强度获取荧光信号，使用荧光光谱特征识别有害物质，获取有害物质浓度，根据有害物质浓度确定检测时间间隔，包括：预先设定第一预设浓度D1、第二预设浓度D2和第三预设浓度D3，且D1＜D2＜D3。预先设定第一预设时间间隔J1、第二预设时间间隔J2和第三预设时间间隔J3，且J1＜J2＜J3。根据有害物质浓度D0与各预设浓度的大小关系确定检测时间间隔。当D1≤D0＜D2时，确定检测时间间隔为J1。当D2≤D0＜D3时，确定检测时间间隔为J2。当D3≤D0时，确定检测时间间隔为J3。
可以理解的是，根据实际检测到的有害物质浓度来灵活地调整下一次检测的时间间隔，以确保高浓度的有害物质能够更频繁地被检测，从而更早地发现和响应潜在的危险情况。这提高了检测系统的实时性和敏感性，有助于及时采取必要的措施来保障环境和人员的安全。
在本申请的一些实施例中，在确定检测时间间隔为Ji后，i=1，2，3，经过检测时间间隔再次检测，获取有害物质含量变化率，根据有害物质含量变化率确定是否开启连续检测，包括：有害物质含量变化率计算公式为：
；
其中，表示t时刻检测的有害物质浓度。/>表示t-1时刻检测的有害物质浓度。预先设定有害物质含量变化率阈值Lmax，将有害物质含量变化率L与有害物质含量变化率阈值Lmax进行比对，根据比对结果判断是否开启连续检测。当L＞Lmax时，判定将激光脉冲改为连续检测，并对激光强度进行弱化。当L≤Lmax时，判定不开启连续检测。
当判定将激光脉冲改为连续检测时，根据有害物质含量变化率L与有害物质含量变化率阈值Lmax的大小关系选取弱化系数调整激光强度Q。预先设定第一预设弱化系数C1、第二预设弱化系数C2和第三预设弱化系数C3，且C1＜C2＜C3。其中，当激光强度Q经过二次调整时，Q=Qi*Ai*Bi，i=1，2，3，当激光强度Q未经过调整时，Q=Qi，i=1，2，3。当Lmax＜L＜1.1Lmax时，选取第一预设弱化系数C1对激光强度Q进行弱化，获取弱化后的激光强度Q*C1。当1.1Lmax≤L＜1.2Lmax时，选取第二预设弱化系数C2对激光强度Q进行弱化，获取弱化后的激光强度Q*C2。当1.2Lmax≤L时，选取第三预设弱化系数C3对激光强度Q进行弱化，获取弱化后的激光强度Q*C3。
具体而言，连续检测需要持续照射激光光束，而高功率激光会对样品产生热效应或破坏性作用，尤其是在长时间持续照射下。通过降低激光强度，可以降低对样品的热影响，减少潜在的损坏和危险。高功率激光可能导致检测器产生饱和效应，即当荧光信号过强时，检测器不能准确测量。通过弱化激光强度，可以避免这种情况，确保检测器处于适当的工作范围内。
可以理解的是，在有害物质浓度较高的情况下，可能存在快速浓度变化的风险。切换到连续监测模式允许实时监测，从而更快地检测到有害物质浓度的变化，提高了对突发事件的响应速度。连续监测可以提供更多数据点，使监测结果更为准确。连续监测模式可以更及时地触发警报系统，通知相关人员采取必要的措施以保障人员安全。这有助于及时采取紧急措施，减轻潜在危害。
综上，根据气溶胶样品的特性实时调整激光强度。激光强度会根据样品的变化进行实时调整，这有助于避免激光强度过高或过低的问题，从而提高了检测结果的准确性。通过比对荧光信号与预设荧光强度阈值，确保只有在获得足够荧光信号的情况下才会进行检测。有助于排除荧光信号不足或异常的情况，从而提高了检测的可靠性。还综合考虑了环境因素，如环境温度和湿度。根据环境条件决定是否需要开启散热装置，并调整激光强度确保了在不同环境条件下的稳定检测。引入了连续检测的判断机制，可以根据有害物质含量的变化率来决定是否需要开启连续检测，有助于在需要时进行更频繁的监测，而在稳定期间减少资源消耗。通过对激光强度的精确控制，荧光信号的合格性保证以及环境因素的综合考虑，有助于获得准确的有害物质浓度数据，提高了检测结果的可信性。
基于上述实施例的另一种优选的方式中，参阅图2所示，本实施方式提供了一种激光诱导荧光检测气溶胶的系统，包括：
采集单元，被配置为采集气溶胶样品并对气溶胶样品进行浓度检测，将浓度数据N0与预设浓度阈值Nmax进行比对，根据比对结果判断是否开启激光诱导荧光检测；
采集单元还被配置为当N0＞Nmax时，判定开启激光诱导荧光检测，并获取浓度数据N0与预设浓度阈值Nmax的浓度差值△N=N0-Nmax，根据浓度差值△N确定激光强度Q；
判断单元，被配置为在确定激光强度Q后，将激光光束聚集在气溶胶样品上，使用荧光探测器获取荧光强度Yq，将荧光强度Yq与预设荧光强度阈值Ymin进行比对，根据比对结果判断荧光信号是否合格；
调整单元，被配置为当Yq＜Ymin时判定荧光信号不合格，并采集环境温度，根据环境温度判断是否开启散热装置；在确定是否开启散热装置后检测环境湿度，根据环境湿度对激光强度Q进行调整，检测调整后的荧光强度Yh；
调整单元还被配置为将调整后的荧光强度Yh与预设荧光强度阈值Ymin进行比对，当Yq＜Yh＜Ymin时，根据调整后的荧光强度Yh对激光强度Q进行二次调整；
检测单元，被配置为以二次调整后的激光强度Q获取荧光信号，使用荧光光谱特征识别有害物质，获取有害物质浓度，根据有害物质浓度确定检测时间间隔；
模式判断单元，被配置为经过检测时间间隔后再次检测，获取有害物质含量变化率，根据有害物质含量变化率确定是否开启连续检测。
可以理解的是，上述激光诱导荧光检测气溶胶的方法及系统具备相同的有益效果，在此不再赘述。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统或计算机程序商品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例，或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序商品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备（系统）和计算机程序商品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框，以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (10)
1.一种激光诱导荧光检测气溶胶的方法，其特征在于，包括：
采集气溶胶样品并对所述气溶胶样品进行浓度检测，将浓度数据N0与预设浓度阈值Nmax进行比对，根据比对结果判断是否开启激光诱导荧光检测；
当N0＞Nmax时，判定开启所述激光诱导荧光检测，并获取所述浓度数据N0与预设浓度阈值Nmax的浓度差值△N=N0-Nmax，根据所述浓度差值△N确定激光强度Q；
在确定所述激光强度Q后，将激光光束聚集在所述气溶胶样品上，使用荧光探测器获取荧光强度Yq，将所述荧光强度Yq与预设荧光强度阈值Ymin进行比对，根据比对结果判断荧光信号是否合格；
当Yq＜Ymin时判定所述荧光信号不合格，并采集环境温度，根据所述环境温度判断是否开启散热装置；在确定是否开启散热装置后检测环境湿度，根据所述环境湿度对所述激光强度Q进行调整，检测调整后的荧光强度Yh；
将调整后的荧光强度Yh与预设荧光强度阈值Ymin进行比对，当Yq＜Yh＜Ymin时，根据所述调整后的荧光强度Yh对激光强度Q进行二次调整；
以二次调整后的激光强度Q获取荧光信号，使用荧光光谱特征识别有害物质，获取有害物质浓度，根据所述有害物质浓度确定检测时间间隔；
经过所述检测时间间隔后再次检测，获取有害物质含量变化率，根据所述有害物质含量变化率确定是否开启连续检测。
2.根据权利要求1所述的激光诱导荧光检测气溶胶的方法，其特征在于，所述采集气溶胶样品并对所述气溶胶样品进行浓度检测，将浓度数据N0与预设浓度阈值Nmax进行比对，根据比对结果判断是否开启激光诱导荧光检测，包括：
采用质量捕获法进行浓度检测，获得浓度数据N0；
当N0＞Nmax时，判定开启激光诱导荧光检测进行有害物质检测；
当N0≤Nmax时，判定不开启激光诱导荧光检测。
3.根据权利要求2所述的激光诱导荧光检测气溶胶的方法，其特征在于，当判定开启所述激光诱导荧光检测时，获取所述浓度数据N0与预设浓度阈值Nmax的浓度差值△N=N0-Nmax，根据所述浓度差值△N确定激光强度Q，包括：
预先设定第一预设浓度差值△N1、第二预设浓度差值△N2和第三预设浓度差值△N3，且△N1＜△N2＜△N3；预先设定第一预设激光强度Q1、第二预设激光强度Q2和第三预设激光强度Q3，且Q1＜Q2＜Q3；根据所述浓度差值△N与各预设浓度差值的大小关系确定激光强度；
当△N1≤△N＜△N2时，确定激光器的激光强度为Q1；
当△N2≤△N＜△N3时，确定激光器的激光强度为Q2；
当△N3≤△N时，确定激光器的激光强度为Q3。
4.根据权利要求3所述的激光诱导荧光检测气溶胶的方法，其特征在于，在确定所述激光强度Q=Qi后，i=1，2，3，将激光光束聚集在所述气溶胶样品上，使用荧光探测器获取荧光强度Yq，将所述荧光强度Yq与预设荧光强度阈值Ymin进行比对，根据比对结果判断荧光信号是否合格，包括：
当Yq≥Ymin时，判定荧光信号合格，不对激光强度Q进行调整并使用荧光光谱特征识别有害物质，获取有害物质浓度；
当Yq＜Ymin时，判定荧光信号不合格，并采集环境温度，根据所述环境温度判断是否开启散热装置。
5.根据权利要求4所述的激光诱导荧光检测气溶胶的方法，其特征在于，当判定荧光信号不合格时，采集环境温度，根据所述环境温度判断是否开启散热装置，包括：
预先设定环境温度阈值Tmax，将环境温度T0与所述环境温度阈值Tmax进行比对，根据比对结果判断是否开启散热装置；
当T0＞Tmax时，判定开启散热装置，并根据所述环境温度TO确定散热功率；
当T0≤Tmax时，判定不开启散热装置；
当判定开启散热装置时，预先设定第一预设环境温度T1和第二预设环境温度T2，且Tmax＜T1＜T2；预先设定第一预设散热功率P1、第二预设散热功率P2和第三预设散热功率P3，且P1＜P2＜P3；
当Tmax＜T0＜T1时，确定所述散热装置的散热功率为P1；
当T1≤T0＜T2时，确定所述散热装置的散热功率为P2；
当T2≤T0时，确定所述散热装置的散热功率为P3。
6.根据权利要求5所述的激光诱导荧光检测气溶胶的方法，其特征在于，在确定是否开启散热装置后检测环境湿度，根据所述环境湿度对所述激光强度进行调整，检测调整后的荧光强度Yh，包括：
预先设定第一预设湿度S1、第二预设湿度S2和第三预设湿度S3，且S1＜S2＜S3；预先设定第一预设调整系数A1、第二预设调整系数A2和第三预设调整系数A3，且A1＜A2＜A3；
根据环境湿度S0与各预设湿度的大小关系选取调整系数对激光强度Q进行调整，以调整后的激光强度进行检测；
当S1≤S0＜S2时，选取所述第一预设调整系数A1对激光强度Q进行调整，获取调整后的激光强度Qh=Qi*A1；
当S2≤S0＜S3时，选取所述第二预设调整系数A2对激光强度Q进行调整，获取调整后的激光强度Qh=Qi*A2；
当S3≤S0时，选取所述第三预设调整系数A3对激光强度Q进行调整，获取调整后的激光强度Qh=Qi*A3。
7.根据权利要求6所述的激光诱导荧光检测气溶胶的方法，其特征在于，以调整后的激光强度Qh=Qi*Ai进行检测，获取调整后的荧光强度Yh，将调整后的荧光强度Yh与预设荧光强度阈值Ymin进行比对，当Yq＜Yh＜Ymin时，根据所述调整后的荧光强度Yh对激光强度Q进行二次调整，包括：
获取荧光强度差值△Y=Ymin-Yh，预先设定第一预设荧光差值△Y1、第二预设荧光差值△Y2和第三预设荧光差值△Y3，且△Y1＜△Y2＜△Y3；预先设定第一预设激光调整系数B1、第二预设激光调整系数B2和第三预设激光调整系数B3，且B1＜B2＜B3；根据所述荧光强度差值△Y与各预设荧光差值的大小关系选取激光调整系数对调整后的激光强度Qh=Qi*Ai进行调整；
当△Y1≤△Y＜△Y2时，选取所述第一预设激光调整系数B1对调整后的激光强度Qh=Qi*Ai进行调整，获取二次调整后的激光强度Qe=Qi*Ai*B1；
当△Y2≤△Y＜△Y3时，选取所述第二预设激光调整系数B2对调整后的激光强度Qh=Qi*Ai进行调整，获取二次调整后的激光强度Qe=Qi*Ai*B2；
当△Y3≤△Y时，选取所述第三预设激光调整系数B3对调整后的激光强度Qh=Qi*Ai进行调整，获取二次调整后的激光强度Qe=Qi*Ai*B3。
8.根据权利要求7所述的激光诱导荧光检测气溶胶的方法，其特征在于，以二次调整后的激光强度获取荧光信号，使用荧光光谱特征识别有害物质，获取有害物质浓度，根据所述有害物质浓度确定检测时间间隔，包括：
预先设定第一预设浓度D1、第二预设浓度D2和第三预设浓度D3，且D1＜D2＜D3；预先设定第一预设时间间隔J1、第二预设时间间隔J2和第三预设时间间隔J3，且J1＜J2＜J3；根据有害物质浓度D0与各预设浓度的大小关系确定检测时间间隔；
当D1≤D0＜D2时，确定检测时间间隔为J1；
当D2≤D0＜D3时，确定检测时间间隔为J2；
当D3≤D0时，确定检测时间间隔为J3。
9.根据权利要求8所述的激光诱导荧光检测气溶胶的方法，其特征在于，在确定检测时间间隔为Ji后，i=1，2，3，经过检测时间间隔再次检测，获取有害物质含量变化率，根据所述有害物质含量变化率确定是否开启连续检测，包括：
所述有害物质含量变化率计算公式为：
；
其中，表示t时刻检测的有害物质浓度；/>表示t-1时刻检测的有害物质浓度；
预先设定有害物质含量变化率阈值Lmax，将有害物质含量变化率L与有害物质含量变化率阈值Lmax进行比对，根据比对结果判断是否开启连续检测；
当L＞Lmax时，判定将激光脉冲改为连续检测，并对激光强度进行弱化；
当L≤Lmax时，判定不开启连续检测；
当判定将激光脉冲改为连续检测时，根据有害物质含量变化率L与有害物质含量变化率阈值Lmax的大小关系选取弱化系数调整激光强度Q；预先设定第一预设弱化系数C1、第二预设弱化系数C2和第三预设弱化系数C3，且C1＜C2＜C3；其中，当激光强度Q经过二次调整时，Q=Qi*Ai*Bi，i=1，2，3，当激光强度Q未经过调整时，Q=Qi，i=1，2，3；
当Lmax＜L＜1.1Lmax时，选取所述第一预设弱化系数C1对激光强度Q进行弱化，获取弱化后的激光强度Q*C1；
当1.1Lmax≤L＜1.2Lmax时，选取所述第二预设弱化系数C2对激光强度Q进行弱化，获取弱化后的激光强度Q*C2；
当1.2Lmax≤L时，选取所述第三预设弱化系数C3对激光强度Q进行弱化，获取弱化后的激光强度Q*C3。
10.一种激光诱导荧光检测气溶胶的系统，其特征在于，包括：
采集单元，被配置为采集气溶胶样品并对所述气溶胶样品进行浓度检测，将浓度数据N0与预设浓度阈值Nmax进行比对，根据比对结果判断是否开启激光诱导荧光检测；
所述采集单元还被配置为当N0＞Nmax时，判定开启所述激光诱导荧光检测，并获取所述浓度数据N0与预设浓度阈值Nmax的浓度差值△N=N0-Nmax，根据所述浓度差值△N确定激光强度Q；
判断单元，被配置为在确定所述激光强度Q后，将激光光束聚集在所述气溶胶样品上，使用荧光探测器获取荧光强度Yq，将所述荧光强度Yq与预设荧光强度阈值Ymin进行比对，根据比对结果判断荧光信号是否合格；
调整单元，被配置为当Yq＜Ymin时判定所述荧光信号不合格，并采集环境温度，根据所述环境温度判断是否开启散热装置；在确定是否开启散热装置后检测环境湿度，根据所述环境湿度对所述激光强度Q进行调整，检测调整后的荧光强度Yh；
所述调整单元还被配置为将调整后的荧光强度Yh与预设荧光强度阈值Ymin进行比对，当Yq＜Yh＜Ymin时，根据所述调整后的荧光强度Yh对激光强度Q进行二次调整；
检测单元，被配置为以二次调整后的激光强度Q获取荧光信号，使用荧光光谱特征识别有害物质，获取有害物质浓度，根据所述有害物质浓度确定检测时间间隔；
模式判断单元，被配置为经过所述检测时间间隔后再次检测，获取有害物质含量变化率，根据所述有害物质含量变化率确定是否开启连续检测。
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