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基于Mie散射的可吸入颗粒检测仪的设计
  • ISSN号:1000-0593
  • 期刊名称:《光谱学与光谱分析》
  • 时间:0
  • 分类:O433[机械工程—光学工程;理学—光学;理学—物理]
  • 作者机构:[1]太原科技大学应用科学学院,山西太原030024
  • 相关基金:国家自然科学基金项目(61178067),山西省自然科学基金项目(2013021004-4),精密光谱科学与技术国家重点实验室开放课题,同洲电子科技创新基金项目(TZ201316)资助
中文摘要:

可吸入颗粒物浓度是大气环境监测中的一项重要指标。在 Mi e 散射消光原理的基础上,采用三波长方法并结合了分布式函数算法设计了可精确测量大气中可吸入颗粒物浓度的检测仪器,计算了 Mi e 散射效应中消光因子的光谱依赖关系,在数据处理中对光谱时域信号进行积分从而消除了光谱多峰效应所产生的误差。此检测仪气路部分可实现可吸入颗粒物(PM2.5和 PM10)的双通道采集。利用激光光纤将三种不同波长的激光通过耦合器(3合1)耦合进一个光纤后通过样品池,衰减光进行分离后进入光电探测器,由电路模块对探测到的光信号进行转换、数据处理、显示和存储,并通过3G无线网络实现数据的远程传输和共享。该仪器可以实现可吸入颗粒平均粒径和浓度测量。通过实验验证了检测仪的各项性能指标,数据表明该检测仪的灵敏度为0.01μg·m-3,响应时间约为90 s,适用于大气中可吸入颗粒物浓度的实时检测。

英文摘要:

The concentration of inhalable particle is an important indicator in atmospheric environment monitor.Based on Mie scattering extinction,a precise testing instrument which can measure the concentration of inhalable particles at the atmospheric was designed by three-wavelength method in combination with the algorithm of distributed function.The dependence of extinc-tion index on the spectrum was calculated based on Mie scattering theory in this article.Furthermore,the signal of time domain is integrated in the data processing to reduce the effect of error caused by multi-peak of spectra.The PM2. 5 and PM10 were col-lected simultaneously in particle selection.Three different wave-lengths of lasers were coupled into an optical fiber by coupler (3in1)and passed through the sample cell.The attenuated light was detected by a PIN.Output of the detector was converted, amplified,displayed and stored by electronic system.Finally,the data were transmitted and shared in network through the 3G wireless module.The average particle size and concentration of inhalable particles were measured by this device at the same time. The technical specifications of the detector were verified by experiment,the experimental results indicate that the detection sensi-tivity of the system is 0. 01μg·m-3 ,the responsive time of system is approximately 90 s and it is suitable for measuring partic-ulate matter concentrations of atmosphere.

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期刊信息
  • 《光谱学与光谱分析》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国光学学会
  • 主编:高松
  • 地址:北京海淀区魏公村学院南路76号
  • 邮编:100081
  • 邮箱:chngpxygpfx@vip.sina.com
  • 电话:010-62181070
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-0593
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2200/O4
  • 邮发代号:82-68
  • 获奖情况:
  • 1992年北京出版局编辑质量奖,1996年中国科协优秀科技期刊奖,1997-2000获中国科协择优支持基础性高科技学术期刊奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国生物医学检索系统,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:40642