[發明專利]一種散射式云滴粒子探測器的標定裝置和方法

有效

• 申請號: 201310299661.4
• 申請日: 2013-07-16
• 公開（公告）號: CN103411927A
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發明（設計）人: 卜令兵;袁靜;黃興友
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: G01N21/47
• 分類號: G01N21/47;G01N15/02
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司 32102
• 代理人: 姚姣陽

1.一種散射式云滴粒子探測器的標定裝置，其特征在于：包括三維平移臺（1）、放置標準粒子的玻璃瓶（3）、恒定氣流泵（6）和光纖芯（8）；所述三維平移臺（1）的臺面通過連接件（2）與所述玻璃瓶（3）固定連接，所述玻璃瓶（3）的瓶口旋擰連接玻璃瓶蓋（4），所述玻璃瓶蓋（4）上設置進氣管（5）和出氣管（7），所述進氣管（5）的一端伸入所述玻璃瓶（3）的底部，其另一端通過管道與所述恒定氣流泵（6）連接，所述出氣管（7）的一端伸入所述玻璃瓶（3）的上部，其另一端固定所述光纖芯（8）。

2.根據權利要求1所述一種散射式云滴粒子探測器的標定裝置，其特征在于：所述三維平移臺（1）包括X、Y、Z三個方向上的調整螺桿，所述調整螺桿的調整精度為20微米。

3.根據權利要求1所述一種散射式云滴粒子探測器的標定裝置，其特征在于：所述玻璃瓶（3）為容積為2毫升的醫用玻璃瓶。

4.根據權利要求1所述一種散射式云滴粒子探測器的標定裝置，其特征在于：所述進氣管（5）伸入玻璃瓶（3）的一端距離玻璃瓶（3）底部2毫米。

5.根據權利要求1所述一種散射式云滴粒子探測器的標定裝置，其特征在于：所述出氣管（7）伸入玻璃瓶（3）的一端距離玻璃瓶蓋（4）底部2毫米。

6.根據權利要求1所述一種散射式云滴粒子探測器的標定裝置，其特征在于：所述光纖芯（8）長度為2毫米，芯莖為100微米。

7.一種散射式云滴粒子探測器的標定方法，其特征在于：按如下步驟進行：

S1、調整三維平移臺（1），將固定于玻璃瓶（3）的出氣管（7）一端的光纖芯（8）移入云滴粒子探測器的光路中，且光纖芯（8）處于云滴粒子探測器的兩臂中間位置；

S2、啟動云滴粒子探測器后，調整三維平移臺（1）使光纖芯（8）在云滴粒子探測器光路中的位置改變，當云滴粒子探測器的質量控制通道和測量控制通道的電壓比符合分束鏡的分光比時，光纖芯（8）所在的位置即為云滴粒子探測器靈敏面積的中心位置；

S3、調整三維平移臺（1）使光纖芯（8）垂直于云滴粒子探測器光路的方向移動，并記錄光纖芯（8）在不同位置的質量控制通道電壓與測量通道電壓，直至光纖芯（8）移出云滴粒子探測器的光路；

S4、調整三維平移臺（1）使光纖芯（8）平行云滴粒子探測器光路的方向移動20微米后繼續執行步驟（3），直至光纖芯（8）離開云滴粒子探測器靈敏面積的中心位置2毫米，根據記錄的質量控制通道電壓與測量通道電壓確定靈敏區域并得到靈敏區域的面積；

S5、調整三維平移臺（1）使光纖芯（8）移出云滴粒子探測器光路，并且出氣管（7）位于云滴粒子探測器靈敏面積的中心位置的上方后，啟動恒定氣流泵（6），將玻璃瓶（3）內的標準粒子勻速噴出，云滴粒子探測器記錄進入光路中的每一個標準粒子引起的質量控制通道與探測通道的電壓比，利用質量控制通道與探測通道的電壓比排除出現在靈敏區域外的標準粒子，并根據在靈敏區域內標準粒子的測量通道的幅度繪制幅度頻次分布圖，同時利用高斯方法得到幅度頻次分布圖的中心位置和寬度，幅度頻次分布圖的中心位置即為該標準粒子的特征幅度即標定結果；

S6、當玻璃瓶（3）內標準粒子被全部噴出后，清洗玻璃瓶再換用另一種粒徑的標準粒子，重復步驟S5，得到另一種粒徑的標準粒子的標定結果；

S7、將所有尺寸的標定結果進行分析，繪制云粒子探測器的特征響應曲線，根據米散射理論，將不同粒徑的標準粒子轉化為不同尺寸的冰晶粒子，得到云粒子探測器對冰晶的響應曲線，完成粒子探測器的標定工作。

8.根據權利要求7所述的一種散射式云滴粒子探測器的標定方法，其特征在于：步驟S5中，使光纖芯（8）移出光路，并且出氣管（7）位于云滴粒子探測器靈敏面積的中心位置的上方的方法為：首先將光纖芯（8）移動到云滴粒子探測器靈敏面積的中心位置，然后調整三維平移臺（1）使光纖芯（8）沿云滴粒子探測器光路平移，平移的距離為出氣管（7）直徑的一半；最后，調整三維平移臺（1）使光纖芯（8）垂直云滴粒子探測器光路移動，移動的距離與出氣管（7）直徑相等。

9.根據權利要求7所述的一種散射式云滴粒子探測器的標定方法，其特征在于：步驟S4中，根據記錄的質量控制通道電壓與測量通道電壓確定靈敏區域并得到靈敏區域的面積的方法為：計算質量控制通道電壓與測量通道電壓的電壓的最大比值R_max，并設定最小比值為R₀，當電壓比值大于R₀小于R_max時，所述光纖芯移動的長度為靈敏區域的寬度W；而光纖芯離開云滴粒子探測器靈敏面積的中心位置2毫米即為靈敏區域的長度；根據上述靈敏區域的寬度和長度即可得到靈敏區域的面積。