[實(shí)用新型]交替測量大氣中氣溶膠消光系數(shù)和NO2濃度的裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201720561512.4
• 申請日: 2017-05-19
• 公開（公告）號: CN207114415U
• 公開（公告）日: 2018-03-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭杰;唐懷武;于志偉
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州春來科技有限公司
• 主分類號: G01N21/25
• 分類號: G01N21/25;G01N21/01
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• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于大氣成分檢測技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種大氣檢測裝置和檢測方法，特別是一種交替測量大氣中氣溶膠消光系數(shù)和NO₂濃度的裝置。

背景技術(shù)

近年來，中國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展已受到全世界的關(guān)注。然而，這種快速的經(jīng)濟(jì)增長也伴隨著社會體系的變革，高度的工業(yè)化和城市化帶來了一系列的環(huán)境污染尤其是霧霾等大氣污染，對可持續(xù)發(fā)展有著嚴(yán)重的負(fù)面影響，同時(shí)對人們的日常生活和身體健康存在著嚴(yán)重的威脅。如何獲取環(huán)境變化的第一手資料，準(zhǔn)確地提供大氣物性及其變化趨勢，是當(dāng)前環(huán)境測量領(lǐng)域的一項(xiàng)迫切任務(wù)。

大氣中氣溶膠消光系數(shù)和NO₂濃度是大氣檢測的兩個(gè)重要參數(shù)。氣溶膠是指懸浮在大氣中的直徑在1nm到100μm的各種固態(tài)和液態(tài)微粒，氣溶膠消光系數(shù)是反應(yīng)大氣氣溶膠的指標(biāo)，氣溶膠作為主要污染物已經(jīng)被認(rèn)為是形成重污染天氣的主要原因之一，同時(shí)氣溶膠對人類健康、大氣氣候、空氣質(zhì)量和生態(tài)變化等也有著嚴(yán)重的影響。大氣中的NO₂是一種酸性氣體，NO₂濃度的大小會影響臭氧層結(jié)構(gòu)，當(dāng)大氣中NO₂濃度較高時(shí)，臭氧層會被破壞，NO₂濃度還會影響云層，造成酸雨等一系列生態(tài)問題。

研究表明，氣溶膠對光有吸收和散射作用，NO₂對光有吸收作用，當(dāng)調(diào)制光經(jīng)過氣溶膠或者NO₂后，光的相位會發(fā)生偏移，通過光的相位變化來測量介質(zhì)的成分稱之為腔減相移光譜技術(shù)，簡稱CAPS技術(shù)。CAPS技術(shù)在大氣測量中已經(jīng)得到應(yīng)用，如專利申請?zhí)枮?01620747265.2的專利名稱為“一種基于腔減相移光譜技術(shù)的大氣中NO₂濃度測量裝置”和申請?zhí)枮?01620747266.7的專利名稱為“一種快速測量氣溶膠消光系數(shù)的裝置”，具體的測量步驟通常為：

1、提供一種用于標(biāo)零的參考?xì)怏w(如N₂氣)，測出調(diào)制光的基礎(chǔ)相位；

2、通入待測氣體，測出調(diào)制光經(jīng)過待測氣體后產(chǎn)生變化的相位差；

3、通過相位差計(jì)算得出大氣中的成分。

上述兩種裝置仍然存在以下缺陷：

1、需要提供參考?xì)怏w，參考?xì)怏w一般通過瓶裝或者罐裝，這樣就增加了裝置體積；

2、大氣的監(jiān)測是一個(gè)連續(xù)的過程，上述裝置在參考?xì)怏w用完后即無法繼續(xù)完成監(jiān)測，需要補(bǔ)充參考?xì)怏w，增加了工作人員的工作量，也不利于完成連續(xù)在線實(shí)時(shí)監(jiān)測；

3、大氣中氣溶膠消光系數(shù)和NO₂濃度需要不同的裝置來進(jìn)行監(jiān)測，增加了監(jiān)測的成本。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是針對現(xiàn)有的技術(shù)存在上述問題，提出了一種交替測量大氣中氣溶膠消光系數(shù)和NO₂濃度的裝置，該裝置即可測量大氣中的氣溶膠消光系數(shù)，又可測量大氣中的NO₂濃度，響應(yīng)速度快，測量精度高。

本實(shí)用新型的目的可通過下列技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：一種交替測量大氣中氣溶膠消光系數(shù)和NO₂濃度的裝置，包括由帶調(diào)制器的光發(fā)射源，由諧振腔和光接收端構(gòu)成的檢測單元，由鎖相放大器和數(shù)據(jù)處理模塊構(gòu)成的分析單元，還包括：

采樣單元，所述采樣單元與諧振腔連通并用于從大氣中獲取測量氣溶膠消光系數(shù)的待測樣氣，所述采樣單元上設(shè)置有氣體處理裝置，所述氣體處理裝置可對樣氣進(jìn)行處理并獲得用于測量待測氣體NO₂濃度的樣氣二和用于進(jìn)行標(biāo)零的參考?xì)怏w；

切換單元，所述切換單元位于采樣單元和檢測單元之間，使諧振腔內(nèi)選擇性的進(jìn)入樣氣或樣氣二或參考?xì)怏w。

作為優(yōu)選，所述氣體處理裝置包括沿進(jìn)氣方向依次設(shè)置的顆粒物過濾器，干燥管和NO₂過濾器，樣氣經(jīng)過顆粒過濾器和干燥管后形成樣氣二，樣氣經(jīng)過顆粒物過濾器，干燥管和NO₂過濾器后形成參考?xì)怏w。

作為優(yōu)選，所述干燥管和NO₂過濾器之間設(shè)置有三通閥，所述三通閥選擇性的使樣氣經(jīng)過顆粒物過濾器和干燥管處理后成為樣氣二或者使樣氣經(jīng)過顆粒物過濾器和干燥管處理后再經(jīng)過NO₂過濾器成為參考?xì)怏w。

作為優(yōu)選，還包括進(jìn)氣組件，所述進(jìn)氣組件為隔膜泵或者抽氣泵，所述隔膜泵或抽氣泵連通諧振腔的出氣口。

作為優(yōu)選，所述采樣單元通過進(jìn)氣組件進(jìn)氣的氣體流量為1.2L/min-2L/min。