技术领域
[0001] 本实用新型属于大气污染检测技术领域，涉及一种测量气溶胶消光系数的装置。
背景技术
[0002] 大气中，尘埃、烟雾、
云团等气溶胶粒子对大气的化学过程、
辐射平衡、
气候变化乃至人们的日常生活都有着非常重要的影响。因此，对大气气溶胶粒子的光学特性的探测研究一直是大气科学、气象探测和环境保护的一项重要任务。
[0003] 近年来，中国经济的飞速发展已受到全世界的关注。然而，这种快速的经济增长也伴随着社会体系的变革，高度的工业化和城市化造成许多气溶胶粒子和
温室气体被排放到大气，带来了一系列的环境问题，对可持续发展有着严重的负面影响，同时对人们的日常生活和身体健康存在着严重的威胁。如何获取环境变化的第一手资料，准确地提供大气物性及其变化趋势，是当前环境测量领域的一项迫切任务。
[0004] 现有的测量大气气溶胶消光系数主要技术有：
激光雷达技术和脉冲腔衰荡
光谱技术等。基于激光雷达技术测量，可以同时反演出气溶胶多种光学特性参数，但代价高，不适于常规测量、系统体积大、背景干扰大等。基于脉冲腔衰荡光谱技术测量，测量
精度高，但所用
激光器成本高。为了解决上述两种测量方式的不足，目前也开发出了基于腔增强光谱技术测量气溶胶消光系数的方法和装置。如
专利申请号为201620747266.7的专利名称为“一种快速测量气溶胶消光系数的装置”，该装置包括由LED发射源、平凸透镜、
谐振腔、干涉滤光片和
光电倍增管构成的检测单元，由
锁相
放大器和
数据处理模
块构成的分析单元，和用于进气的
采样单元，该装置的测试原理是，先测试出氮气的
相移大小，在测试出待测气体的相移大小，通过两组数据进行分析对比来得出待测气体的气溶胶消光系数。该装置虽然结构简单，并可实现实时监控，但是仍然存在一些不足：该测试装置进行测试时需要提供标准氮气作为对比气体，因此该装置需要配备氮气瓶，当氮气用完后需要进行更换，否则无法进行检测。在实际应用过程中，测试装置有时需要装设在一些高楼楼顶或者其他恶劣环境中，增设氮气瓶会大大增加安装难度，同时频繁更换氮气瓶也耗费人
力物力。实用新型内容
[0005] 本实用新型的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种测量气溶胶消光系数的装置，该装置在采样单元上设置了气体处理装置，通过对普通大气进行处理即可得到对比气体，无需提供特定的对比气体用于检测。
[0006] 本实用新型的目的可通过下列技术方案来实现：一种测量气溶胶消光系数的装置，包括采样单元，由LED发射源、平凸透镜、谐振腔、干涉滤光片和光电倍增管构成的检测单元，由
锁相放大器和数据处理模块构成的分析单元，所述采样单元包括三通气
阀，所述三通气阀的第一
接口连通谐振腔，所述三通气阀的第二接口连接待测空气进气管道，所述三通气阀的第三接口连接对比气体进气管道，所述对比气体进气管道上设置有用于过滤对比气体中颗粒物的第一颗粒物
过滤器、用于消除对比气体中
水分的干燥器和用于消除对比气体中二
氧化氮的二氧化氮过滤器。
[0007] 作为优选，所述二氧化氮过滤器与所述第三接口之间设置有第二颗粒物过滤器。
[0008] 作为优选，所述谐振腔上设置有用于辅助气体进入谐振腔的进气组件，所述进气组件为
隔膜泵，所述
隔膜泵通过出气管道设置在谐振腔远离第一接口的一端上。
[0009] 作为优选，所述出气管道上设置有稳流阀。
[0010] 作为优选，所述出气管道上设置有压力
传感器。
[0011] 作为优选，所述检测单元的外部设置有恒温装置。
[0012] 作为优选，所述恒温装置为恒温箱，所述谐振腔设置在恒温箱内。
[0013] 本公开的
实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
[0014] 本实用新型通过在对比气体进气管道上设置第一颗粒物过滤器，干燥器和二氧化氮过滤器，将进入进气管道内的空气中的颗粒物，水分和二氧化氮成分除去，使之大部分成分为氮气，剩下的少部分其他气体成分则不会对检测结果有影响，故可成为对比气体使用。设置上述装置后，检测时可从检测地点现场大气中取得气体进行处理来作为对比气体使用，不需要额外提供对比气体。
附图说明
[0015] 图1为本实用新型实施例一的结构示意图；
[0016] 图2为本实用新型实施例二的结构示意图；
[0017] 图3为本实用新型实施例三的结构示意图；
[0018] 图4为本实用新型实施例四的结构示意图；
[0019] 图5为本实用新型实施例五的结构示意图；
[0020] 图6为本实用新型实施例六的结构示意图；
[0021] 图中，100、LED调
制模块；110、LED；120、平凸透镜；130、谐振腔；140、光电倍增管；150、出气管道；160、隔膜泵；170、稳流阀；180、
压力传感器；200、三通气阀；201、第一接口；
202、第三接口；203、第二接口；210、第一颗粒物过滤器；220、干燥器；230、对比气体进气管道；240、空气进气管道；250、第二颗粒物过滤器；260、二氧化氮过滤器；300、锁相放大器；
310、数据处理模块；400、恒温箱。
具体实施方式
[0022] 以下是本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。
[0023] 图1是本公开实施例一示出的一种测量气溶胶消光系数装置，该装置包括采样单元，由LED发射源、平凸透镜120、谐振腔130、干涉滤光片和光电倍增管140构成的检测单元，由锁相放大器300和数据处理模块310构成的分析单元，所述采样单元包括三通气阀200，所述三通气阀200的第一接口201连通谐振腔130，所述三通气阀200的第二接口203连接待测空气进气管道240，所述三通气阀200的第三接口202连接对比气体进气管道230，所述对比气体进气管道230上设置有用于过滤对比气体中颗粒物的第一颗粒物过滤器210、用于消除对比气体中水分的干燥器220和用于消除对比气体中二氧化氮的二氧化氮过滤器260。
[0024] 该装置在对大气中气溶胶消光系数进行检测时，首先关闭三通气阀200的第二接口203，并打开三通气阀200的第三进口，使得对比气体进入到谐振腔130内，之后LED发射源上的LED调制模块100控制LED110发射出光对谐振腔130内的对比气体进行检测。对比气体的来源为检测地点的空气，空气进入对比气体进气管道230后，先经过第一颗粒物过滤器210过滤掉颗粒物，再经过干燥器220进行干燥除去空气中水分，这里要指出的是，由于干燥器220的气流通道较细，容易被颗粒物堵塞，因此空气需要先经过第一颗粒物过滤器210进行过滤。经过干燥器220干燥的空气进入到二氧化氮过滤器260，除去空气中的二氧化氮。众所周知，空气中的含氮成分主要是氮气(占主要)，二氧化氮和一氧化氮，其中一氧化氮的占比基本可以忽略不计，因此只要排除二氧化氮后即可代替标准氮气来作为对比气体来进行检测。经过处理的对比气体进入到谐振腔130后进行检测，并产生相移数据记录在数据处理模块310内。
[0025] 对比气体的检测数据产生后，关闭三通气阀200的第三接口202，并打开三通气阀200的第二接口203，排出谐振腔130内的对比气体，当谐振腔130内为待测气体时，再次进行检测，并将检测产生的相移数据记录与对比气体产生的相移数据做对比分析得到当前该地点大气中的气溶胶消光系数。
[0026] 图2示出了实施例二，实施例二与实施例一的不同之处在于实施例二在三通气阀200第三接口202与二氧化氮过滤器260之间设置了第二颗粒物过滤器250。目前常用的二氧化氮过滤器260采用
活性炭作为过滤介质，当空气进过活性炭后，难免会将活性炭中的颗粒物带入到谐振腔130内，当谐振腔130内的对比气体带有颗粒物后，会导致检测结果产生偏差。实施例二是实施例一的改进方案，在二氧化氮过滤器260之后设置第二颗粒物过滤器
250可过滤掉对比气体从活性炭中带出的颗粒物，使得检测结果准确有效。
[0027] 图3示出了本案的实施例三，实施例三与实施例一和实施例二的不同在于实施例三在谐振腔130远离三通气阀200第一接口201的一端上通过出气管道150连接有隔膜泵160，通过隔膜泵160可更加快速的将谐振腔130内的残留气体抽出，使得谐振腔130内产生
负压，便于要进行检测的气体进入到谐振腔130内。
[0028] 图4示出了本案的实施例四，实施例四在实施例三上的进一步改进，实施例四在实施例三的
基础上，在出气管道150上设置了稳流阀170。根据气体标准状态下方程PV＝nRT可知气体压力会对检测结果产生影响，当对比气体和待测空气检测时的压力不同时，会使得两组数据对比计算产生的气溶胶消光系数不准确。本实施例在出气管道150上设置稳流阀170后，可以保证待测空气和对比气体在检测时在谐振腔130内的气压相同，从而保证检测结果准确有效。
[0029] 图5示出了本案的实施例五，实施例五是实施例三的另一种改进方案，实施例五在实施例三的基础上，在出气管道150上设置了压力传感器180，压力传感器180可测试出谐振腔130内的气压并将气压测试结果传送到数据处理模块310上。根据气体标准状态下方程PV＝nRT可知气压与气体的状态成线性关系，通过待测气体和对比气体检测时气压的不同可计算出气压影响系数，并将该系数在数据处理模块310内进行消除，得到准确有效的检测结果。
[0030] 图6示出了本案的实施例六，实施例六是实施例四和实施例五的进一步改进方案，实施例六在实施例四和实施例五的基础上，在检测单元外部设置了恒温装置，根据标准气体状态下方程PV＝nRT可知，
温度会对气体状态产生影响，并对检测结果产生影响，当对比气体和待测空气检测时两者的气体温度不同时，检测结果会产生偏差。实施例六在检测单元外部设置恒温装置后，可以保证对比气体和待测空气检测时两者检测时的温度相同，从而保证检测结果准确有效。作为优选，在检测单元上设置恒温箱400，并将谐振腔130置于恒温箱400内，来保证谐振腔130内的气体温度始终保证恒定。
[0031] 本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的
修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附
权利要求书所定义的范围。
