鞘流技术是实现高浓度气溶胶颗粒物光学检测的关键技术之一。在空气动力学理论和国外相关研究的基础上设计了一种气体鞘流器来实现高浓度气溶胶粒子的有效测量。首先根据大型通用有限元分析软件ANSYS中的Gambit和Fluent模块对鞘流器进行仿真分析,确定了一组最佳的设计参数并依此制作了相应的鞘流器实物, 仿真结果表明该鞘流器可以将样气气流直径从1 mm压缩到0.34 mm, 有明显的压缩效果。接着提出了一种用光学尘埃粒子计数器的粒径分布误差间接分析鞘流器压缩效果的实验方案, 并对比分析了在同一台粒子计数器上分别配置1.0 mm普通气嘴、0.5 mm普通气嘴以及鞘流气嘴三种情况下0.3 μm粒子粒径的分布情况。实验结果表明, 本研究设计的鞘流器能够有效降低尘埃粒子的重叠率, 显著提升粒子计数器的浓度检测上限值。该结果验证了流体动力学分析的可行性, 为实现高浓度气溶胶粒子的光学测量提供了重要基础。

改变了用中心有孔的环形光电元件接收前向散射光的传统做法，选择采用高灵敏度、低噪声、高分辨率带冷却的CCD采集散射光。采用光导纤维使透射光导出光轴，从CCD采集到的图像得到光强随散射角变化的分布曲线，用米氏散射程序反算出粒径分布；采用CCD为接收设备提高了测量系统的灵敏度和角度分辨率，使测量稀薄液雾或悬浊液的粒径分布成为可能。尽管激光散射粒径测量方法从测量原理上看更加准确，但此测量技术不是利用颗粒的放大成像确定粒径，不直观，通常需要验证激光粒径测量结果的准确性，常采用经其他光学方法测量过的标准粒子验证。提出了一种非光学的准确性验证方法，即利用单分散液滴串发生器产生的大小可控的等直径、等间距液滴串来验证小角弹性光散射粒径测量系统的准确性。