1 北京信息科技大学 仪器科学与光电工程学院, 北京 100192
2 光电信息与仪器北京市工程研究中心, 北京 100016
基于Mie散射原理, 提出了一种光度计与颗粒计数相结合的PM2.5颗粒质量浓度检测方法, 一定程度上减少了等效直径大于2.5μm的颗粒所产生的干扰。该方法利用655nm的激光器对悬浮颗粒物进行照射, 通过光电二极管接收Mie散射光强度, 并利用质心法统计分析出现概率最大的光强数据作为PM2.5颗粒所产生的真实散射光强度, 从而推断出PM2.5的质量浓度分布。最后, 将基于该方法与TSI公司生产的PM2.5检测仪在同一环境下进行对比, 发现测量误差显著降低, 在高浓度下测量误差仅±5μg/cm3。
Mie散射 光度计 颗粒计数法 质心法 Mie scattering photometer optical particle counter 655nm 655nm centroid
中国科学院 安徽光学精密机械研究所 大气光学研究中心,安徽 合肥 230031
为了实现同时测量气溶胶粒子的谱分布和折射率,研制了一种新的双角度光学粒子计数器(D-OPC),该计数器采用60°和110°双散射角系统对气溶胶谱分布进行测量。利用Mie散射理论定义敏感函数,选取两个最佳的散射角,使其既对折射率敏感又不线性相关。然后,利用气溶胶折射率对两个散射角系统敏感性的差异来反演气溶胶折射率。最后,利用该仪器对大气气溶胶谱分布以及折射率进行实际测量。与TSI公司黑炭仪和浊度计测量的吸收系数和散射系数对比表明,双散射角光学粒子计数器测量气溶胶折射率和谱分布结果合理,测量误差<20%,可以满足同时测量气溶胶粒子谱分布和折射率的需要。
光学粒子计数器 双角度光学粒子计数器 气溶胶 折射率 谱分布 Optical Particle Counter(OPC) double scattering-angles(D-OPC) aerosol refractive index size distribution
南京理工大学 信息物理与工程系, 南京 210094
基于米氏(Mie)散射理论得到了粒子计数器测量球形颗粒物质量密度的计算公式。考虑非球形颗粒,从颗粒群粒度分布概念出发,提出了统计意义上的平均质量概念,推导了非球形颗粒物质量密度的理论公式。运用理论公式证明了粒子计数器测量非球形颗粒物质量密度计算公式的合理性,进而给出了基于平均质量的悬浮颗粒物的质量密度算法,该算法只需对两个系数进行标定。实验表明,该算法的质量密度计算值与实际值十分吻合,两者拟合直线的斜率为0.9713,相关系数为0.9998。该算法为实现粒子计数器在线测量悬浮颗粒物的质量密度提供了一种可行途径。
光散射 质量密度 粒子计数器 平均质量
中国科学院安徽光学精密机械研究所大气光学研究中心, 合肥 230031
根据米氏(Mie)散射理论, 通过数值模拟分析了气溶胶折射率虚部ni在不同散射角度上对双散射角激光光学粒子计数器(L-OPC)响应曲线的影响, 定义了敏感函数。根据分析, 散射角应该在小于20°和40°～60°之间选取。以散射角系统ψ=9°,β=5°, λ=0.65 μm和ψ=50°,β=20°,λ=0.65 μm为例, 其中一个散射角受折射率虚部ni的影响较小, 另一个较大。在测量粒子谱分布的同时, 利用ni对不同散射角度响应曲线的影响差异, 来确定ni值, 并提出确定ni的方法。还给出了双散射角激光光学粒子计数器的模拟测量结果。
大气光学 气溶胶 激光光学粒子计数器 折射率虚部
中国科学院安徽光学精密机械研究所 大气光学研究中心，合肥 230031
采用激光作光源的光学粒子计数器(L－OPC)克服了白炽灯作光源时使用寿命短、发光强度不稳定、需要经常标定的缺点，但激光波长的单一也带来了一些问题，如响应曲线对折射率敏感度的变化和多值性等问题。利用Mie散射理论，通过数值模拟实验，对L－OPC的这些问题进行了分析，提出了L－OPC实验样机的设计参数。
光学粒子计数器 响应曲线 激光光源 applied optics optics design optical particle counter response laser source
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所,安徽,合肥,230031
2 北京市环境保护监测中心,北京,100044
2001年夏季和冬季,在北京市大兴区榆垡镇,利用光学粒子计数器、能见度仪和颗粒物质量监测器对近地面大气气溶胶粒子数密度、大气能见度、颗粒物质量浓度(PM10、PM2.5和PM1.0)等进行了联合观测实验,取得了大量相关资料.本文通过对不同尺寸大气气溶胶粒子的数密度与颗粒物质量浓度及大气能见度的多元线性回归分析,给出了利用粒子数密度计算PM10、PM2.5、PM1.0和大气能见度的经验计算公式.
大气光学 光学粒子计数器 大气气溶胶 大气能见度 数密 atmospheric optics optical particle counter atmospheric aerosol atmospheric visibility number concentration multiple correlation coefficient
中国科学院安徽光学精密机械研究所国家大气光学重点实验室,合肥,230031
介绍一种综合利用光学粒子计数器和能见度仪测量大气气溶胶折射率虚部的新方法。首先,使用光学粒子计数器测量出大气气溶胶粒子的数密度谱(待订正),用能见度仪同步测量出水平能见度。然后,根据球形粒子的米氏(Mie)散射理论,通过分析气溶胶粒子的折射率虚部、分档半径、粒子数密度谱、消光系数和能见度之间的关系,对分档半径进行订正,得到折射率虚部和能见度之间的对应关系。结合同步测量的能见度,反演出大气气溶胶粒子的折射率虚部。最后,利用折射率虚部对光学粒子计数器数据进行订正,得到大气气溶胶粒子的数密度谱。
: 大气光学 气溶胶 光学粒子计数器 折射率虚部 数密度谱
