颗粒物浓度检测方法与流程

本发明涉及颗粒物浓度检测技术，更具体地，涉及一种能够更加迅速地检测颗粒物浓度的颗粒物浓度检测方法。

背景技术：

随着中国经济的持续发展，人们的生活标准也逐步改善。但是，环境污染问题日益突出。pm2.5(直径小于2.5um的颗粒物)与人们的健康密切相关。pm2.5的增加将引起各种呼吸道的疾病。由于空气质量越来越差，空气净化技术和净化产生发展非常迅速。当前，小颗粒物的检测方法主要有以下几种：

1)吸入谱扫描方法，这种测量方法的精度较高，并且可以区分不同直径颗粒物的浓度。但是，这种测量方法的成本较高，并且局限于特殊的测量设备。因此，该测量方法并不适用于日常的使用。

2)简单的光散射原理和热空气动力学的原理。通过对空气进行加热以产生热对流，小颗粒物流动到检测光区域，从而被检测。这种检测方法的成本较低，并因此被广泛采用。但是，该检测方法会引起较大的功耗。此外，较大的设备通常使用切割设备来区分颗粒物尺寸。切割设备的成本通常较高，并且较大，因此这种检测方法也不适用于日常的使用。

因此，需要一种能够适合于低成本的迅速地检测颗粒物浓度的颗粒物浓度检测方法。

技术实现要素：

本公开提出了一种颗粒物浓度检测方法，成本较低且能够迅速地检测颗粒物浓度。

根据本发明的一个方面，提出了一种颗粒物浓度检测方法，包括： 使光照射到包含已知浓度的至少一种颗粒物的参考气体上，产生光散射效应，并使用光检测器检测所述光在至少一个光散射角度上的散射强度，作为所述至少一种颗粒物的参考值；使相同强度的光照射到包含浓度未知的所述至少一种颗粒物的待测气体上，并且所述光检测器检测所述光在所述至少一个光散射角度上的散射强度，作为所述至少一种颗粒物的测量值；以及根据颗粒物散射原理，基于所述参考值和所述测量值，计算所述至少一种颗粒物的浓度。

根据实施例，要测量的光散射角度的数量等于或大于所述至少一种颗粒物的数量。

根据实施例，所述至少一种颗粒物包括颗粒物x，其浓度为dpmx，且光检测器a检测到的颗粒物x在一个光散射角度上的参考值为pa_pmx，，针对浓度未知的颗粒物x，假定颗粒物x的浓度为cpmx，所述光检测器a检测到的测量值为da，则有

根据上述公式可以计算出颗粒物x的浓度cpmx。

根据实施例，所述至少一种颗粒物包含两种颗粒物x和y，其浓度分别为dpmx和dpmy，且光检测器a和b检测到的颗粒物x和y在两个光散射角度上的参考值分别为pa_pmx、pa_pmy，、pb_pmx，和pb_pmy，针对浓度未知的颗粒物x和y，假定颗粒物x和y的浓度分别为cpmx和cpmy，所述光检测器a和b检测到的测量值分别为da和db，则有

根据上述公式可以计算出颗粒物x和y的浓度cpmx和cpmy。

根据实施例，所述至少一种颗粒物是大颗粒物，其直径为约10um。

根据实施例，所述至少一种颗粒物是小颗粒物，其直径为约2.5um。

根据实施例，所述光检测器是光电二极管。

根据实施例，在使光照射到包含已知浓度的至少一种颗粒物的参考颗粒物上之前，还包括：将参考气体充入待测量区域。

根据实施例，在使相同强度的光照射到包含浓度未知的所述至少一种颗粒物的待测气体上之前，还包括：使待测量区域填充有所述待测气体。

与现有技术不同，根据本发明实施例的颗粒物浓度检测方法改善了颗粒物检测的性能，至少包括：

1.通过光学方法区分不同直径的颗粒物，因此成本较低；

2.通过利用参考值和测量值来计算颗粒物的浓度，因此可以迅速地检测颗粒物浓度。

附图说明

通过下面结合附图说明本发明的优选实施例，将使本发明的上述及其它目的、特征和优点更加清楚，其中：

图1是示出了根据本发明实施例的颗粒物浓度检测方法的流程图；

图2是示出了可以使用根据本发明实施例的颗粒物浓度检测方法的仪器的示意图。

具体实施方式

以下参照附图，对本发明的示例实施例进行详细描述。在以下描述中，一些具体实施例仅用于描述目的，而不应该理解为对本发明有任何限制，而只是本发明的示例。在可能导致对本发明的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造。

图1是示出了根据本发明实施例的颗粒物浓度检测方法100的流程图。根据本发明实施例的颗粒物浓度检测方法利用光散射原理和颗粒物散射原理。在需要检测浓度未知的颗粒的浓度时，该方法开始。首先，在步骤s110处，测量得到已知浓度的颗粒物的参考值。具体地，使光照射到包含已知浓度的至少一种颗粒物的参考气体上，并使用光检测器检测所述光在至少一个光散射角度上的散射强度，作为所 述至少一种颗粒物的参考值。然后，在步骤s120处，测量得到未知浓度的颗粒物的测量值。具体地，使相同强度的光照射到包含浓度未知的所述至少一种颗粒物的待测气体上，并且所述光检测器检测所述光在所述至少一个光散射角度上的散射强度，作为所述至少一种颗粒物的测量值。然后，在步骤s130处，计算未知的浓度。具体地，根据颗粒物散射原理，基于所述参考值和所述测量值，计算所述至少一种颗粒物的浓度。

为了能够精确地检测气体中包含的各种直径的颗粒物，可以将要测量的光散射角度的数量配置为等于或大于所述至少一种颗粒物的数量。

例如，如果要测量空气中包含的两种颗粒物的浓度，可以使得参考气体包含已知浓度的这两种颗粒物，并且在至少两个散射角上布置光检测器来检测这两种颗粒物的光散射强度。

在一个示例中，所述至少一种颗粒物包括颗粒物x，其浓度为dpmx，且光检测豁a检测到的颗粒物x在一个光散射角度上的参考值为pa_pmx，，针对浓度未知的颗粒物x，假定颗粒物x的浓度为cpmx，所述光检测器a检测到的测量值为da，则有

根据上述公式可以计算出颗粒物x的浓度cpmx。

在另一个示例中，所述至少一种颗粒物包含两种颗粒物x和y，其浓度分别为dpmx和dpmy，且光检测器a和b检测到的颗粒物x和y在两个光散射角度上的参考值分别为pa_pmx、pa_pmy，、pb_pmx，和pb_pmy，针对浓度未知的颗粒物x和y，假定颗粒物x和y的浓度分别为cpmx和cpmy，所述光检测器a和b检测到的测量值分别为da和db，则有

根据上述公式可以计算出颗粒物x和y的浓度cpmx和cpmy。

根据本发明实施例的颗粒物浓度检测方法，可以检测大颗粒物的浓度，例如直径为约10um的颗粒物。

根据本发明实施例的颗粒物浓度检测方法，还可以检测小颗粒物的浓度，例如直径为约2.5um的颗粒物。

根据本发明的实施例，光检测器可以是光电二极管或其他检测器。

图2是示出了可以使用根据本发明实施例的颗粒物浓度检测方法的仪器的示意图。如图所示，该仪器包括一个通孔(图中示出为圆)，用作接收参考气体或待测气体的入口；一个光源，用于发光；以及两个光检测器，布置在两个光散射角上。在工作中，首先，将参考气体通过通孔充入待测量区域。然后，光源发出光，照射到待测量区域上。两个光检测器检测参考气体中已知浓度的颗粒物的参考值。然后，使待测量区域填充有包含浓度未知的颗粒物的待测气体。使用相同强度的光照射待测量区域，并且两个光检测器检测浓度未知的颗粒物的测量值。然后，该仪豁的处理豁(未示出)可以根据颗粒物散射原理，基于所述参考值和所述测量值，计算所述颗粒物的浓度。

作为示例，假定需要测量两种颗粒物x和y的浓度。在参考气体中，颗粒物x的浓度为dpmx＝20mg/m³，颗粒物y的浓度为dpmx＝20mg/m³。两个光检测器a和b分别检测颗粒物x和颗粒物y的光散射强度，光检测器a和b检测到的颗粒物x和y在两个光散射角度上的参考值分别为pa_pmx、pa_pmy，、pb_pmx，和pb_pmy，其中pa_pmy＝0.6mv，pa_pmx＝5mv，pb_pm2y＝0.5mv，pb_pmx＝4.75mv。此时，如果将具有浓度未知的颗粒物x和y的待测气体充入待测量区域，并且光检测器检测到的测量值分别为da和db。则根据

将参考值和测量值代入上述公式有

132＝0.6xcpmy+5xcpmx

121＝0.5xcpmy+4.75xcpmx

计算得到颗粒物x和颗粒物y的浓度分别为

cpmx＝18.86mg/m³

cpmy＝62.86mg/m³

应该理解，严格地讲，本发明的实施例可以实现为计算机设备上的软件程序、软件和硬件、或者单独的软件和/或单独的电路。

应当注意的是，在以上的描述中，仅以示例的方式，示出了本发明的技术方案，但并不意味着本发明局限于上述步骤和单元结构。在可能的情形下，可以根据需要对步骤和单元结构进行调整和取舍。因此，某些步骤和单元并非实施本发明的总体发明思想所必需的元素。因此，本发明所必需的技术特征仅受限于能够实现本发明的总体发明思想的最低要求，而不受以上具体实例的限制。

至此已经结合优选实施例对本发明进行了描述。应该理解，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以进行各种其它的改变、替换和添加。因此，本发明的范围不局限于上述特定实施例，而应由所附权利要求所限定。