一种自动实现大气颗粒物粒径校正的方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及颗粒物粒径检测装置中大气颗粒物粒径校正的自动实现技术，尤其涉 及一种在一定进样测量压力波动范围下，颗粒物粒径检测装置自动实现大气颗粒物粒径校 正的方法及系统。
【背景技术】
[0002] 目前，通过空气动力学的方法进行颗粒物粒径检测一般是在一定压力下将颗粒物 通过小孔进行加速，颗粒物获得的速度与其空气动力学直径相关。对于传统的颗粒物粒径 检测装置，其工作原理为：颗粒物通过一个进样小孔引入到空气动力学透镜内部，所述的进 样小孔决定了质量流进样W及空气动力学透镜的前端压力；颗粒物再经过透镜系统的逐级 聚焦，在离开透镜的出射孔处与气体分子发生碰撞并获得加速；在某一特定的前端压力下， 颗粒物的速度与其空气动力学直径保持一定的函数关系；对颗粒物的速度进行检测，然后 将检测出的速度与粒径校正曲线进行对比，从而就可W准确推算出颗粒物的空气动力学直 径；所述的粒径校准曲线是通过在一定的压力下用标准单分散粒径的球形粒子对不同颗粒 物进行速度校正，从而拟合形成的曲线，即所述的粒径校准曲线为球形粒子的粒径与飞行 时间的拟合曲线。
[0003] 然而，颗粒物最终的运动速度与空气动力学透镜的前端压力是密切相关的，因此， 当前端压力发生微小的压力变动时，颗粒物最终的速度也会发生变化，而此时采用已有的 粒径校正曲线，则会导致粒径检测的偏差。而且，前端压力发生微小压力变动的原因包括 有；1、外界环境压力的变化会导致前端压力的变化；2、长时间的采样会使得小孔边缘发生 颗粒富集、部分堵塞等情形，从而使得前端压力发生变化。因此，为了保证粒径测量的准确 性，用户则需要时刻关注前端压力的变化情况，并且需要时常地进行装置设备的维护清洗， 操作便利性低下。
【发明内容】
[0004] 为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种在一定进样测量压力波动范围 下，颗粒物粒径检测装置自动实现大气颗粒物粒径校正的方法。
[0005] 本发明的另一目的是提供一种在一定进样测量压力波动范围下，颗粒物粒径检测 装置自动实现大气颗粒物粒径校正的系统。
[0006] 本发明所采用的技术方案是；一种自动实现大气颗粒物粒径校正的方法，该方法 包括： A、 获取当前的进样测量压力； B、 根据大气颗粒物的空气动力学直径、飞行时间W及进样测量压力之间的映射关系数 学模型，对获取的进样测量压力进行计算处理，从而计算得出一粒径校正曲线； C、 将当前的粒径校正曲线替换为步骤B计算得出的粒径校正曲线。
[0007] 进一步，所述大气颗粒物的空气动力学直径、飞行时间W及进样测量压力之间的 映射关系数学模型包含了球形粒子的粒径与飞行时间的拟合曲线所对应的拟合方程、进样 测量压力与球形粒子的飞行时间的拟合曲线所对应的拟合方程W及常量参数； 所述球形粒子的粒径与飞行时间的拟合曲线所对应的拟合方程为第一拟合方程，所述 进样测量压力与球形粒子的飞行时间的拟合曲线所对应的拟合方程为第二拟合方程。
[0008] 进一步，所述步骤B包括： B1、根据获取的进样测量压力、第二拟合方程W及常量参数，从而计算出在获取的进样 测量压力下不同粒径的球形粒子所对应的飞行时间； B2、根据第一拟合方程W及计算出的不同粒径的球形粒子所对应的飞行时间，从而进 行曲线拟合，W得出一粒径校正曲线。
[0009] 进一步，所述的第一拟合方程为指数形式的拟合方程，所述的第二拟合方程为二 次多项式的拟合方程。
[0010] 进一步，所述步骤A之前还设有建立大气颗粒物的空气动力学直径、飞行时间W 及进样测量压力之间的映射关系数学模型的步骤； 所述建立大气颗粒物的空气动力学直径、飞行时间W及进样测量压力之间的映射关系 数学模型该一步骤，其包括： 51、 确定颗粒物粒径检测装置所能接受的进样测量压力的最大值和最小值； 52、 在进样测量压力的最大值和最小值之间选取多个不同的进样测量压力； 53、 在每一个选取的进样测量压力下，分别对多个不同粒径的球形粒子进行飞行时间 的检测，从而得到在每一个选取的进样测量压力下，不同粒径的球形粒子的飞行时间； 54、 根据球形粒子的粒径W及不同粒径的球形粒子的飞行时间，从而进行曲线拟合，W 得到在每一个选取的进样测量压力下，球形粒子的粒径与飞行时间的拟合曲线，所述球形 粒子的粒径与飞行时间的拟合曲线所对应的拟合方程为第一拟合方程； 55、 根据多个不同的进样测量压力W及不同粒径的球形粒子的飞行时间，从而进行曲 线拟合，W得到进样测量压力与球形粒子的飞行时间的拟合曲线，所述进样测量压力与球 形粒子的飞行时间的拟合曲线所对应的拟合方程为第二拟合方程； 56、 使大气颗粒物的空气动力学直径、飞行时间W及进样测量压力之间的映射关系数 学模型包含第一拟合方程、第二拟合方程W及所述进样测量压力与球形粒子的飞行时间的 拟合曲线所对应的常量参数。
[0011] 本发明所采用的另一技术方案是：一种自动实现大气颗粒物粒径校正的系统，该 系统包括： 获取单元，用于获取当前的进样测量压力； 计算处理单元，用于根据大气颗粒物的空气动力学直径、飞行时间W及进样测量压力 之间的映射关系数学模型，对获取的进样测量压力进行计算处理，从而计算得出一粒径校 正曲线 替换单元，用于将当前的粒径校正曲线替换为计算处理单元计算得出的粒径校正曲 线。
[0012] 进一步，所述大气颗粒物的空气动力学直径、飞行时间W及进样测量压力之间的 映射关系数学模型包含了球形粒子的粒径与飞行时间的拟合曲线所对应的拟合方程、进样 测量压力与球形粒子的飞行时间的拟合曲线所对应的拟合方程W及常量参数； 所述球形粒子的粒径与飞行时间的拟合曲线所对应的拟合方程为第一拟合方程，所述 进样测量压力与球形粒子的飞行时间的拟合曲线所对应的拟合方程为第二拟合方程。
[0013] 进一步，所述计算处理单元包括： 计算模块，用于根据获取的进样测量压力、第二拟合方程W及常量参数，从而计算出在 获取的进样测量压力下不同粒径的球形粒子所对应的飞行时间； 曲线拟合模块，用于根据第一拟合方程W及计算出的不同粒径的球形粒子所对应的飞 行时间，从而进行曲线拟合，W得出一粒径校正曲线。
[0014] 进一步，所述的第一拟合方程为指数形式的拟合方程，所述的第二拟合方程为二 次多项式的拟合方程。
[0015] 本发明的有益效果是：本发明的方法通过采用大气颗粒物的空气动力学直径、飞 行时间W及进样测量压力之间的映射关系数学模型从而计算出适用于当前进样测量压力 的粒径校正曲线，该样能克服外在环境气压变化所带来的仪器粒径检测结果的误差，使得 仪器在气压变化时也能确保数据结果的准确性。而且用户还无需频繁地对装置设备进行维 护清洗，操作便利性高。
[0016] 本发明的另一有益效果是；本发明的系统通过采用大气颗粒物的空气动力学直 径、飞行时间W及进样测量压力之间的映射关系数学模型从而计算出适用于当前进样测量 压力的粒径校正曲线，该样能克服外在环境气压变化所带来的仪器粒径检测结果的误差， 使得仪器在气压变化时也能确保数据结果的准确性。而且用户还无需频繁地对装置设备进 行维护清洗，操作便利性高。
【附图说明】
[0017] 下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步说明： 图1是本发明一种自动实现大气颗粒物粒径校正的方法的步骤流程图； 图2是在每一个选取的进样测量压力下，球形粒子的粒径与飞行时间的拟合曲线示意 图； 图3是进样测量压力与球形粒子的飞行时间的拟合曲线示意图； 图4是本发明一种自动实现大气颗粒物粒径校正的方法的一具体实施例步骤流程图； 图5是在新的进样测量压力下，球形粒子的粒径与飞行时间的拟合曲线示意图； 图6是本发明一种自动实现大气颗粒物粒径校正的系统的结构框图。
【具体实施方式】
[0018] 所述的进样测量压力即为空气动力学透镜的前端压力，所述的粒径即为空气动力 学直径。
[0019] 如图1所示，一种自动实现大气颗粒物粒径校正的方法，该方法包括： A、 获取当前的进样测量压力； B、 根据大气颗粒物的空气动力学直径、飞行时间W及进样测量压力之间的映射关系数 学模型，对获取的进样测量压力进行计算处理，从而计算得出一粒径校正曲线； C、 将当前的粒径校正曲线替换为步骤B计算得出的粒径校正曲线。
[0020] 进一步作为优选的实施方式，所述大气颗粒物的空气动力学直径、飞行时间W及 进样测量压力之间的映射关系数学模型包含了球形粒子的粒径与飞行时间的拟合曲线所 对应的拟合方程、进样测量压力与球形粒子的飞行时间的拟合曲线所对应的拟合方程W及 常量参数； 所述球形粒子的粒径与飞行时间的拟合曲线所对应的拟合方程为第一拟合方程，所述 进样测量压力与球形粒子的飞行时间的拟合曲线所对应的拟合方程为第二拟合方程。
[0021] 进一步作为优选的实施方式，所述步骤B包括： B1、根据获取的进样测量压力、第二拟合方程W及常量参数，从而计算出在获取的进样 测量压