一种微米级气溶胶测量仪器标定系统和方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于气溶胶测量技术领域，设及一种微米级气溶胶测量仪器标定系统和方 法。
【背景技术】
[0002] 近年来，颗粒物（PM10和PM2. 5)污染越来越受到关注。颗粒物污染会使能见度下 降，引起气候变化，并可能对人体健康产生一定危害。
[0003] 气溶胶测量仪器被广泛用于颗粒物浓度、粒径分布等特性的测量。根据测量原理 的不同，气溶胶测量仪器可W分为两类，一类是离线采样装置，如旋风采样器、撞击采样器 等；另一类是实时在线测量仪器，如光学粒子计数器、空气动力学粒径谱仪等。无论哪种仪 器，在投入使用之前都需要对其测量准确性进行标定。
[0004] 标定气溶胶测量仪器首先要发生标准颗粒物，再用待测气溶胶测量仪器对标准颗 粒物进行测量，将测量值与实际值进行对比。国际上的微米级气溶胶测量仪器标定方法可 W根据颗粒物的测量方法，分为离线标定和在线标定；也可W根据使用颗粒物的单分散性， 分为单分散标定和多分散标定。目前国内对采样器标定多使用单分散颗粒物离线测量的标 定方法，该法每次只能标定单一粒径，做出完整的切割效率曲线往往需要较长时间，且操作 较为繁琐，对光学传感颗粒物测量仪器的标定也尚不成熟。 阳00引 申请号为201410271039. 7的发明设及一种PM10/PM2. 5切割头及滤膜标定系统， 包括均匀混合箱、静电中和器、扩散干燥器、高效过滤器、标准流量计、累和气溶胶粒径谱仪 等。该发明利用P化悬浮液雾化器产生单分散的P化小球，对PM10/PM2. 5切割器等进行标 定。由于采用单分散颗粒物进行标定，做出完整的切割器切割效率曲线往往需要较长时间， 且采用不诱钢板作为混合箱材料，不利于观察混合箱内部状况。
[0006] 申请号为201410594315. 3的发明设及一种颗粒物设备多分散标定系统，该系统 将标准粒子放置于粒子发生器底部，利用旋转喷头使颗粒物扩散开来，形成均匀的气溶胶， 再对切割器、粒度分析仪或高压静电取样装置等进行标定。该方法效率较高，但难W直接对 切割器的切割效率进行计算，且标准粒子种类较为单一。
[0007] 申请号为201420327001. 2的发明设及标定计数器，利用扫描电迁移率粒径谱仪 对颗粒物粒径分布进行测量。但该方法同样使用单分散的P化小球，实验周期长，P化价格 也较高；且该方法中均匀混合箱中颗粒物需要通过导管连接PM10/2. 5切割头，颗粒物损失 严重。
【发明内容】
[0008] 为克服现有技术的不足，本发明提供了一种微米级气溶胶测量仪器标定系统和方 法。具体技术方案如下：
[0009] 一种气溶胶测量仪器标定系统，包括超声雾化喷头1，连接管2,注射器3,注射累 4,宽频超声发生器5,干燥稀释腔室6,均匀布气板7,中和器8,空压机9,连接管10,组合过 滤器11，连接管12,n13,采样器14,扎带15,铁架台16,导电软管17,金属S通18,连接管 19,质量流量控制器20,连接管21，累22,导电软管23,粒径谱仪24和导电软管25 ;
[0010] 其中，注射器3通过连接管2与超声雾化喷头1连通，注射器3放置于注射累4中； 宽频超声发生器5通过电线与超声雾化喷头1连接；超声雾化喷头1放置于干燥稀释腔室 6顶端，干燥稀释腔室6顶部安置有均匀布气板7和中和器8 ;空压机9出气口通过连接管 10与组合过滤器11相连，组合过滤器11再通过连接管12与干燥稀释腔室6顶部进气口相 连；
[0011] 干燥稀释腔室6靠近底部设置有口 13 ;采样器14位于口 13内，通过扎带15固定 于铁架台16上，依次经过导电软管17、金属=通18、连接管19与质量流量控制器20相连， 质量流量控制器20再通过连接管21与累22相连。
[0012] 所述宽频超声发生器5使超声雾化喷头1压电晶体振荡，产生多分散液滴；W纯 水进样时，液滴中值粒径为32ym，如果W薦糖溶液进样，再经过干燥稀释，产生颗粒物粒径 范围为0. 5~20ym。所述注射累4能对进样速率进行调节，进而调节颗粒物浓度；所述干 燥稀释腔室6主体用防静电有机玻璃制作，可W有效防止摩擦荷电导致的颗粒物损失，长、 宽、高分别为480mm、480mm、1600mm，W保证颗粒物足够的干燥停留时间，并适用于各种大小 的气溶胶测量仪器的标定；干燥稀释腔室6对超声雾化喷头产生的液滴进行干燥，形成固 体颗粒物；所述粒径谱仪24通过测量颗粒物的飞行时间获得颗粒物粒径数据，再通过光信 号的变化进行颗粒物计数，最终得出颗粒物数浓度-粒径分布曲线。
[0013] 进一步地，粒径谱仪24通过导电软管23与金属=通18的一个出口相连，或者与 导电软管25相连。
[0014] 利用如上所述的系统进行气溶胶测量仪器标定的方法，包括W下步骤：
[0015] a.用注射器3抽取配制好的待测溶液，并放置于注射累4中；
[0016] b.打开空压机9,经组合过滤器11过滤后的干燥、无油、无颗粒物的空气进入干燥 稀释腔室6顶部，经过均匀布气板7后充满整个腔室，再通过中和器8进行静电中和，最终 从干燥稀释腔室6底部排出，流量为150~20化/min; 阳017] C.将粒径谱仪24与导电软管25相连；打开粒径谱仪24,测量步骤b中从腔室底 部排出空气中的颗粒物浓度；当粒径谱仪24显示颗粒物浓度为0时，打开注射累4,通过连 接管2向超声雾化喷头1中注入待测溶液，流量为0. 5~1.OmL/min;
[0018] d.打开宽频超声发生器5,功率为0. 5~1. 0W，使超声雾化喷头1处的压电晶体振 动，产生液滴，接着打开质量流量控制器20和累22 ;
[0019] e. 1~2min后，超声雾化喷头1处有放射状雾滴产生，经干燥稀释腔室6干燥，形 成固体颗粒物，粒径谱仪24处相应测得采样器14上游颗粒物浓度上升；约2min后，颗粒物 粒径分布稳定不变，此时粒径谱仪24换为与导电软管23相连通，测量采样器14下游颗粒 物粒径分布；
[0020] f.对粒径谱仪24的数据进行处理。
[0021] 进一步地，步骤a所述待测溶液为薦糖溶液，配制方法为：称取薦糖溶解于高纯水 中，使用滤膜过滤，并用容量瓶定容。
[0022] 颗粒物的中值粒径可通过调节薦糖溶液浓度而改变，颗粒物总数浓度可通过调节 注射累4的进样速率改变。
[0023] 本发明采用多分散颗粒物在线标定系统，适用于各种微米级颗粒物采样器和光学 传感颗粒物测量仪器等微米级气溶胶测量仪器的标定，能够简化实验操作、缩短标定时间、 提局标定效率。
[0024] 本发明的有益效果为：
[00巧](1)本发明采用多分散颗粒物作为标准颗粒物，可W方便地调整颗粒物的浓度、中 值粒径等参数；
[00%] (2)本发明采用薦糖溶液产生颗粒物，安全无毒，环境友好；
[0027] (3)本发明采用粒径谱仪对颗粒物进行在线测量，数据准确可信且节约时间；
[0028] (4)本发明的干燥稀释腔室，顶部和底部均可拆卸，可方便地更换气溶胶产生装置 或者扩展管道空间等，腔室中部设计了 一个口，方便进行气溶胶仪器放置W及管道连接；
[0029] (5)本发明干燥稀释腔室有效空间大，适用于各种大小、各种形状的微米级气溶胶 测量仪器；
[0030] (6)采用自动数据采集与控制，测量结果可靠，方便数据处理。
【附图说明】
[0031]图1为本发明微米级气溶胶测量仪器标定系统结构示意图。
[0032] 图2为采样器上游颗粒物粒径分布图。
[0033] 图3为采样器切割效率曲线图。
【具体实施方式】
[0034] 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。
[0035]图1为本发明微