顆粒物測(cè)量裝置及測(cè)量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及環(huán)境大氣監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，具體地涉及顆粒物測(cè)量裝置及測(cè)量方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著很多空氣污染的進(jìn)一步加劇，越來(lái)越多的城市居民開(kāi)始關(guān)心與他們的健康息息相關(guān)的空氣質(zhì)量。環(huán)境大氣的好壞直接關(guān)系到人們的生活質(zhì)量。比如，空氣中的顆粒物會(huì)使得人們感覺(jué)不適。
[0003]對(duì)于可吸入顆粒物，粒徑大小不一樣，可進(jìn)入人體呼吸系統(tǒng)的深度也不同。較大的顆粒物多數(shù)被阻留在上呼吸道，而更小的顆粒物則能夠進(jìn)入支氣管甚至肺泡。因此，顆粒物可以按直徑大小分類。粒徑小于100微米的稱為T(mén)SP(TotalSuspendedParticle),即總懸浮物顆粒。粒徑小于10微米的稱為PMlO (PM為ParticulateMatter縮寫(xiě)),即可吸入顆粒物。粒徑小于2.5微米的稱為PM2.5，即可入肺顆粒物。
[0004]PM2.5也可稱為“細(xì)顆粒物”，其化學(xué)成分主要包括有機(jī)碳(OC)、元素碳(EC)、硝酸鹽、硫酸鹽、銨鹽、鈉鹽(Na+)等。雖然PM2.5只是環(huán)境大氣成分中含量很少的組分，但它對(duì)空氣質(zhì)量和能見(jiàn)度等有重要的影響。PM2.5粒徑小，面積大，活性強(qiáng)，易附帶有毒、有害物質(zhì)(例如，重金屬、微生物等)，且在大氣中的停留時(shí)間長(zhǎng)、輸送距離遠(yuǎn)，因而對(duì)人體健康和大氣環(huán)境質(zhì)量的影響更大。
[0005]可以將顆粒物測(cè)量裝置用于環(huán)境大氣監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，提供環(huán)境大氣中的顆粒物的濃度信息。為了進(jìn)一步獲得環(huán)境大氣中可吸入顆粒物的濃度信息，顆粒物測(cè)量裝置包括空氣采樣裝置和顆粒物檢測(cè)裝置?？諝獠蓸友b置通常包括氣泵、電風(fēng)扇等，使得足夠的待測(cè)大氣進(jìn)入顆粒物測(cè)量裝置?？諝獠蓸友b置還可以從環(huán)境大氣中將小顆粒物分離出來(lái)單獨(dú)進(jìn)行檢測(cè)，提供特定徑粒的顆粒特的濃度信息。
[0006]由于使用氣泵等設(shè)備，現(xiàn)有的顆粒物測(cè)量裝置不僅昂貴，而且體積大，因此難以在個(gè)人和家庭應(yīng)用領(lǐng)域得到推廣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種可以減小體積并且提高測(cè)量精度的顆粒物測(cè)量裝置及其測(cè)量方法。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種顆粒物測(cè)量裝置，包括:測(cè)量室；位于測(cè)量室上方并且與測(cè)量室連通的第一氣流通道；位于測(cè)量室下方并且與測(cè)量室連通的第二氣流通道；位于測(cè)量室中并且與第一氣流通道、第二氣流通道連通的第三氣流通道；位于所述測(cè)量室的側(cè)壁上的光源和光電探測(cè)器，所述光源和所述光電探測(cè)器彼此相對(duì)；用于測(cè)量第一氣流通道、第二氣流通道和第三氣流通道至少之一的氣體流速的氣體流速測(cè)量裝置，其中，所述第一氣流通道的氣體流速小于所述第二氣流通道的氣體流速。
[0009]優(yōu)選地，所述顆粒物測(cè)量裝置還包括第一部件和第二部件，其中第一部件的上表面限定第一氣流通道的形狀，并且，第一部件的下表面和第二部件的上表面之間的空間限定第二氣流通道的形狀。
[0010]優(yōu)選地，在所述顆粒物測(cè)量裝置中，第一部件和第二部件由選自塑料、玻璃、半導(dǎo)體、鋁合金、不銹鋼中的一種材料組成。
[0011]優(yōu)選地，在所述顆粒物測(cè)量裝置中，所述氣體流速測(cè)量裝置氣體流速測(cè)量裝置包括位于所述第一氣流通道、所述第二氣流通道和所述第三氣流通道至少一個(gè)中的氣體流速計(jì)。
[0012]優(yōu)選地，在所述顆粒物測(cè)量裝置中，所述氣體流速測(cè)量裝置氣體流速測(cè)量裝置包括位于第一部件、第二部件以及第一部件和第二部件外部的加速度傳感器，通過(guò)測(cè)量顆粒物測(cè)量裝置的運(yùn)動(dòng)速度來(lái)估算氣體流速。
[0013]優(yōu)選地，在所述顆粒物測(cè)量裝置中，所述測(cè)量室的側(cè)壁設(shè)置有光吸收層。
[0014]優(yōu)選地，所述顆粒物測(cè)量裝置中還包括:位于所述光源和所述光電探測(cè)器之間的光學(xué)透鏡；以及用于遮擋光學(xué)透鏡的中間部分的遮光片，其中所述遮光片阻止從光源直接發(fā)出的光穿過(guò)光學(xué)透鏡，并且允許由于顆粒物散射而形成的散射光經(jīng)由光學(xué)透鏡的邊緣部分會(huì)聚到光電探測(cè)器上。
[0015]優(yōu)選地，在所述顆粒物測(cè)量裝置中，所述光電探測(cè)器為光電二極管。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種顆粒物測(cè)量方法，其中，所述方法包括:將顆粒物測(cè)量裝置置于大氣中，使得所述顆粒物測(cè)量裝置運(yùn)動(dòng)或振動(dòng)，使得大氣進(jìn)入第一氣流通道和第二氣流通道中，并且大氣小顆粒物進(jìn)入測(cè)量室；采用氣體流速測(cè)量裝置測(cè)量第一氣流通道、第二氣流通道和第三氣流通道至少之一的氣體流速；采用光電探測(cè)器檢測(cè)測(cè)量室中小顆粒物的濃度；以及根據(jù)所述氣體流速和測(cè)量室中小顆粒物的濃度，計(jì)算環(huán)境大氣中小顆粒物的濃度。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的顆粒物測(cè)量裝置及測(cè)量方法，使用顆粒物測(cè)量裝置的運(yùn)動(dòng)或振動(dòng)代替風(fēng)扇產(chǎn)生氣流，并且使用氣體流速計(jì)測(cè)量氣體流速，或者使用加速度傳感器測(cè)量顆粒物測(cè)量裝置的運(yùn)動(dòng)速度。
[0018]由于在測(cè)量裝置中同時(shí)測(cè)量顆粒物的透光率和氣體流速或顆粒物測(cè)量裝置的運(yùn)動(dòng)速度，用于校正測(cè)量值，因此可以提高顆粒物測(cè)量裝置的測(cè)量精度。由于在測(cè)量裝置中不需要使用風(fēng)扇等移動(dòng)部件，因此可以減小測(cè)量裝置的體積，減少噪聲，提高可靠性，并且容易與手機(jī)等便攜設(shè)備集成在一起。
【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的顆粒物測(cè)量裝置的立體示意圖。
[0020]圖2a_2c示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的顆粒物測(cè)量裝置的示意性俯視圖以及示意性截面圖；
[0021]圖3示出根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的顆粒物測(cè)量裝置的示意性截面圖；
[0022]圖4示出根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的顆粒物測(cè)量裝置的示意性截面圖；
[0023]圖5示出根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例的顆粒物測(cè)量裝置的示意性截面圖；
[0024]圖6示出根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例的顆粒物測(cè)量裝置的示意性截面圖；
[0025]圖7示出根據(jù)本發(fā)明的第六實(shí)施例的顆粒物測(cè)量裝置的示意性俯視圖；
[0026]圖8示出根據(jù)本發(fā)明的顆粒物測(cè)量裝置方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]以下公開(kāi)為實(shí)施本申請(qǐng)的不同特征提供了許多不同的實(shí)施方式或?qū)嵗?。下面描述了部件或者布置的具體實(shí)施例以簡(jiǎn)化本發(fā)明。當(dāng)然，這些僅僅是實(shí)例并不旨在限制本發(fā)明。
[0028]此外，在說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)中，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”等用于在類似元素之間進(jìn)行區(qū)分，而未必描述時(shí)間順序、空間順序、等級(jí)順序或者任何其他方式的順序、應(yīng)當(dāng)理解，如果使用的這些術(shù)語(yǔ)在適當(dāng)?shù)沫h(huán)境下可互換，并且此處描述的本發(fā)明的實(shí)施例能夠以本文描述或示出以外的其他順序來(lái)操作。
[0029]應(yīng)當(dāng)注意，在權(quán)利要求書(shū)中使用的術(shù)語(yǔ)“包括”不應(yīng)被解釋為限于下文所列出的手段，它并不排除其他元件或步驟。由此，它應(yīng)當(dāng)被解釋為指定如涉及的所述特征、數(shù)字、步驟或部件的存在，但是并不排除一個(gè)或多個(gè)其他特征、數(shù)字、步驟或部件、或者其組合的存在或添加。因此，措詞“包括裝置A和B的設(shè)備”的范圍不應(yīng)當(dāng)僅限于僅由組件A和B構(gòu)成的裝置。這意味著相對(duì)于本發(fā)明而言，設(shè)備的相關(guān)組件是A和B。
[0030]在本說(shuō)明書(shū)通篇中對(duì)“一個(gè)實(shí)施例”或“實(shí)施例”的引用意味著結(jié)合該實(shí)施例描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性包括在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例中。由此，在說(shuō)明書(shū)的各處出現(xiàn)的短語(yǔ)“在一個(gè)實(shí)施例中”或者“在實(shí)施例中”不一定都指同一實(shí)施例，但是可能如此。此外，根據(jù)本發(fā)明公開(kāi)對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯而易見(jiàn)的是，在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，特定特征、結(jié)構(gòu)或特性可以任何合適的方式組合。
[0031]類似地，應(yīng)當(dāng)理解，在本發(fā)明的示例性實(shí)施例的描述中，處于使本發(fā)明公開(kāi)流暢且有助于理解各發(fā)明性方面的一個(gè)或多個(gè)方面的目的，本發(fā)明的各個(gè)特征有時(shí)被一起編組在單個(gè)實(shí)施例、附圖、或者對(duì)實(shí)施例和附圖的描述中。然而，該公開(kāi)方法不應(yīng)被解釋為反映所要求保護(hù)的