一種霧霾檢測裝置及其檢測方法
【專利摘要】本發明涉及空氣質量檢測裝置。本發明針對現有技術中，空氣質量指數體系檢測既不能代表整個空氣污染的嚴重程度，也有可能出現遺漏，且，空氣質量指數體系不適合于定位污染源并存在檢測盲區的問題，提供一種霧霾檢測裝置，包括光發射模塊、光束變換模塊、分光模塊、光源功率檢測模塊一、光源功率檢測模塊二及處理模塊。通過采用測量大氣消光系數的方法來測量大氣中污染物粒子的濃度，這種測試防范可以涵蓋所有污染物粒子，反映了全部的污染物粒子的濃度，測試沒有盲區，可以覆蓋所有污染的情況；同時根據總污染物顆粒濃度的變化可以確定出污染源的定位。適用于霧霾檢測裝置。
【專利說明】一種霧霾檢測裝置及其檢測方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及空氣質量檢測裝置，特別涉及霧霾檢測裝置。
【背景技術】
[0002] 當前我國的空氣污染嚴重，在多個大中城市，出現了嚴重的霧霾，這對人們的身體 健康形成了極大的威脅和危害。
[0003] 霧霾的產生原因是空氣污染，即各種空氣污染排放物，這些排放物主要包括S02， C0,N02,PM10,PM2. 5,Pb等，污染物進入大氣中相互作用，并起化學反應生成新的污染物，如 光化學反應產生臭氧等。但是空氣污染的成分遠遠不止上述幾種，要復雜多樣得多。
[0004]目前，環保部門采用了國際上通用的空氣質量檢測體系來檢測空氣污染程度，分 別檢測S02,N02, 03,C0,PM10,PM2. 5的濃度，然后按照各個濃度定義一個相對值，作為空氣 質量分指數，然后取最大值作為空氣質量指數，其計算公式如下：
[0005] 空氣質量分指數：
【權利要求】
1. 一種霧霾檢測裝置，其特征在于，包括光發射模塊、光束變換模塊、分光模塊、光源功 率檢測模塊一、光源功率檢測模塊二及處理模塊； 所述光發射模塊，用于發出光譜，所述光譜至少包括可見光、紫外光和/或紅外光； 所述光束變換模塊、用于對光發射模塊的光源進行光束變換，所述光束變換至少包括 將點光源轉變成測試平行光； 所述分光模塊，用于將轉變后的測試平行光的一部分分出到光源功率檢測模塊一，另 一部分則分到光源功率檢測模塊二； 所述光源功率檢測模塊一，用于對接收到的一部分測試平行光進行檢測，得出發射光 功率，并傳輸給處理模塊； 所述光源功率檢測模塊二，用于接收另一部分測試平行光，并對其進行檢測，得出接收 光功率，并傳輸給處理模塊； 所述處理模塊，用于根據接收到的發射光功率及接收光功率計算得出消光系數，并根 據消光系數計算得出污染顆粒物濃度，還用于根據污染物顆粒濃度的變化情況定位污染 源。
2. 根據權利要求1所述的一種霧霾檢測裝置，其特征在于，所述霧霾檢測裝置還包括 溫度檢測裝置和/或濕度檢測裝置；所述溫度檢測裝置和/或濕度檢測裝置分別與處理模 塊連接； 所述溫度檢測裝置，用于檢測當前檢測范圍內的溫度，并將其傳輸給處理模塊； 所述濕度檢測裝置，用于檢測當前檢測范圍內的濕度，并將其傳輸給處理模塊； 所述處理模塊，用于根據當前檢測范圍內的溫度及濕度修正消光系數。
3. 根據權利要求1所述的一種霧霾檢測裝置，其特征在于，所述光發射模塊至少包括 白光LED、紫外LED和/或紅外LED。
4. 根據權利要求1所述的一種霧霾檢測裝置，其特征在于，所述分光模塊為分光鏡。
5. 根據權利要求1所述的一種霧霾檢測裝置，其特征在于，所述光源功率檢測模塊一 包括透鏡一及光探測器一； 所述透鏡一，用于將一部分測試平行光進行匯聚后，傳送到光探測器一上； 所述光探測器一，用于對接收到的一部分測試平行光進行檢測，得出發射光功率，并傳 輸給處理模塊。
6. 根據權利要求1所述的一種霧霾檢測裝置，其特征在于，所述光源功率檢測模塊二 包括透鏡二及探測器二； 所述透鏡二，用于將測試平行光進行匯聚后，傳送到光探測器二上； 所述光探測器二，用于對接收到的測試平行光進行檢測，得出接收光功率，并傳輸給處 理模塊。
7. 根據權利要求1所述的一種霧霾檢測裝置，其特征在于，所述光源功率檢測模塊二 包括分光裝置及功率檢測單元； 所述分光裝置，用于對測試平行光中不同波長段的平行光進行分離，并將每種波長段 的平行光分別傳輸給功率檢測單元； 所述功率檢測單元，用于檢測不同波長段的平行光的功率并傳輸給處理模塊； 所述處理模塊，用于根據不同波長段的平行光的功率，確定空氣污染的種類；同時，還 用于根據不同波長段的平行光的功率計算得出不同波長段的平行光的消光系數，根據不同 波長段的平行光的消光系數計算得出各個波長段對應的污染顆粒物濃度，并根據各個波長 段對應的污染顆粒物濃度計算得出總污染顆粒物濃度。
8. 根據權利要求7所述的一種霧霾檢測裝置，其特征在于，所述分光裝置為三棱鏡或 光柵。
9. 根據權利要求7或8所述的一種霧霾檢測裝置，其特征在于，所述功率檢測單元至少 包括透鏡三及光探測器陣列； 所述透鏡三，用于將不同波長段的平行光匯聚到光探測器陣列中，不同的光探測器 上； 所述光探測器陣列，用于計算出不同波長段平行光的功率，并將其傳輸給處理模塊。
10. 根據權利要求7或8所述的一種霧霾檢測裝置，其特征在于，所述功率檢測單元至 少包括透鏡四及電荷耦合元件陣列； 所述透鏡四，用于不同波長段的平行光匯聚到電荷耦合元件陣列中，不同的電荷耦合 元件上 所述電荷耦合元件陣列，用于計算出不同波長段平行光的功率，并將其傳輸給處理模 塊。
11. 根據權利要求7或8所述的一種霧霾檢測裝置，其特征在于，所述功率檢測單元至 少包括透鏡五、數字微鏡裝置、透鏡六及光探測器； 所述透鏡五，用于將不同波長段的平行光匯聚到數字微鏡裝置上； 所述數字微鏡裝置，用于根據用戶輸入命令對不同波長段的平行光中的一種測試平行 光反射出來，經過透鏡六匯聚到光探測器上，探測器此時就可以測出該波長的光功率，并將 其傳輸給處理模塊。
12. -種霧霾檢測方法，其特征在于，包括以下幾個步驟： 步驟1、系統發出測試光譜，對待測大氣進行測試；所述光譜至少包括可見光、紫外光 及紅外光； 步驟2、系統對測試光譜進行光束變換，所述光束變換至少包括將點光源轉變成測試平 行光； 步驟3、系統對測試平行光進行功率檢測，得出測試平行光功的功率值； 步驟4、系統對經過待測大氣后的測試平行光進行功率檢測，得出經過待測大氣后的測 試平行光的功率值； 步驟5、系統根據測試平行光功的功率值及經過待測大氣后的測試平行光的功率值計 算得出消光系數，并根據消光系數計算得出污染顆粒物濃度，同時根據污染物顆粒濃度的 變化情況定位污染源。
13. 根據權利要求12所述的一種霧霾檢測方法，其特征在于，所述步驟5中，系統根據 測試平行光功的功率值及經過待測大氣后的測試平行光的功率值計算得出消光系數的計 算方式為：
其中，O為待測大氣消光系數，L為待測大氣的長度，K為表征設備特性的參數，可以通 過校準確定。
14. 根據權利要求13所述的一種霧霾檢測方法，其特征在于，所述步驟5中，系統根據 消光系數計算得出污染顆粒物濃度的計算方式為：
其中，N為污染顆粒物濃度，Crart為顆粒物的消光截面，每種污染顆粒物的消光截面都是 一定的，且可測量的。
15. 根據權利要求14所述的一種霧霾檢測方法，其特征在于，所述步驟5中，系統根據 污染物顆粒濃度的變化情況定位污染源的方法包括： 系統檢測一個地區多個站點的污染物顆粒濃度，根據各個站點的污染物顆粒濃度變 化，確認區域內出現濃度極值的地點，即可確認污染源。
16. 根據權利要求12所述的一種霧霾檢測方法，其特征在于，霧霾檢測方法還包括： 系統檢測待測大氣的溫度系數和/或濕度系數，對根據溫度系數和/或濕度系數對消 光系數進行修正，并根據修正后的消光系數計算得出污染顆粒物濃度，同時根據污染物顆 粒濃度的變化情況定位污染源。
【文檔編號】G01N21/59GK104330388SQ201410655413
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年11月17日 優先權日:2014年11月17日
【發明者】甘志, 趙國才, 蔡琴 申請人:四川鼎林信息技術有限公司