納米顆粒物計數濃度測量方法和測量裝置的製作方法

2023-06-28 05:35:31 1

專利名稱：納米顆粒物計數濃度測量方法和測量裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種納米顆粒物計數濃度測量方法以及一種納米顆粒物計數濃度測
量裝置。
背景技術：
隨著城鎮化進程的推進和機動車的大量普及，機動車尾氣已經對空氣造成的影響越來越大。有研究表明納米顆粒物沉積在肺中可引起炎症反應和肉芽腫，甚至能引發腫瘤，所以需要對汽車尾氣進行納米顆粒物濃度的監控。此外，在某些潔淨室的工藝中需要控制納米顆粒物的濃度，而且對研製的納米過濾器需要測量其對納米顆粒物的捕集性能，所以有必要開發一種新型的納米顆粒物計數濃度測量系統。

發明內容
本發明目的是針對上述問題，提供一種納米顆粒物計數濃度測量方法，同時還提供一種可用於這樣測量方法的測量裝置。本發明的技術方案是一種納米顆粒物計數濃度測量方法，通過加熱溶液產生過飽和的溶液蒸氣，再將產生的溶液蒸氣與低溫的納米氣溶膠顆粒物氣流相混合，使得溶液蒸氣在納米顆粒物表面凝結，然後對長大的顆粒物進行光散射測量，獲得計數濃度值。一種納米顆粒物計數濃度測量裝置，包括一氣溶膠發生單元以及一溶液蒸氣發生單元，所述氣溶膠發生單元的氣溶膠輸出口與溶液蒸氣發生單元的溶液蒸氣輸出口相匯合，並在該匯合處設置有凝結核生長單元，所述凝結核生長單元下遊設置有光散射檢測單
J Li ο所述氣溶膠發生單元包括一根帶氣溶膠入口和氣溶膠出口的氣溶膠輸送管道，且氣溶膠輸送管道上設置有第一制冷機構。所述第一制冷機構由布置在所述氣溶膠輸送管道外的第一製冷管、緊貼氣溶膠輸送管道外管壁布置且將所述第一製冷管包容在其內部的第一導熱基板、包覆在所述第一導熱基板外的第一保溫隔熱層、以及設置在氣溶膠輸送管道內管壁上的換熱加強圈構成。所述溶液蒸氣發生單元包括儲液槽以及對該儲液槽內的溶液進行加熱的加熱器，所述儲液槽頂部開設一蒸氣出口，且該蒸氣出口上連有一蒸氣輸送管道，該蒸氣輸送管道的外管壁上設有加熱機構，蒸氣輸送管道的內管壁上設置有多孔吸液材料，蒸氣輸送管道的出氣端連有管徑逐漸變細的變徑管，所述氣溶膠輸送管道的氣溶膠輸出口通至該蒸氣輸送管道內、且位於所述加熱機構的上遊，所述蒸氣輸送管道內還設置有位於所述氣溶膠輸送管道的氣溶膠輸出口處的風扇。所述加熱機構由布置在所述蒸氣輸送管道外的加熱管、緊貼蒸氣輸送管道外管壁布置且將所述加熱管包容在其內部的第三導熱基板、以及包覆在所述第三導熱基板外的第三保溫隔熱層構成。所述凝結核生長單元由與所述變徑管的出氣端相連接的凝結核生長管道、設在所述凝結核生長管道外管壁上的第二制冷機構，緊貼所述凝結核生長管道內管壁布置的薄膜構成。所述第二制冷機構由布置在所述凝結核生長管道外的第二製冷管、緊貼凝結核生長管道外管壁布置且將所述第二製冷管包容在其內部的第二導熱基板、以及包覆在所述第一導熱基板外的第二保溫隔熱層構成。所述光散射檢測單元由雷射光源、第一透鏡組、第二透鏡組、光孔、光敏區、消光器、光傳感探測器、數據採集和信號處理電路、以及電腦構成。所述氣溶膠輸送管道上安裝有第一溫溼度儀、壓力計和第二溫溼度儀，且第一溫溼度儀和壓力計位於所述制冷機構的上遊，第二溫溼度儀位於所述制冷機構的下遊；所述蒸氣輸送管道上安裝有第三溫溼度儀，且該第三溫溼度儀位於蒸氣輸送管道的入氣端；所述凝結核生長管道上安裝有第四溫溼度儀，且該第四溫溼度儀位於凝結核生長管道的入氣端。 本發明的優點是1、本發明的納米顆粒物計數濃度測量裝置，將光散射用於納米顆粒物計數濃度的測量，粒徑範圍覆蓋IOnnTlO μ m，便於合理評價潔淨室環境的潔淨度、機動車尾氣中納米顆粒物的濃度和納米過濾器的性能。2、通過設置多孔吸液材料，可以促進溶液的有效蒸發和蒸氣的穩定發生。3、通過在凝結核生長單元設置薄膜，可避免溶液蒸氣和水蒸氣在冷表面的凝結，提高產品的安全性和穩定性。


下面結合附圖及實施例對本發明作進一步描述
圖I為本發明納米顆粒物計數濃度測量裝置的結構示意 其中I氣溶膠發生單元，2溶液蒸氣發生單元，3凝結核生長單元，4光散射檢測單元
1-1氣溶膠輸送管道，1-2第一製冷管，1-3第一導熱基板,1-4第一保溫隔熱層，1-5換熱加強圈，1-6第一溫溼度儀，1-7壓力計，1-8第二溫溼度儀；
2-1儲液槽，2-2加熱器，2-3蒸氣輸送管道，2-4風扇，2-5加熱管，2-6第三導熱基板，
2-7第三保溫隔熱層，2-8變徑管，2-9多孔吸液材料，2-10第三溫溼度儀；
3-1凝結核生長管道，3-2薄膜，3-3第二製冷管，3-4第二導熱基板，3-5第二保溫隔熱層，3-6第四溫溼度儀；
4-1雷射光源，4-2第一透鏡組，4-3第二透鏡組，4-4光孔，4-5光敏區，4_6消光器，4-7光傳感探測器，4-8數據採集和信號處理電路，4-9電腦。
具體實施例方式本實施例的納米顆粒物計數濃度測量方法，通過加熱溶液產生過飽和的溶液蒸氣，再將產生的溶液蒸氣與低溫的納米氣溶膠顆粒物氣流相混合，使得溶液蒸氣在納米顆粒物表面凝結，然後對長大的顆粒物進行光散射測量，獲得計數濃度值。如圖I所示，為了便於上述測量方法的實施，本實施例還提供了一種納米顆粒物計數濃度測量裝置。它包括一氣溶膠發生單元I以及一溶液蒸氣發生單元2，所述氣溶膠發生單元I的氣溶膠輸出口與溶液蒸氣發生單元2的溶液蒸氣輸出口相匯合，並在該匯合處設置有凝結核生長單元3，所述凝結核生長單元3下遊設置有光散射檢測單元4。本實施例中，所述氣溶膠發生單元I包括一根帶氣溶膠入口和氣溶膠出口的氣溶膠輸送管道1-1，且氣溶膠輸送管道1-1上設置有第一制冷機構。上述第一制冷機構由布置在所述氣溶膠輸送管道1-1外的第一製冷管1-2、緊貼氣溶膠輸送管道1-1外管壁布置且將所述第一製冷管包容在其內部的第一導熱基板1-3、包覆在所述第一導熱基板外的第一保溫隔熱層1-4、以及設置在氣溶膠輸送管道1-1內管壁上的換熱加強圈1-5構成。本實施例中，所述溶液蒸氣發生單元2包括儲液槽2-1以及對該儲液槽內的溶液進行加熱的加熱器2-2，所述儲液槽2-1頂部開設一蒸氣出口，且該蒸氣出口上連有一蒸氣輸送管道2-3，該蒸氣輸送管道2-3的外管壁上設有加熱機構，蒸氣輸送管道2-3的內管壁上設置有多孔吸液材料2-9，蒸氣輸送管道2-3的出氣端連有管徑逐漸變細的變徑管2-8，所述氣溶膠輸送管道1-1的氣溶膠輸出口通至該蒸氣輸送管道2-3內、且位於所述加熱機·構的上遊，所述蒸氣輸送管道2-3內還設置有位於所述氣溶膠輸送管道1-1的氣溶膠輸出口處的風扇2-4。為了使從氣溶膠輸送管道1-1出氣口出來的納米氣溶膠顆粒物能夠與蒸氣輸送管道2-3中的溶液蒸氣充分混合，本實施例特將所述氣溶膠輸送管道1-1的氣溶膠出口設置成多分支結構(如圖I)。上述所述加熱機構由布置在所述蒸氣輸送管道2-3外的加熱管2-5、緊貼蒸氣輸送管道外管壁布置且將所述加熱管包容在其內部的第三導熱基板2-6、以及包覆在所述第三導熱基板外的第三保溫隔熱層2-7構成。本實施例中，所述凝結核生長單元3由與所述變徑管2-8的出氣端相連接的凝結核生長管道3-1、設在所述凝結核生長管道外管壁上的第二制冷機構，緊貼所述凝結核生長管道內管壁布置的薄膜3-2構成。上述第二制冷機構由布置在所述凝結核生長管道3-1外的第二製冷管3-3、緊貼凝結核生長管道外管壁布置且將所述第二製冷管包容在其內部的第二導熱基板3-4、以及包覆在所述第一導熱基板外的第二保溫隔熱層3-5構成。本實施例中，所述光散射檢測單元4由雷射光源4-1、第一透鏡組4-2、第二透鏡組
4-3、光孔4-4、光敏區4-5、消光器4-6、光傳感探測器4_7、數據採集和信號處理電路4_8、以及電腦4-9構成，其各個部件的布置方式可參照圖I所示。所述氣溶膠輸送管道1-1上安裝有第一溫溼度儀1-6、壓力計1-7和第二溫溼度儀1-8，且第一溫溼度儀1-6和壓力計1-7位於所述制冷機構的上遊，第二溫溼度儀1-8位於所述制冷機構的下遊；所述蒸氣輸送管道2-3上安裝有第三溫溼度儀2-10，且該第三溫溼度儀2-8位於蒸氣輸送管道的入氣端；所述凝結核生長管道3-1上安裝有第四溫溼度儀
3-6，且該第四溫溼度儀位於凝結核生長管道的入氣端。參照圖I所述，現將本實施例納米顆粒物計數濃度測量裝置的使用方法簡述如下含有納米顆粒物的氣流進入氣溶膠輸送管道1-1，經過第一冷卻機構後的冷卻作用溫度降低。一方面，儲液罐2-1內的溶液可被多孔吸液材料2-9吸收，被多孔吸液材料2-9吸收的溶液在加熱機構的加熱下形成飽和蒸氣；另一方面，儲液罐2-1內的溶液受到加熱器
2-2加熱，也會形成飽和蒸氣。這兩股飽和蒸氣均進入蒸氣輸送管道2-3並與低溫的納米氣溶膠顆粒物的氣流相混合，經過變徑管2-8後進入凝結核生長單元，此時混合氣流在凝結核生長管道3-1中，通過第二制冷機構的作用進一步降溫，形成過飽和環境，溶液蒸氣在納米顆粒物表面凝結，表面逐漸被液滴包圍，促使顆粒物的長大。長大的顆粒物進入光敏區
4-5，光傳感探測器4-7接收到散射光的強度和脈衝的數量，得到長大後的顆粒物計數濃度信息，即納米顆粒物的計數濃度。上述實施例只為說明本發明的技術構思及特點，其目的在於讓人們能夠了解本發明的內容並據以實施，並不能以此限制本發明的保護範圍。凡根據本發明主要技術方案的精神實質所做的等效變換或修飾，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種納米顆粒物計數濃度測量方法，其特徵在於它通過加熱溶液產生過飽和的溶液蒸氣，再將產生的溶液蒸氣與低溫的納米氣溶膠顆粒物氣流相混合，使得溶液蒸氣在納米顆粒物表面凝結，然後對長大的顆粒物進行光散射測量，獲得計數濃度值。
2.—種納米顆粒物計數濃度測量裝置，其特徵在於它包括一氣溶膠發生單元(I)以及一溶液蒸氣發生單元(2)，所述氣溶膠發生單元(I)的氣溶膠輸出口與溶液蒸氣發生單元(2)的溶液蒸氣輸出口相匯合，並在該匯合處設置有凝結核生長單元(3)，所述凝結核生長單元(3)下遊設置有光散射檢測單元(4)。
3.根據權利要求2所述的納米顆粒物計數濃度測量裝置，其特徵在於所述氣溶膠發生單兀(I)包括一根帶氣溶膠入口和氣溶膠出口的氣溶膠輸送管道(1-1)，且該氣溶膠輸送管道(1-1)上設置有第一制冷機構。
4.根據權利要求3所述的納米顆粒物計數濃度測量裝置，其特徵在於所述第一制冷機構由布置在所述氣溶膠輸送管道(1-1)外的第一製冷管(1-2)、緊貼氣溶膠輸送管道外管壁布置且將所述第一製冷管包容在其內部的第一導熱基板(1-3)、包覆在所述第一導熱··基板外的第一保溫隔熱層(1-4)、以及設置在氣溶膠輸送管道(1-1)內管壁上的換熱加強圈(1-5)構成。
5.根據權利要求4所述的納米顆粒物計數濃度測量裝置，其特徵在於所述溶液蒸氣發生單元(2 )包括儲液槽(2-1)以及對該儲液槽內的溶液進行加熱的加熱器(2-2 )，所述儲液槽(2-1)頂部開設一蒸氣出口，且該蒸氣出口上連有一蒸氣輸送管道(2-3)，該蒸氣輸送管道(2-3)的外管壁上設有加熱機構，蒸氣輸送管道(2-3)的內管壁上設置有多孔吸液材料(2-9)，蒸氣輸送管道(2-3)的出氣端連有管徑逐漸變細的變徑管(2-8)，所述氣溶膠輸送管道(1-1)的氣溶膠輸出口通至該蒸氣輸送管道(2-3)內、且位於所述加熱機構的上遊，所述蒸氣輸送管道(2-3)內還設置有位於所述氣溶膠輸送管道(1-1)的氣溶膠輸出口處的風扇(2-4)。
6.根據權利要求5所述的納米顆粒物計數濃度測量裝置，其特徵在於所述加熱機構由布置在所述蒸氣輸送管道(2-3)外的加熱管(2-5)、緊貼蒸氣輸送管道外管壁布置且將所述加熱管包容在其內部的第三導熱基板(2-6)、以及包覆在所述第三導熱基板外的第三保溫隔熱層(2-7)構成。
7.根據權利要求6所述的納米顆粒物計數濃度測量裝置，其特徵在於所述凝結核生長單元(3)由與所述變徑管(2-8)的出氣端相連接的凝結核生長管道(3-1)、設在所述凝結核生長管道外管壁上的第二制冷機構，緊貼所述凝結核生長管道內管壁布置的薄膜(3-2)構成。
8.根據權利要求7所述的納米顆粒物計數濃度測量裝置，其特徵在於所述第二制冷機構由布置在所述凝結核生長管道(3-1)外的第二製冷管(3-3)、緊貼凝結核生長管道外管壁布置且將所述第二製冷管包容在其內部的第二導熱基板(3-4)、以及包覆在所述第一導熱基板外的第二保溫隔熱層(3-5)構成。
9.根據權利要求8所述的納米顆粒物計數濃度測量裝置，其特徵在於所述光散射檢測單元(4)由雷射光源(4-1)、第一透鏡組(4-2)、第二透鏡組(4-3)、光孔(4-4)、光敏區(4-5)、消光器(4-6)、光傳感探測器(4-7)、數據採集和信號處理電路(4-8)、以及電腦(4-9)構成。
10.根據權利要求8或9所述的納米顆粒物計數濃度測量裝置，其特徵在於所述氣溶膠輸送管道(1-1)上安裝有第一溫溼度儀(1-6)、壓力計(1-7)和第二溫溼度儀(1-8)，且第一溫溼度儀(1-6)和壓力計(1-7)位於所述制冷機構的上遊，第二溫溼度儀(1-8)位於所述制冷機構的下遊；所述蒸氣輸送管道(2-3)上安裝有第三溫溼度儀(2-10)，且該第三溫溼度儀(2-8)位於蒸氣輸送管道的入氣端；所述凝結核生長管道(3-1)上安裝有第四溫溼度儀(3-6 )，且該第四溫溼度儀位於凝結核生長管道的入氣端。
全文摘要
本發明公開了一種納米顆粒物計數濃度測量方法，該方法通過加熱溶液產生過飽和的溶液蒸氣，再將產生的溶液蒸氣與低溫的納米氣溶膠顆粒物氣流相混合，使得溶液蒸氣在納米顆粒物表面凝結，然後對長大的顆粒物進行光散射測量，獲得計數濃度值。本發明還公開了一種納米顆粒物計數濃度測量裝置，它包括一氣溶膠發生單元以及一溶液蒸氣發生單元，所述氣溶膠發生單元的氣溶膠輸出口與溶液蒸氣發生單元的溶液蒸氣輸出口相匯合，並在該匯合處設置有凝結核生長單元，所述凝結核生長單元下遊設置有光散射檢測單元。本發明可對粒徑範圍在10nm~10μm之間的顆粒物計數濃度進行測量。
文檔編號G01N15/06GK102890045SQ201210356348
公開日2013年1月23日 申請日期2012年9月24日 優先權日2012年9月24日
發明者周斌 申請人:周斌