颗粒物测量装置及测量方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及环境大气监测领域，具体地涉及颗粒物测量装置及测量方法。
【背景技术】
[0002]随着很多空气污染的进一步加剧，越来越多的城市居民开始关心与他们的健康息息相关的空气质量。环境大气的好坏直接关系到人们的生活质量。比如，空气中的颗粒物会使得人们感觉不适。
[0003]对于可吸入颗粒物，粒径大小不一样，可进入人体呼吸系统的深度也不同。较大的颗粒物多数被阻留在上呼吸道，而更小的颗粒物则能够进入支气管甚至肺泡。因此，颗粒物可以按直径大小分类。粒径小于100微米的称为TSP(TotalSuspendedParticle),即总悬浮物颗粒。粒径小于10微米的称为PMlO (PM为ParticulateMatter缩写),即可吸入颗粒物。粒径小于2.5微米的称为PM2.5，即可入肺颗粒物。
[0004]PM2.5也可称为“细颗粒物”，其化学成分主要包括有机碳(OC)、元素碳(EC)、硝酸盐、硫酸盐、铵盐、钠盐(Na+)等。虽然PM2.5只是环境大气成分中含量很少的组分，但它对空气质量和能见度等有重要的影响。PM2.5粒径小，面积大，活性强，易附带有毒、有害物质(例如，重金属、微生物等)，且在大气中的停留时间长、输送距离远，因而对人体健康和大气环境质量的影响更大。
[0005]可以将颗粒物测量装置用于环境大气监测领域，提供环境大气中的颗粒物的浓度信息。为了进一步获得环境大气中可吸入颗粒物的浓度信息，颗粒物测量装置包括空气采样装置和颗粒物检测装置。空气采样装置通常包括气泵、电风扇等，使得足够的待测大气进入颗粒物测量装置。空气采样装置还可以从环境大气中将小颗粒物分离出来单独进行检测，提供特定径粒的颗粒特的浓度信息。
[0006]由于使用气泵等设备，现有的颗粒物测量装置不仅昂贵，而且体积大，因此难以在个人和家庭应用领域得到推广。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于提供一种可以减小体积并且提高测量精度的颗粒物测量装置及其测量方法。
[0008]根据本发明的一方面，提供一种颗粒物测量装置，包括:测量室；位于测量室上方并且与测量室连通的第一气流通道；位于测量室下方并且与测量室连通的第二气流通道；位于测量室中并且与第一气流通道、第二气流通道连通的第三气流通道；位于所述测量室的侧壁上的光源和光电探测器，所述光源和所述光电探测器彼此相对；用于测量第一气流通道、第二气流通道和第三气流通道至少之一的气体流速的气体流速测量装置，其中，所述第一气流通道的气体流速小于所述第二气流通道的气体流速。
[0009]优选地，所述颗粒物测量装置还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气流通道的形状，并且，第一部件的下表面和第二部件的上表面之间的空间限定第二气流通道的形状。
[0010]优选地，在所述颗粒物测量装置中，第一部件和第二部件由选自塑料、玻璃、半导体、铝合金、不锈钢中的一种材料组成。
[0011]优选地，在所述颗粒物测量装置中，所述气体流速测量装置气体流速测量装置包括位于所述第一气流通道、所述第二气流通道和所述第三气流通道至少一个中的气体流速计。
[0012]优选地，在所述颗粒物测量装置中，所述气体流速测量装置气体流速测量装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传感器，通过测量颗粒物测量装置的运动速度来估算气体流速。
[0013]优选地，在所述颗粒物测量装置中，所述测量室的侧壁设置有光吸收层。
[0014]优选地，所述颗粒物测量装置中还包括:位于所述光源和所述光电探测器之间的光学透镜；以及用于遮挡光学透镜的中间部分的遮光片，其中所述遮光片阻止从光源直接发出的光穿过光学透镜，并且允许由于颗粒物散射而形成的散射光经由光学透镜的边缘部分会聚到光电探测器上。
[0015]优选地，在所述颗粒物测量装置中，所述光电探测器为光电二极管。
[0016]根据本发明的第二方面，提供一种颗粒物测量方法，其中，所述方法包括:将颗粒物测量装置置于大气中，使得所述颗粒物测量装置运动或振动，使得大气进入第一气流通道和第二气流通道中，并且大气小颗粒物进入测量室；采用气体流速测量装置测量第一气流通道、第二气流通道和第三气流通道至少之一的气体流速；采用光电探测器检测测量室中小颗粒物的浓度；以及根据所述气体流速和测量室中小颗粒物的浓度，计算环境大气中小颗粒物的浓度。
[0017]根据本发明的颗粒物测量装置及测量方法，使用颗粒物测量装置的运动或振动代替风扇产生气流，并且使用气体流速计测量气体流速，或者使用加速度传感器测量颗粒物测量装置的运动速度。
[0018]由于在测量装置中同时测量颗粒物的透光率和气体流速或颗粒物测量装置的运动速度，用于校正测量值，因此可以提高颗粒物测量装置的测量精度。由于在测量装置中不需要使用风扇等移动部件，因此可以减小测量装置的体积，减少噪声，提高可靠性，并且容易与手机等便携设备集成在一起。
【附图说明】
[0019]图1示出根据本发明的实施例的颗粒物测量装置的立体示意图。
[0020]图2a_2c示出根据本发明的第一实施例的颗粒物测量装置的示意性俯视图以及示意性截面图；
[0021]图3示出根据本发明的第二实施例的颗粒物测量装置的示意性截面图；
[0022]图4示出根据本发明的第三实施例的颗粒物测量装置的示意性截面图；
[0023]图5示出根据本发明的第四实施例的颗粒物测量装置的示意性截面图；
[0024]图6示出根据本发明的第五实施例的颗粒物测量装置的示意性截面图；
[0025]图7示出根据本发明的第六实施例的颗粒物测量装置的示意性俯视图；
[0026]图8示出根据本发明的颗粒物测量装置方法的流程图。
【具体实施方式】
[0027]以下公开为实施本申请的不同特征提供了许多不同的实施方式或实例。下面描述了部件或者布置的具体实施例以简化本发明。当然，这些仅仅是实例并不旨在限制本发明。
[0028]此外，在说明书和权利要求书中，术语“第一”、“第二”等用于在类似元素之间进行区分，而未必描述时间顺序、空间顺序、等级顺序或者任何其他方式的顺序、应当理解，如果使用的这些术语在适当的环境下可互换，并且此处描述的本发明的实施例能够以本文描述或示出以外的其他顺序来操作。
[0029]应当注意，在权利要求书中使用的术语“包括”不应被解释为限于下文所列出的手段，它并不排除其他元件或步骤。由此，它应当被解释为指定如涉及的所述特征、数字、步骤或部件的存在，但是并不排除一个或多个其他特征、数字、步骤或部件、或者其组合的存在或添加。因此，措词“包括装置A和B的设备”的范围不应当仅限于仅由组件A和B构成的装置。这意味着相对于本发明而言，设备的相关组件是A和B。
[0030]在本说明书通篇中对“一个实施例”或“实施例”的引用意味着结合该实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。由此，在说明书的各处出现的短语“在一个实施例中”或者“在实施例中”不一定都指同一实施例，但是可能如此。此外，根据本发明公开对本领域技术人员而言显而易见的是，在一个或多个实施例中，特定特征、结构或特性可以任何合适的方式组合。
[0031]类似地，应当理解，在本发明的示例性实施例的描述中，处于使本发明公开流畅且有助于理解各发明性方面的一个或多个方面的目的，本发明的各个特征有时被一起编组在单个实施例、附图、或者对实施例和附图的描述中。然而，该公开方法不应被解释为反映所要求保护的