1 安徽工程大学人工智能学院，安徽 芜湖 241000
2 安徽工程大学机械工程学院，安徽 芜湖 241000
为提升激光尘埃粒子计数器的计数准确率，基于匹配滤波器设计粒子计数器信号预处理方法。分析粒子信号的特征，通过归一化后累加的方法获得粒子的典型波形。以该典型信号作为匹配模板，将激光粒子尘埃计数的原始信号与匹配模板进行离散卷积操作，得到高信噪比的输出信号。试验结果表明，针对原始幅值在55~262 mV、噪声均方根值约为6.74 mV的粒子信号，经该匹配滤波方法后，信噪改善比均优于1.56。该方法对比数字滤波器方案，能更有效提升输出信号信噪比，为粒子的准确检测和识别提供良好基础。
激光粒子计数器 归一化 匹配滤波 信噪改善比 laser particle counter uniformization matched filter signal-to-noise improvement factor
南京理工大学 信息物理与工程系,南京 210094
为了研究激光尘埃粒子计数器计数信号幅度概率分布,对激光尘埃粒子计数器计数信号幅度概率分布与传感器光敏区光强分布、采样气流中的粒子数密度、气体层流速度分布之间的关系进行了理论分析。采用自行设计的带保护气套的光电传感器测定粒子计数信号幅度概率分布,给出的分布模型与理论分析相吻合。结果表明,尘埃粒子计数器计数信号幅度概率分布由传感器光敏区光强分布和粒子数密度空间分布共同决定,这为尘埃粒子计数器的设计提供了理论依据。
测量与计量 激光尘埃粒子计数器 保护气套 概率密度函数 measurement and metrology laser airborne particle counter sheath-air inlet probability distribution function
中国科学院安徽光学精密机械研究所 大气光学研究中心,合肥 230031
提出了反演折射率虚部的方法.以光散射为原理的粒子计数器测量光学等效直径,其结果受折射率虚部的影响较大；以粒子飞行时间为原理的粒子计数器测量空气动力学直径,其结果不受折射率虚部的影响.利用两种仪器的测量结果受折射率影响的差异来反演大气气溶胶的折射率虚部.通过与其它独立的测量结果对比表明,该方法反演气溶胶折射率虚部是合理的.
大气气溶胶 粒子计数器 折射率虚部 Aerosol Particle counter Refractive imaginary part
中国科学院 安徽光学精密机械研究所 大气光学研究中心,安徽 合肥 230031
为了实现同时测量气溶胶粒子的谱分布和折射率,研制了一种新的双角度光学粒子计数器(D-OPC),该计数器采用60°和110°双散射角系统对气溶胶谱分布进行测量。利用Mie散射理论定义敏感函数,选取两个最佳的散射角,使其既对折射率敏感又不线性相关。然后,利用气溶胶折射率对两个散射角系统敏感性的差异来反演气溶胶折射率。最后,利用该仪器对大气气溶胶谱分布以及折射率进行实际测量。与TSI公司黑炭仪和浊度计测量的吸收系数和散射系数对比表明,双散射角光学粒子计数器测量气溶胶折射率和谱分布结果合理,测量误差<20%,可以满足同时测量气溶胶粒子谱分布和折射率的需要。
光学粒子计数器 双角度光学粒子计数器 气溶胶 折射率 谱分布 Optical Particle Counter(OPC) double scattering-angles(D-OPC) aerosol refractive index size distribution
南京理工大学 信息物理与工程系，南京 210094
为了研究尘埃粒子计数器信号传输的本质特性，采用从单粒子信号出发的方法，在研究单粒子散射光收集特性、光电转换特性的基础上分析单径粒子群信号分布的统计特性及混合粒子群在传感器中的输入－输出信号传输特性，并进行了实验验证，实验值与理论值基本一致，相关系数高达0．9以上。结果表明，尘埃粒子计数器的信号传输特性的本质是将粒子群的粒径分布描述方式以线性变换的方式转换成相应的脉冲信号幅值分布描述方式。这一结果为促进仪器向大流量、高灵敏方向发展奠定了理论基础。
测量与计量 尘埃粒子计数器 信号传输特性 线性变换 measurement and metrology airborne particle counter signal transmission characteristic linear transform
中国科学院,安徽光学精密机械研究所,大气光学研究中心,安徽,合肥,230031
为了提高光学粒子计数器的测量性能,克服白炽灯和激光作光源带来的缺点,研制了一台光学粒子计数器.基于Mie散射原理测量粒子的粒径,以发光强度高、发光波长宽的LED为光源,具有白炽灯和激光作光源无法达到的使用寿命长和响应曲线单调的优点.与浊度计测量结果对比表明:该仪器的测量误差在15%以内,测量结果合理.由于该仪器光源使用寿命是白炽灯的60倍,可以根据需要对测量粒径任意分道,所以该仪器适用于测量和研究大气气溶胶粒子谱分布.
光学粒子计数器 发光二极管 气溶胶 谱分布
南京理工大学 信息物理与工程系，南京 210094
为了测量颗粒物的质量浓度，基于米散射理论，在偏振入射光条件下，通过数值计算研究了球形颗粒的散射光通量与粒径之间的关系，得到了利用光学粒子计数器测量颗粒物质量浓度的计算公式。该公式重点考虑了粒子数目和大小对质量浓度的影响。实验结果表明，在0．001mg／m3～2mg／m3的质量浓度范围内，该公式的计算值与实验测量值具有显著的相关性，相关系数为0．9953。
散射 质量浓度 粒子计数器 颗粒物 scattering mass concentration particle counter particulate matter
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所大气光学研究中心，合肥 230031
2 上海交通大学信息安全工程学院，上海 200030
设计了一种粒子计数器，它可以测量粒子的动力学粒径和两个散射角下的散射光强度，而粒子的散射强度可以根据Mie散射理论从光学等效粒径和粒子折射率出发计算出来。当可以近似认为动力学粒径与光学等效粒径相同时，利用上述测量结果可以反演计算单个粒子的折射率。
气溶胶 粒子计数器 气溶胶折射率 aerosol particle counter refractive index
南京理工大学 信息物理与工程系, 南京 210094
基于米氏(Mie)散射理论得到了粒子计数器测量球形颗粒物质量密度的计算公式。考虑非球形颗粒,从颗粒群粒度分布概念出发,提出了统计意义上的平均质量概念,推导了非球形颗粒物质量密度的理论公式。运用理论公式证明了粒子计数器测量非球形颗粒物质量密度计算公式的合理性,进而给出了基于平均质量的悬浮颗粒物的质量密度算法,该算法只需对两个系数进行标定。实验表明,该算法的质量密度计算值与实际值十分吻合,两者拟合直线的斜率为0.9713,相关系数为0.9998。该算法为实现粒子计数器在线测量悬浮颗粒物的质量密度提供了一种可行途径。
光散射 质量密度 粒子计数器 平均质量
中国科学院安徽光学精密机械研究所大气光学研究中心, 合肥 230031
根据米氏(Mie)散射理论, 通过数值模拟分析了气溶胶折射率虚部ni在不同散射角度上对双散射角激光光学粒子计数器(L-OPC)响应曲线的影响, 定义了敏感函数。根据分析, 散射角应该在小于20°和40°～60°之间选取。以散射角系统ψ=9°,β=5°, λ=0.65 μm和ψ=50°,β=20°,λ=0.65 μm为例, 其中一个散射角受折射率虚部ni的影响较小, 另一个较大。在测量粒子谱分布的同时, 利用ni对不同散射角度响应曲线的影响差异, 来确定ni值, 并提出确定ni的方法。还给出了双散射角激光光学粒子计数器的模拟测量结果。
大气光学 气溶胶 激光光学粒子计数器 折射率虚部
