專利名稱：氣溶膠粒子雙通道激光探測(cè)儀及其探測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種激光探測(cè)儀及測(cè)法，尤其是氣溶膠粒子雙通 道激光探測(cè)儀及其探測(cè)方法。
背景技術(shù)：
大氣氣溶膠是指懸浮在空氣中的固體顆粒或液滴。大氣環(huán)境 中的氣溶膠粒子的尺寸分布、濃度和組成成分對(duì)人類的生存環(huán)境和自身的健 康有著極大的影響。大氣氣溶膠中的由生物物質(zhì)如細(xì)菌、細(xì)菌孢子、病毒和 花粉等組成的生物氣溶膠，雖在大氣氣溶膠中所占比例較小，但它對(duì)人類健 康和動(dòng)植物生長(zhǎng)的影響卻是巨大的。眾所周知，微生物是導(dǎo)致感染和傳染病 的根源，而其傳播的重要途徑是通過大氣，如人類的肺結(jié)核病和流行性感冒、 家畜的一些疾病(如球孢子菌病)、農(nóng)作物的黑桿銹病以及森林中的松雍銹病 等都是通過空氣傳播的?？諝庵酗w揚(yáng)的花粉，也常使人們患上嚴(yán)重的皮膚過 敏癥。由于細(xì)菌、病毒和其它生物活性物質(zhì)能傳染疾病并有極強(qiáng)的繁殖能力， 隨著時(shí)間的推移它們將有更大的危害性。因此，發(fā)展生物氣溶膠的快速探測(cè) 技術(shù)具有重要的應(yīng)用和社會(huì)價(jià)值。目前，人們?yōu)榱藢?shí)現(xiàn)對(duì)氣溶膠粒子的探測(cè)，
作了一些嘗試和努力，如在本申請(qǐng)人的一份于2005年6月29日公開的中國 發(fā)明專利申請(qǐng)公開說明書CN 1632530A中披露的一種"氣溶膠粒譜(質(zhì)譜) 飛行時(shí)間檢測(cè)方法及裝置"。它意欲基于散射峰信號(hào)的自相關(guān)原理，能高速度 地進(jìn)行模式識(shí)別、高精度地檢測(cè)散射峰的雙峰脈沖寬度和峰值強(qiáng)度并存儲(chǔ)氣 溶膠粒子粒譜(質(zhì)譜)全部信息的完整電路，來提供一種大氣氣溶膠顆粒物 粒譜(質(zhì)譜)飛行時(shí)間的測(cè)量方法。它將由雪崩二極管探測(cè)氣溶膠粒子產(chǎn)生 的飛行時(shí)間散射峰信號(hào)經(jīng)過延遲電路延遲后，再經(jīng)加法器、減法器進(jìn)行自相 關(guān)和/差運(yùn)算，送到帶通濾波器濾波、高速嵌位放大電路、髙速放大器放大后， 得到門控GATE信號(hào)和差分DIFF信號(hào)，由高速可編程電路，進(jìn)行氣溶膠粒子
散射峰信號(hào)的模式識(shí)別并經(jīng)雙端口內(nèi)存電路輸出。但是，這種檢測(cè)方法及裝 置均存在著不足之處，首先，氣溶膠顆粒物粒徑的大小是通過測(cè)量其從兩束 緊靠著的激光束中飛過時(shí)所經(jīng)過的時(shí)間來確定的，而流經(jīng)測(cè)量光源的含有氣 溶膠粒子的待測(cè)氣流的流速卻是隨著外界的氣壓變化而變化的，致使測(cè)量的
精度受到了較大的限制，不能保證粒譜的穩(wěn)定；其次，僅能獲取氣溶膠顆粒 物的粒徑大小，而無法獲得構(gòu)成氣溶膠粒子物質(zhì)種類的信息，尤為不能獲得
氣溶膠粒子的生物活性物質(zhì)NADH和核黃素的信息。若需確定氣溶膠粒子更詳 細(xì)的信息，如化學(xué)組成，則需要緩慢的、離線的進(jìn)行耗時(shí)、昂貴的濕化學(xué)工 作。如果存在著來自氣溶膠的潛在的危險(xiǎn)，離線分析所提供信息也許就太遲 了，使人們難以做出適時(shí)的反應(yīng)
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題為克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提 供一種結(jié)構(gòu)合理、精度高，能實(shí)時(shí)在線探測(cè)的氣溶膠粒子雙通道激光探測(cè)儀
及其探測(cè)方法。 '
氣溶膠粒子雙通道激光探測(cè)儀包括經(jīng)其中的腔體與光學(xué)采樣部件相連接 的粒子進(jìn)樣部件，所說粒子進(jìn)樣部件的腔體的一端置有帶錐形噴口的殼流管、 另一端連接有出氣管，其中，殼流管內(nèi)同軸置有帶錐形噴口的釆樣管，殼流 管和出氣管分別串接有氣流泵，所說光學(xué)釆樣部件的散射光收集橢球鏡和熒 光收集橢球鏡均位于腔體中，其中，散射光收集橢球鏡的一個(gè)焦點(diǎn)位于依次 設(shè)置有入/2波片、雙折射晶體、負(fù)柱面鏡的激光器的光路上，熒光收集橢球 鏡的一個(gè)焦點(diǎn)位于設(shè)置有負(fù)柱面鏡的紫外激光器的光路上，且散射光收集橢 球鏡的一個(gè)焦點(diǎn)和熒光收集橢球鏡的 一個(gè)焦點(diǎn)為共焦點(diǎn)，噴口位于該共焦點(diǎn) 處，其噴氣方向?yàn)榇┻^平行的兩束激光器光路和紫外激光器光路，散射光收 集橢球鏡的另一個(gè)焦點(diǎn)處置有雪崩二極管，熒光收集橢球鏡的另一個(gè)焦點(diǎn)處 置有光電倍增管，特別是(a )所說激光探測(cè)儀還包括分別與兩只氣體壓力 傳感器、兩只氣流泵、激光器、紫外激光器、雪崩二極管和兩只光電倍增管 電連接的控制處理部件，所說控制處理部件含有相互電連接的電源模塊、氣 控模塊、探測(cè)模塊、模擬模塊和數(shù)據(jù)模塊以及工控機(jī)模塊和與其電連接的顯 示器，用于向所有的部件提供電力并根據(jù)兩只錐形噴口的流速確定兩只氣流 泵的泵壓，以及根據(jù)雪崩二極管的兩次輸出來獲得氣溶膠粒子的空氣動(dòng)力學(xué) 尺寸和粒譜分布及啟動(dòng)紫外激光器工作，進(jìn)而由兩只光電倍增管的熒光信號(hào)， 得到氣溶膠粒子的生物信息，并經(jīng)顯示器顯示出來，其中，所說電源模塊包 含開關(guān)電源子模塊和四只步進(jìn)開關(guān)整流器子模塊，其中，開關(guān)電源子模塊的 輸入端與巿電電連接、輸出端分接四只步進(jìn)開關(guān)整流器子模塊的輸入端，用
于將交流220v轉(zhuǎn)化為直流24v，兩只步進(jìn)開關(guān)整流器子模塊的輸出端分接后 續(xù)的所有模塊，用于分別向其提供士5V、 ±15V的電源，另兩只步進(jìn)開關(guān)整流
器子模塊的輸出端分接兩只氣流泵，用于向其提供電源；所說氣控模塊包含 兩只氣控子模塊和微控制器，其中，兩只氣控子模塊的輸入端分接兩只氣體 壓力傳感器、輸出端接微控制器，用于將兩只錐形噴口處的壓差值送往微控 制器，微控制器的輸出端與兩只步進(jìn)開關(guān)整流器子模塊的控制端電連接，用 于控制這兩只步進(jìn)開關(guān)整流器子模塊的輸出，以維持氣流壓差的恒定；所說 探測(cè)模塊包含運(yùn)放子模塊和緩沖器子模塊，其中，運(yùn)放子模塊的輸入端與雪 崩二極管的輸出端電連接、輸出端與緩沖器子模塊電連接，用于將獲取的粒 子信號(hào)供后續(xù)的模塊處理；所說模擬模塊包含前放子模塊、延控子模塊、比
例放大器、帶通濾波器及加法比較器、比例放大器、帶通濾波器及差分比較 器、比例放大器、帶通濾波器及嵌位延遲比較器，其中，前放子模塊與延控 子模塊相串接，其輸入端與探測(cè)模塊的緩沖器子模塊電連接、輸出端分接三 路，第一路為比例放大器與帶通濾波器及加法比較器串接，用于輸出粒子的 和信號(hào)，第二路為比例放大器與帶通濾波器及差分比較器串接，以產(chǎn)生粒子 的差分信號(hào)，第三路為比例放大器與帶通濾波器及嵌位延遲比較器串接，以
輸出粒子散射光的強(qiáng)度信號(hào)；所說數(shù)據(jù)模塊包含時(shí)鐘控制器、脈沖計(jì)數(shù)器、
可編程邏輯器件、延時(shí)控制器、單片機(jī)、粒子的熒光信號(hào)AD轉(zhuǎn)換器、混合信 號(hào)微處理子模塊、粒子的粒徑和粒譜信號(hào)AD轉(zhuǎn)換器，其中，脈沖計(jì)數(shù)器的輸 入端分接模擬模塊的帶通濾波器及加法比較器和帶通濾波器及差分比較器的 輸出端以及時(shí)鐘控制器、輸出端接相串接的可編程邏輯器件與延時(shí)控制器， 用于由和信號(hào)、差分信號(hào)和時(shí)鐘脈沖數(shù)而依次獲得粒譜數(shù)字信號(hào)、粒子飛行 時(shí)間和延時(shí)脈沖，以觸發(fā)紫外激光電源工作，粒子的粒徑和粒譜信號(hào)AD轉(zhuǎn)換 器的輸入端與模擬模塊的帶通濾波器及嵌位延遲比較器的輸出端相接、輸出 端接單片機(jī)，用于將模擬化的粒子散射光的強(qiáng)度信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字化信號(hào)后送 至單片機(jī)，混合信號(hào)微處理子模塊的輸入端分接兩只前置放大器和單片機(jī)、 輸出端接粒子的熒光信號(hào)AD轉(zhuǎn)換器，用于將兩只光電倍增管的熒光信號(hào)和來
自單片機(jī)的積分開始時(shí)刻和積分窗時(shí)間進(jìn)行整合，以獲得模擬化的熒光強(qiáng)度 信號(hào)，單片機(jī)的輸入、輸出端還分別與可編程邏輯器件、延時(shí)控制器、粒子
的熒光信號(hào)AD轉(zhuǎn)換器、混合信號(hào)微處理子模塊、粒子的粒徑和粒譜信號(hào)AD 轉(zhuǎn)換器、工控機(jī)模塊電連接，用于分別設(shè)定可編程邏輯器件、延時(shí)控制器、 粒子的熒光信號(hào)AJ)轉(zhuǎn)換器、混合信號(hào)微處理子模塊、粒子的粒徑和粒譜信號(hào) AD轉(zhuǎn)換器的工作時(shí)序，并將數(shù)字化的粒子粒譜信息、粒子散射光的強(qiáng)度信息、 粒子熒光信息和熒光強(qiáng)度信息送往上位機(jī)一工控機(jī)模塊；所說工控機(jī)模塊由 存儲(chǔ)器子模塊和C:PU模塊組成，用于接收數(shù)據(jù)模塊的數(shù)據(jù)，并將其處理成直
觀的圖形數(shù)據(jù)后存儲(chǔ)和送往顯示器顯示；(b)熒光收集橢球鏡的另一個(gè)焦點(diǎn)
處與光電倍增管間的光路上置有整形透鏡組和反射鏡，其中，所說整形透鏡 組位于熒光收集橢球鏡的另一個(gè)焦點(diǎn)處，所說光電倍增管為兩只，分別為置 于所說反射鏡兩側(cè)的第一光電倍增管和第二光電倍增管。
作為氣溶膠粒子雙通道激光探測(cè)儀的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的四只步進(jìn)開關(guān)
整流器子模塊均為集成電路LT1074芯片；所述的運(yùn)放子模塊為集成電路 AD8290;所述的緩沖器子模塊為集成電路LM632;所述的單片機(jī)為微控制器 MSP430;所述的顯示器為L(zhǎng)CD顯示屏；所述的激光器為發(fā)射紅色光的二極管 激光器或氦氖激光器，紫外激光器為發(fā)射波長(zhǎng)349rnn或355mn的全固態(tài)半導(dǎo) 體激光器；所述的紫外熒光反射鏡為與整形透鏡組輸出的光路呈45度設(shè)置 的、對(duì)420 500mn波段高透、500 ~ 580mn波段全反的反射鏡。
氣溶膠粒子雙通道激光探測(cè)儀的探測(cè)方法包括觸發(fā)光學(xué)采樣部件中的激 光器發(fā)射激光和接收粒子的反射信號(hào)，特別是它是按以下步驟完成的設(shè)定 粒子進(jìn)樣部件中氣流泵的工作壓力，產(chǎn)生一個(gè)流速穩(wěn)定的待測(cè)氣流；根據(jù)傳 感器雪崩二極管兩次輸出的信號(hào)時(shí)差和強(qiáng)度，計(jì)算出氣溶膠粒子的粒徑和粒
譜分布；由傳感器雪崩二極管的第二次輸出，確定紫外激光器的觸發(fā)時(shí)刻，
再由兩只光電倍增管獲取的熒光信號(hào)來表征氣溶膠粒子的生物活性物質(zhì)
NADH和核黃素；根據(jù)數(shù)字化的氣溶膠粒子的粒徑和粒譜分布信息、生物活性 物質(zhì)NADH和核黃素的信息，將其換算成粒徑分布、某時(shí)間段內(nèi)的粒徑分布、 粒子數(shù)隨時(shí)間變化的趨勢(shì)圖，以及熒光強(qiáng)度分布，對(duì)應(yīng)兩個(gè)激發(fā)熒光波段的 粒子數(shù)量-粒徑-熒光強(qiáng)度的兩個(gè)三維圖信息，存儲(chǔ)和送往顯示器顯示。
作為氣溶膠粒子雙通道激光探測(cè)儀的探測(cè)方法的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的顯 示器為L(zhǎng)CD顯示屏。
相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的有益效果是，其一，含有相互電連接的電源模塊、氣 控模塊、探測(cè)模塊、模擬模塊、數(shù)據(jù)模塊、工控機(jī)模塊和顯示器的控制處理 部件，通過分別與粒子進(jìn)樣部件和光學(xué)釆樣部件中的兩只氣體壓力傳感器、 兩只氣流泵、激光器、紫外激光器、雪崩二極管和兩只光電倍增管的電連接， 實(shí)現(xiàn)了智能化的探測(cè)，既能探測(cè)到氣溶膠粒子的空氣動(dòng)力學(xué)尺寸和粒譜分布
信息，又能自動(dòng)地實(shí)時(shí)在線的探測(cè)到氣溶膠粒子的生物活性物質(zhì)NADH和核黃
素的信息，還能將氣溶膠粒子的空氣動(dòng)力學(xué)尺寸和粒譜分布信息以及氣溶膠 粒子的生物活性物質(zhì)NADH和核黃素的信息生成相應(yīng)的圖像；其二，控制處理
部件中的包含兩只氣控子模塊和微控制器的氣控模塊，經(jīng)其中的兩只氣控子 模塊的輸入端分接兩支錐形噴口處的兩只氣體壓力傳感器、輸出端接微控制 器，微控制器的輸出端與電源模塊中的兩只步進(jìn)開關(guān)整流器子模塊的控制端 電連接，確保了含有氣溶膠粒子的待測(cè)氣流流速的穩(wěn)定，不僅大大地提髙了 測(cè)量氣溶膠粒子空氣動(dòng)力學(xué)尺寸的精度，也極大地提升了測(cè)量氣溶膠粒子粒 譜分布的穩(wěn)定性；其三，整形透鏡組和反射鏡被置于熒光收集橢球鏡的另一 個(gè)焦點(diǎn)處與光電倍增管間的光路上，其中的整形透鏡組位于熒光收集橢球鏡 的另一個(gè)焦點(diǎn)處，光電倍增管采用兩只，分別置于反射鏡的兩側(cè)，使其除能 由熒光收集橢球鏡、整形透鏡組、反射鏡和光電倍增管立即獲得氣溶膠粒子 的成分信息之外，還能進(jìn)一步地由其區(qū)分出氣溶膠粒子是否為生物活性物質(zhì) NADH和核黃素來；其四，使用方便，易于以機(jī)動(dòng)車為平臺(tái)在實(shí)地進(jìn)行實(shí)時(shí)的 探測(cè)，大大地提髙了探測(cè)的效率；其五，探測(cè)的方法科學(xué)可行、效率高，探 測(cè)的精度和結(jié)果遠(yuǎn)好于現(xiàn)有技術(shù)。
作為有益效果的進(jìn)一步體現(xiàn)， 一是四只步進(jìn)開關(guān)整流器子模塊均為集成 電路LT1074芯片、運(yùn)放子模塊為集成電路AD8290、緩沖器子模塊為集成電 路LM632、單片機(jī)為微控制器MSP430,使得整機(jī)的體積小、重量輕、能耗低， 且基本上不需維護(hù)；二是顯示器選用LCD顯示屏，經(jīng)濟(jì)、實(shí)用，適于在野外 進(jìn)行探測(cè)工作；三是激光器和紫外激光器分別選用發(fā)紅色光的二極管激光器 或氦氖激光器和發(fā)射波長(zhǎng)349mn或355nm的全固態(tài)半導(dǎo)體激光器，使其更易
于對(duì)氣溶膠粒子尺寸和生物信息的探測(cè)；四是紫外熒光反射鏡采用與整形透 鏡組輸出的光路呈45度設(shè)置的、對(duì)420 - 500nm波段高透、500 580nm波段
全反的反射鏡，使兩只光電倍增管經(jīng)其就可直接獲得反映生物活性物質(zhì)NADH 和核黃素的光信息。


下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選方式作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。
圖l是本發(fā)明粒子進(jìn)樣部件的一種基本結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本發(fā)明光學(xué)采樣部件的一種基本結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是本發(fā)明控制處理部件的一種基本結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4是由粒子散射信號(hào)產(chǎn)生熒光信號(hào)的控制信號(hào)時(shí)序圖； 圖5是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明探測(cè)方法的一種主程序框圖。
具體實(shí)施方式
參見圖1、圖2和圖3，氣溶膠粒子雙通道激光探測(cè)儀包 括一個(gè)如圖1所示的粒子進(jìn)樣部件， 一個(gè)如圖2所示的光學(xué)采樣部件和一個(gè) 如圖3所示的控制處理部件；其中，粒子進(jìn)樣部件經(jīng)其內(nèi)含有的腔體02與光 學(xué)釆樣部件相連接，控制處理部件分別與粒子進(jìn)樣部件和光學(xué)采樣部件中的 氣體壓力傳感器U7， 18)、氣流泵(07, 15)、激光器20、紫外激光器31、 雪崩二極管41和光電倍增管(50, 51)電連接。
粒子進(jìn)樣部件的采樣管04外同軸套裝有進(jìn)氣管03和殼流管12，其中， 釆樣管04的一端為進(jìn)氣管口，該進(jìn)氣管口嵌入于進(jìn)氣管03的進(jìn)氣端口內(nèi) lOnun，釆樣管(M的另一端為直徑為0.8im的錐形噴口 01,該錐形噴口 01嵌 入于殼流管12的錐形噴口 10內(nèi)0. 75mm。殼流管12的錐形噴口 10的直徑為 lmtn。進(jìn)氣管03與殼流管12間通過管道05依次將過濾器06、氣流泵07、過 濾器08、小孔調(diào)節(jié)器09、氣體壓力傳感器17相連接。腔體02為一直徑遠(yuǎn)大 于殼流管12的空心體，它將殼流管12與出氣管13相套封連接。出氣管13 上依次串接有錐形口 11、過濾器14、氣流泵15和過濾器16。另一只氣體壓 力傳感器18置于錐形口 11處。
光學(xué)采樣部件的激光器20選用發(fā)射紅色光的二極管激光器，其光路27 上依次設(shè)置有準(zhǔn)直透鏡21、入/2波片22、負(fù)透鏡23、正透鏡24、雙折射晶 體25、負(fù)柱面鏡26、反射鏡28、窗片40、散射光收集橢球鏡44的一個(gè)焦點(diǎn) 和光東收集器43;紫外激光器31選用發(fā)射波長(zhǎng)349nm的全固態(tài)半導(dǎo)體激光 器，其光路32上依次設(shè)置有反射鏡33、正透鏡34、負(fù)柱面鏡35、反射鏡28、 窗片40、熒光收集橢球鏡42的一個(gè)焦點(diǎn)和光東收集器43;其中，反射鏡33
與反射鏡28配對(duì)設(shè)置,散射光收集橢球鏡44和熒光收集橢球鏡42均置于腔 體02內(nèi)。前述散射光收集橢球鏡44的一個(gè)焦點(diǎn)與熒光收集橢球鏡42的一個(gè) 焦點(diǎn)相重疊，即為共焦點(diǎn)。散射光收集橢球鏡44的另一個(gè)焦點(diǎn)處置有雪崩二 極管41，熒光收集橢球鏡42的另一個(gè)焦點(diǎn)處置有整形透鏡組(45, 46 )。該 整形透鏡組(45, 46 )之后的光路上依次置有帶通濾光片47和反射鏡48， 其中，反射鏡48為與整形透鏡組(45, 46 )輸出的光路呈45度設(shè)置、且對(duì) 420 500nm波段髙透、500 ~ 580mn波段全反，反射鏡48的反射和透射光路 上分別置有光電倍增管50和光電倍增管51。位于散射光收集橢球鏡44和熒 光收集橢球鏡42的共焦點(diǎn)處置有噴氣方向穿過平行的兩束光路27和光路 32、且與光路(27, 32 )的傳輸方向相垂直的粒子進(jìn)樣部件中的錐形噴口 01。 控制處理部件含有相互電連接的電源模塊63、氣控模塊64、探測(cè)模塊 65、模擬模塊66和數(shù)據(jù)模塊67以及工控機(jī)模塊61和與其電連接的顯示器 62，用于向所有的部件提供電力并根據(jù)錐形噴口 (10, 01)的流速確定氣流 泵(07, 15)的泵壓，以及根據(jù)雪崩二極管41的兩次輸出來獲得氣溶膠粒子
的空氣動(dòng)力學(xué)尺寸和粒譜分布及啟動(dòng)紫外激光器31工作，進(jìn)而由光電倍增管 (50， 51)獲取的熒光信號(hào)得到氣溶膠粒子的生物信息，并經(jīng)顯示器62顯示 出來，其構(gòu)成如下
電源模塊63包含開關(guān)電源子模塊631和四只步進(jìn)開關(guān)整流器子模塊 (632, 633， 634， 635 )，其中，開關(guān)電源子模塊631的輸入端與巿電電連接、 輸出端分接四只步進(jìn)開關(guān)整流器子模塊(632， 633, 634, 635 )的輸入端， 用于將交流220v轉(zhuǎn)化為直流24v，步進(jìn)開關(guān)整流器子模塊(632， 633 )的輸 出端分接后續(xù)的所有模塊，用于分別向其提供士5V、 士15V的電源，步進(jìn)開關(guān) 整流器子模塊(634， 635 )的輸出端分接氣流泵(07， 15)，用于向其提供電 源。四只步進(jìn)開關(guān)整流器子模塊(632， 633， 634, 635 )均選用集成電路LTIO74 芯片。
氣控模塊64包含兩只氣控子模塊(641, 642 )和微控制器643，其中， 氣控子模塊(641， 642 )的輸入端分接氣體壓力傳感器(l7， 18,)、輸出端 接微控制器643，用于將錐形噴口 (10， 01)處的壓差值送往微控制器643; 微控制器643的輸出端與步進(jìn)開關(guān)整流器子模塊(634， 635 )的控制端電連 接，用于控制步進(jìn)開關(guān)整流器子模塊(634， 635 )的輸出，以維持氣流壓差 的恒定。
探測(cè)模塊65包含運(yùn)放子模塊651和緩沖器子模塊652，其中，運(yùn)放子模 塊651選用集成電路AD8290，緩沖器子模塊652選用集成電路LM6321;集成 電路AD8290的輸入端與雪崩二極管41的輸出端電連接、輸出端與集成電路 LM6321電連接，用于將獲取的粒子信號(hào)供后續(xù)的模塊處理。
模擬模塊66包含前放子模塊661、延控子模塊662、比例放大器663、 帶通濾波器及加法比較器666、比例放大器664、帶通濾波器及差分比較器 667、比例放大器665、帶通濾波器及嵌位延遲比較器668,其中，前放子模 塊661與延控子模塊662相串接，其輸入端與探測(cè)模塊65的緩沖器子模塊 652電連接、輸出端分接三路，第--路為比例放大器663與帶通濾波器及加 法比較器666串接，用于輸出粒子的和信號(hào)，第二路為比例放大器664與帶 通濾波器及差分比較器667串接，以產(chǎn)生粒子的差分信號(hào)，第三路為比例放 大器665與帶通濾波器及嵌位延遲比較器668串接，以輸出粒子散射光的強(qiáng) 度信號(hào)。
數(shù)據(jù)模塊67包含時(shí)鐘控制器6'71、脈沖計(jì)數(shù)器672、可編程邏輯器件673、
延時(shí)控制器674、單片機(jī)675、 AD轉(zhuǎn)換器676、混合信號(hào)微處理子模塊677、
AD轉(zhuǎn)換器678，其中，脈沖計(jì)數(shù)器672的輸入端分接模擬模塊66的帶通濾波
器及加法比較器666和帶通濾波器及差分比較器667的輸出端以及時(shí)鐘控制
器671、輸出端接相串接的可編程邏輯器件673與延時(shí)控制器674,用于由和
信號(hào)、差分信號(hào)和時(shí)鐘脈沖數(shù)而依次獲得粒譜數(shù)字信號(hào)、粒子飛行時(shí)間和延
時(shí)脈沖，以觸發(fā)紫外激光電源30工作。AD轉(zhuǎn)換器678的輸入端與模擬模塊
66的帶通濾波器及嵌位延遲比較器668的輸出端相接、輸出端接單片機(jī)675，
用于將模擬化的粒子散射光的強(qiáng)度信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字化信號(hào)后送至單片機(jī) 675?；旌闲盘?hào)微處理子模塊677的輸入端分接兩只前置放大器(52, 53 )和
單片機(jī)675、輸出端接AD轉(zhuǎn)換器676,用于將兩只光電倍增管(50, 51)的 熒光信號(hào)和來自單片機(jī)675的積分開始時(shí)刻和積分窗時(shí)間進(jìn)行整合，以獲得 模擬化的熒光強(qiáng)度信號(hào)。單片機(jī)675的輸入、輸出端還分別與可編程邏輯器 件673、延時(shí)控制器674、 AD轉(zhuǎn)換器676、混合信號(hào)微處理子模塊6W、 AD
轉(zhuǎn)換器678、工控機(jī)模塊61電連接，用于分別設(shè)定可編程邏輯器件673、延 時(shí)控制器674、 AD轉(zhuǎn)換器676、混合信號(hào)微處理子模塊677、 AD轉(zhuǎn)換器678
的工作時(shí)序，并將數(shù)字化的粒子粒譜信息、粒子散射光的強(qiáng)度信息、粒子熒 光信息和熒光強(qiáng)度信息送往上位機(jī)一工控機(jī)模塊61。單片機(jī)675選用徽控制 器MSP430。
工控機(jī)模塊61由存儲(chǔ)器子模塊611和CPU模塊612組成，用于接收數(shù)據(jù) 模塊67的數(shù)據(jù)，并將其處理成直觀的圖形數(shù)據(jù)后存儲(chǔ)和送往顯示器62顯示。 顯示器62選用LCD顯示屏。
參見圖l、圖2、圖3、圖4和圖5，氣溶膠粒子雙通道激光探測(cè)儀及其 探測(cè)方法的工作如下，其中，探測(cè)儀的工作過程為待測(cè)氣體在氣流泵(07， 15)的作用下，分別經(jīng)進(jìn)氣管03和采樣管04被吸入粒子進(jìn)樣部件，其中， 由進(jìn)氣管03進(jìn)入的待測(cè)氣體經(jīng)過過濾器06和過濾器08后變成純凈的氣體， 再由小孔調(diào)節(jié)器09的限制和氣體壓力傳感器17的監(jiān)測(cè)，變?yōu)樗枰臍鈮?和氣流送往殼流管12。由采樣管0'4進(jìn)入的待測(cè)氣體在腔體02處的90mmHg 負(fù)壓的吸引下，自釆樣管04的錐形噴口 Ol噴出，其流速由氣體壓力傳感器 18監(jiān)測(cè)。含有氣溶膠粒子的待測(cè)氣體剛噴出錐形噴口 01,還未來得及擴(kuò)散就 又在殼流管12中的純凈氣體的包裹下由殼流管12的錐形噴口 IO噴出，從而 在腔體02中形成一雙層氣流柱。該雙層氣流柱流經(jīng)光學(xué)采樣部件的光路(27， 32)后，經(jīng)由置于腔體02內(nèi)的出氣管錐形口 ll被出氣管13吸出。
作為激光器20的二極管激光器發(fā)射出的線偏振激光東沿著光路27先經(jīng) 準(zhǔn)直透鏡21后，形成發(fā)散角較小的均勻光束；此光束再經(jīng)入/2波片22被變 換成圓偏振光。之后，該圓偏振光先經(jīng)負(fù)透鏡23和正透鏡24聚焦；再經(jīng)雙 折射鏡25將其分成焦斑直徑均為60pm、間距為80nm的兩束平行光；后由負(fù) 柱面鏡26將這兩東平行光均在其光軸的與噴嘴噴氣方向相垂直的徑向上被 拉伸擴(kuò)展，而各自形成橫截面為長(zhǎng)軸1mm、短軸60nin的扁橢圓形的高斯光東。 作為紫外激光器31的全固態(tài)半導(dǎo)體激光器發(fā)出的紫外激光束由反射鏡33反 射后經(jīng)正透鏡34聚焦，其焦點(diǎn)位于噴嘴01處的二極管激光東的焦點(diǎn)后方 lmm，焦斑直徑為60)tim，由負(fù)柱面鏡35將紫外激光東在其光軸的與噴嘴噴氣 方向相垂直的徑向上被拉伸擴(kuò)展，形成橫截面為長(zhǎng)軸lmm、短軸6(Him的扁橢
圓形的高斯光東。由二極管激光束變換成的兩束平行的扁橢圓形高斯光束和 由紫外激光東變換成的扁橢圓形高斯光束在分別射向雪崩二極管41和光電
倍增管(50， 51)的途中，經(jīng)過散射光收集橢球鏡44和熒光收集橢球鏡42 的共焦點(diǎn)處，并與置于此焦點(diǎn)處的噴嘴01中噴出的氣溶膠粒子相遇，由氣溶 膠粒子將其散射；位于散射光收集橢球鏡44另 一焦點(diǎn)處的雪崩二極管41將 會(huì)先后兩次收集到每個(gè)氣溶膠粒子的散射光，并交由控制處理部件根據(jù)其輸 出信號(hào)的強(qiáng)弱和兩次相同強(qiáng)度信號(hào)間的時(shí)差來獲得該氣溶膠粒子的確切尺寸 以及全部氣溶膠粒子的個(gè)數(shù)和濃度分布狀況；而位于熒光收集橢球鏡42另一 焦點(diǎn)處的整形透鏡組(45, 46 )和其后的光路上依次置有的帶通濾光片47、 反射鏡48和光電倍增管(50, 51),將于雪崩二極管41收集每個(gè)氣溶膠粒子
散射光之后收集到每個(gè)氣溶膠粒子的熒光，并將其整形為平行光束，經(jīng)帶通 濾光片47后，再經(jīng)過鍍有不同波長(zhǎng)膜層的反射鏡48,獲得高透420 - 500mn
波段、全反500 ~ 580mn波段的熒光，相應(yīng)波段的熒光分別被光電倍增管(50, 51)所接收，光電倍增管(50， 51)接收到熒光信號(hào)后再經(jīng)前置放大器(52， 53)放大，并交由控制處理部件根據(jù)其輸出的信號(hào)來獲知相應(yīng)的成分。最后， 這三束扁橢圓形高斯光東均由光東收集器43吸收。
來自雪崩二極管41的氣溶膠粒子弱信號(hào)，先經(jīng)運(yùn)放子模塊651、緩沖器 子模塊652,再經(jīng)前放子模塊661放大后得到信號(hào)A (雙峰信號(hào))。之后，進(jìn) 入延控子模塊662產(chǎn)生信號(hào)B ( 300ns延時(shí)信號(hào))。然后分為三路，分別產(chǎn)生 信號(hào)C (和信號(hào))、信號(hào)D (差分信號(hào))和信號(hào)E (門控信號(hào))。信號(hào)E的實(shí)現(xiàn) 電路由比例放大器663、帶通濾波器及加法比較器666組成；其工作過程是 將來自前放子模塊661的信號(hào)A與經(jīng)過300ns延時(shí)的信號(hào)B同時(shí)送入比例放 大器663進(jìn)行求和，其輸出信號(hào)為一中間略帶凹陷的信號(hào)C，此信號(hào)C經(jīng)帶 通濾波器及加法比較器666進(jìn)行比較，帶通濾波器及加法比較器666的另一端 輸入一固定值信號(hào)，稱為閩值信號(hào)VO，通常設(shè)為100mV,當(dāng)輸入信號(hào)小于闊 值信號(hào)時(shí)，帶通濾波器及加法比較器666輸出為低電平，當(dāng)輸入信號(hào)大于閩 值時(shí)，帶通濾波器及加法比較器666輸出為高電平。通常將該信號(hào)稱為E(門
控信號(hào))，它的寬度相應(yīng)于測(cè)量粒子穿過整個(gè)散射光測(cè)量區(qū)的時(shí)間，這一信號(hào) 輸出給脈沖計(jì)數(shù)器672,用于控制飛行時(shí)間。信號(hào)D是來自前放子模塊661
的信號(hào)A與經(jīng)過300ns延時(shí)的信號(hào)B分別送入一比例放大器664的反向端和 同相端，比例放大器664輸出為兩信號(hào)之差所得。該信號(hào)D經(jīng)過帶通濾波器 及差分比較器667進(jìn)行過零比較，當(dāng)信號(hào)由正向負(fù)過零時(shí)，帶通濾波器及差 分比較器667輸出由正向負(fù)的負(fù)跳變。由于在正常情況下，信號(hào)有兩個(gè)由正
向負(fù)的過零，故有兩個(gè)負(fù)跳變，這兩個(gè)負(fù)跳變之間的間隔就是粒子在兩光斑 之間的飛行時(shí)間，通常將這一信號(hào)叫做F(數(shù)字差分信號(hào))，該信號(hào)F被送往 脈沖計(jì)數(shù)器672，用于觸發(fā)可編程邏輯器件673。整個(gè)控制處理部件在500MHz 的時(shí)鐘控制器671下工作，它監(jiān)視E信號(hào)(門控信號(hào))，當(dāng)E信號(hào)有效時(shí)，便 對(duì)信號(hào)F (數(shù)字差分信號(hào))進(jìn)行計(jì)數(shù)。當(dāng)?shù)谝粋€(gè)F信號(hào)到來時(shí)，啟動(dòng)脈沖計(jì) 數(shù)器672,當(dāng)在E信號(hào)(門控信號(hào))有效期間，第二個(gè)F信號(hào)關(guān)閉脈沖計(jì)數(shù)器 672。只有在E信號(hào)有效期間，信號(hào)F數(shù)量為2，且脈沖計(jì)數(shù)器672沒有溢出 的情況下，為一個(gè)粒子計(jì)數(shù)，在F信號(hào)兩個(gè)下降沿時(shí)間為該粒子的飛行時(shí)間， 且在F信號(hào)的第二個(gè)下降沿時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)G (計(jì)時(shí)起始信號(hào))。該信號(hào)G 作為延時(shí)觸發(fā)紫外激光器31信號(hào)的起始信號(hào)，再經(jīng)過與已標(biāo)定后不同大小粒 徑的粒子對(duì)應(yīng)不同的延時(shí)，由延時(shí)控制器674產(chǎn)生信號(hào)H(觸發(fā)紫外激光器31 信號(hào))，其寬度為100ns。在紫外激光器31觸發(fā)脈沖后的一定時(shí)刻產(chǎn)生一個(gè) 信號(hào)K釆集熒光門信號(hào))，其門寬設(shè)為100 - 200ns,使得兩只光電倍增管(50， 51)接收的信號(hào)J (熒光脈沖信號(hào))處在信號(hào)I的中心，這樣就可屏蔽了電的 干擾，還兼顧了激光脈沖產(chǎn)生時(shí)刻相對(duì)于觸發(fā)脈沖的漂移。所測(cè)得的信號(hào)J 由后續(xù)電路進(jìn)行數(shù)字化處理。
探測(cè)方法的工作流程為對(duì)氣溶膠粒子雙通道激光探測(cè)儀通電后，控制 處理部件中的單片機(jī)給其自有的功能部件和內(nèi)存中駐有的各個(gè)子程序，以及
氣控模塊的微控制器等串口預(yù)置初始值，即設(shè)定其初始工作狀態(tài)(步驟iio)。
之后，單片機(jī)在步驟120設(shè)定粒子進(jìn)樣部件中的兩只氣流泵的工作壓力，并 啟動(dòng)其運(yùn)轉(zhuǎn)，以產(chǎn)生一個(gè)流速穩(wěn)定的待測(cè)氣流。然后，在步驟130等待兩只 氣流泵分別輸出的純凈氣體和待測(cè)氣體的流速穩(wěn)定。接著，啟動(dòng)激光器工作 (步驟140),并等待粒子信號(hào)(步驟150)。在步驟160根據(jù)雪崩二極管兩次
輸出的信號(hào)時(shí)差和強(qiáng)度，計(jì)算出氣溶膠粒子的粒徑和粒譜分布信息。之后， 由雪崩二極管的第二次輸出，確定紫外激光器的觸發(fā)時(shí)刻，并觸發(fā)紫外激光
器工作(步驟170)。若有熒光信號(hào)(步驟180)，則由兩只光電倍增管釆集熒 光信號(hào)來表征氣溶膠粒子的生物活性物質(zhì)NADH和核黃素，以獲得生物信息 (步驟190);并將生物信息轉(zhuǎn)換成熒光強(qiáng)度分布，對(duì)應(yīng)兩個(gè)激發(fā)熒光波段的 粒子數(shù)量-粒徑-熒光強(qiáng)度的兩個(gè)三維圖(步驟200 )。若無熒光信號(hào)，則轉(zhuǎn) 步驟210。在步驟210，將粒子信息轉(zhuǎn)換成粒徑分布、某時(shí)間段內(nèi)的粒徑分布、 粒子數(shù)隨時(shí)間變化的趨勢(shì)圖。并送往LCD顯示屏顯示和存儲(chǔ)器存儲(chǔ)(步驟 220 )。之后，詢問是否繼續(xù)探測(cè)，若是，則轉(zhuǎn)向步驟150;若否，則于步驟 240結(jié)束。
顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明的氣溶膠粒子雙通道激光探測(cè)儀 及其探測(cè)方法進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘 若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)， 則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種氣溶膠粒子雙通道激光探測(cè)儀，包括經(jīng)其中的腔體(02)與光學(xué)采樣部件相連接的粒子進(jìn)樣部件，所說粒子進(jìn)樣部件的腔體(02)的一端置有帶錐形噴口(10)的殼流管(12)、另一端連接有出氣管(13)，其中，殼流管(12)內(nèi)同軸置有帶錐形噴口(01)的采樣管(04)，殼流管(12)和出氣管(13)分別串接有氣流泵(07，15)，所說光學(xué)采樣部件的散射光收集橢球鏡(44)和熒光收集橢球鏡(42)均位于腔體(02)中，其中，散射光收集橢球鏡(44)的一個(gè)焦點(diǎn)位于依次設(shè)置有λ/2波片(22)、雙折射晶體(25)、負(fù)柱面鏡(26)的激光器(20)的光路(27)上，熒光收集橢球鏡(42)的一個(gè)焦點(diǎn)位于設(shè)置有負(fù)柱面鏡(35)的紫外激光器(31)的光路(32)上，且散射光收集橢球鏡(44)的一個(gè)焦點(diǎn)和熒光收集橢球鏡(42)的一個(gè)焦點(diǎn)為共焦點(diǎn)，噴口(01)位于該共焦點(diǎn)處，其噴氣方向?yàn)榇┻^平行的兩束光路(27)和光路(32)，散射光收集橢球鏡(44)的另一個(gè)焦點(diǎn)處置有雪崩二極管(41)，熒光收集橢球鏡(42)的另一個(gè)焦點(diǎn)處置有光電倍增管，其特征在于(a)所說激光探測(cè)儀還包括分別與氣體壓力傳感器(17，18)、氣流泵(07，15)、激光器(20)、紫外激光器(31)、雪崩二極管(41)和光電倍增管(50，51)電連接的控制處理部件，所說控制處理部件含有相互電連接的電源模塊(63)、氣控模塊(64)、探測(cè)模塊(65)、模擬模塊(66)和數(shù)據(jù)模塊(67)以及工控機(jī)模塊(61)和與其電連接的顯示器(62)，用于向所有的部件提供電力并根據(jù)錐形噴口(10，01)的流速確定氣流泵(07，15)的泵壓，以及根據(jù)雪崩二極管(41)的兩次輸出來獲得氣溶膠粒子的空氣動(dòng)力學(xué)尺寸和粒譜分布及啟動(dòng)紫外激光器(31)工作，進(jìn)而由光電倍增管(50，51)獲取的熒光信號(hào)得到氣溶膠粒子的生物信息，并經(jīng)顯示器(62)顯示出來，其中，所說電源模塊(63)包含開關(guān)電源子模塊(631)和四只步進(jìn)開關(guān)整流器子模塊(632，633，634，635)，其中，開關(guān)電源子模塊(631)的輸入端與市電電連接、輸出端分接四只步進(jìn)開關(guān)整流器子模塊(632，633，634，635)的輸入端，用于將交流220v轉(zhuǎn)化為直流24v，步進(jìn)開關(guān)整流器子模塊(632，633)的輸出端分接后續(xù)的所有模塊，用于分別向其提供±5V、±15V的電源，步進(jìn)開關(guān)整流器子模塊(634，635)的輸出端分接氣流泵(07，15)，用于向其提供電源；所說氣控模塊(64)包含兩只氣控子模塊(641，642)和微控制器(643)，其中，氣控子模塊(641，642)的輸入端分接氣體壓力傳感器(17，18)、輸出端接微控制器(643)，用于將錐形噴口(10，01)處的壓差值送往微控制器(643)，微控制器(643)的輸出端與步進(jìn)開關(guān)整流器子模塊(634，635)的控制端電連接，用于控制步進(jìn)開關(guān)整流器子模塊(634，635)的輸出，以維持氣流壓差的恒定；所說探測(cè)模塊(65)包含運(yùn)放子模塊(651)和緩沖器子模塊(652)，其中，運(yùn)放子模塊(651)的輸入端與雪崩二極管(41)的輸出端電連接、輸出端與緩沖器子模塊(652)電連接，用于將獲取的粒子信號(hào)供后續(xù)的模塊處理；所說模擬模塊(66)包含前放子模塊(661)、延控子模塊(662)、比例放大器(663)、帶通濾波器及加法比較器(666)、比例放大器(664)、帶通濾波器及差分比較器(667)、比例放大器(665)、帶通濾波器及嵌位延遲比較器(668)，其中，前放子模塊(661)與延控子模塊(662)相串接，其輸入端與探測(cè)模塊(65)的緩沖器子模塊(652)電連接、輸出端分接三路，第一路為比例放大器(663)與帶通濾波器及加法比較器(666)串接，用于輸出粒子的和信號(hào)，第二路為比例放大器(664)與帶通濾波器及差分比較器(667)串接，以產(chǎn)生粒子的差分信號(hào)，第三路為比例放大器(665)與帶通濾波器及嵌位延遲比較器(668)串接，以輸出粒子散射光的強(qiáng)度信號(hào)；所說數(shù)據(jù)模塊(67)包含時(shí)鐘控制器(671)、脈沖計(jì)數(shù)器(672)、可編程邏輯器件(673)、延時(shí)控制器(674)、單片機(jī)(675)、AD轉(zhuǎn)換器(676)、混合信號(hào)微處理子模塊(677)、AD轉(zhuǎn)換器(678)，其中，脈沖計(jì)數(shù)器(672)的輸入端分接模擬模塊(66)的帶通濾波器及加法比較器(666)和帶通濾波器及差分比較器(667)的輸出端以及時(shí)鐘控制器(671)、輸出端接相串接的可編程邏輯器件(673)與延時(shí)控制器(674)，用于由和信號(hào)、差分信號(hào)和時(shí)鐘脈沖數(shù)而依次獲得粒譜數(shù)字信號(hào)、粒子飛行時(shí)間和延時(shí)脈沖，以觸發(fā)紫外激光電源(30)工作，AD轉(zhuǎn)換器(678)的輸入端與模擬模塊(66)的帶通濾波器及嵌位延遲比較器(668)的輸出端相接、輸出端接單片機(jī)(675)，用于將模擬化的粒子散射光的強(qiáng)度信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字化信號(hào)后送至單片機(jī)(675)，混合信號(hào)微處理子模塊(677)的輸入端分接兩只前置放大器(52，53)和單片機(jī)(675)、輸出端接AD轉(zhuǎn)換器(676)，用于將兩只光電倍增管(50，51)的熒光信號(hào)和來自單片機(jī)(675)的積分開始時(shí)刻和積分窗時(shí)間進(jìn)行整合，以獲得模擬化的熒光強(qiáng)度信號(hào)，單片機(jī)(675)的輸入、輸出端還分別與可編程邏輯器件(673)、延時(shí)控制器(674)、AD轉(zhuǎn)換器(676)、混合信號(hào)微處理子模塊(677)、AD轉(zhuǎn)換器(678)、工控機(jī)模塊(61)電連接，用于分別設(shè)定可編程邏輯器件(673)、延時(shí)控制器(674)、AD轉(zhuǎn)換器(676)、混合信號(hào)微處理子模塊(677)、AD轉(zhuǎn)換器(678)的工作時(shí)序，并將數(shù)字化的粒子粒譜信息、粒子散射光的強(qiáng)度信息、粒子熒光信息和熒光強(qiáng)度信息送往上位機(jī)-工控機(jī)模塊(61)；所說工控機(jī)模塊(61)由存儲(chǔ)器子模塊(611)和CPU模塊(612)組成，用于接收數(shù)據(jù)模塊(67)的數(shù)據(jù)，并將其處理成直觀的圖形數(shù)據(jù)后存儲(chǔ)和送往顯示器(62)顯示；(b)熒光收集橢球鏡(42)的另一個(gè)焦點(diǎn)處與光電倍增管間的光路上置有整形透鏡組(45，46)和反射鏡(48)，其中，所說整形透鏡組(45，46)位于熒光收集橢球鏡(42)的另一個(gè)焦點(diǎn)處，所說光電倍增管為兩只，分別為置于所說反射鏡(48)兩側(cè)的光電倍增管(50)和光電倍增管(51)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣溶膠粒子雙通道激光探測(cè)儀，其特征是步進(jìn) 開關(guān)整流器子模塊(632, 633， 634, 635 )為集成電路LT1074芯片。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣溶膠粒子雙通道激光探測(cè)儀，其特征是運(yùn)放 子模塊(651)為集成電路AD8290。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣溶膠粒子雙通道激光探測(cè)儀，其特征是緩沖 器子模塊(652 )為集成電路LM6321。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣溶膠粒子雙通道激光探測(cè)儀，其特征是單片 機(jī)(675 )為微控制器MSP430。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣溶膠粒子雙通道激光探測(cè)儀，其特征是顯示器(62)為L(zhǎng)CD顯示屏。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣溶膠粒子雙通道激光探測(cè)儀，其特征是激光器(20)為發(fā)射紅色光的二極管激光器或氦氖激光器，紫外激光器(31)為發(fā)射波長(zhǎng)349nm或355nm的全固態(tài)半導(dǎo)體激光器。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣溶膠粒子雙通道激光探測(cè)儀，其特征是反射鏡(48)為與整形透鏡組(45， 46)輸出的光路呈45度設(shè)置的、對(duì)420 500nm 波段高透、500 580mn波段全反的反射鏡。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣溶膠粒子雙通道激光探測(cè)儀的探測(cè)方法，包 括觸發(fā)光學(xué)釆樣部件中的激光器發(fā)射激光和接收粒子的反射信號(hào)，其特征在于所說方法包含以下步驟設(shè)定粒子進(jìn)樣部件中氣流泵的工作壓力，產(chǎn)生一個(gè)流速穩(wěn)定的待測(cè)氣流； 根據(jù)傳感器雪崩二極管兩次輸出的信號(hào)時(shí)差和強(qiáng)度，計(jì)算出氣溶膠粒子的粒徑和粒譜分布；由傳感器雪崩二極管的第二次輸出，確定紫外激光器的觸發(fā)時(shí)刻，再由兩只光電倍增管獲取的熒光信號(hào)來表征氣溶膠粒子的生物活性物質(zhì)NADH和核黃素；根據(jù)數(shù)字化的氣溶膠粒子的粒徑和粒譜分布信息、生物活性物質(zhì)NADH 和核黃素的信息，將其換算成粒徑分布、某時(shí)間段內(nèi)的粒徑分布、粒子數(shù)隨 時(shí)間變化的趨勢(shì)圖，以及熒光強(qiáng)度分布，對(duì)應(yīng)兩個(gè)激發(fā)熒光波段的粒子數(shù)量 -粒徑-熒光強(qiáng)度的兩個(gè)三維圖信息，存儲(chǔ)和送往顯示器顯示。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的氣溶膠粒子雙通道激光探測(cè)儀的探測(cè)方法， 其特征是顯示器為L(zhǎng)CD顯示屏。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種氣溶膠粒子雙通道激光探測(cè)儀及其探測(cè)方法。探測(cè)儀包括相連接的粒子進(jìn)樣部件、光學(xué)采樣部件和分別與氣體壓力傳感器(17，18)、氣流泵(07，15)、激光器(20)、紫外激光器(31)、雪崩二極管(41)和光電倍增管(50，51)電連接的含有電源模塊(63)、氣控模塊(64)、探測(cè)模塊(65)、模擬模塊(66)、數(shù)據(jù)模塊(67)、工控機(jī)模塊(61)和顯示器(62)的控制處理部件(60)；方法為設(shè)定氣流泵工作壓力，根據(jù)雪崩二極管兩次輸出的信號(hào)時(shí)差和強(qiáng)度，以及光電倍增管的熒光信號(hào)，獲得氣溶膠粒子的粒徑和粒譜分布信息、生物活性物質(zhì)和核黃素信息并生成相應(yīng)的圖像后，存儲(chǔ)和送往顯示器顯示。它可用于大氣中氣溶膠粒子的實(shí)時(shí)在線檢測(cè)。
文檔編號(hào)G01N15/02GK101173886SQ20061009754
公開日2008年5月7日 申請(qǐng)日期2006年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月3日
發(fā)明者張為俊, 黎 方, 鄭海洋 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院安徽光學(xué)精密機(jī)械研究所