本發(fā)明涉及氣溶膠質(zhì)譜分析，更具體地說，它涉及一種氣溶膠質(zhì)量濃度計(jì)算方法、裝置、介質(zhì)及計(jì)算機(jī)設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、源解析(source?apportionment)是指通過各種科學(xué)方法和技術(shù)來確定大氣污染物(如氣溶膠、顆粒物、氣態(tài)污染物等)的來源及其相對貢獻(xiàn)。氣溶膠中同種物質(zhì)顆粒的粒徑不同主要是由于形成和演變過程中的各種物理和化學(xué)因素。以硝酸鹽氣溶膠(nitrateaerosol)為例，來自汽車尾氣的氮氧化物(nox)氧化生成硝酸鹽顆粒，通常粒徑較小，多在0.1至1微米之間。來自農(nóng)業(yè)施肥過程中釋放的氨氣與大氣中的酸性物質(zhì)反應(yīng)生成硝酸鹽顆粒，粒徑可能更大，多在1至5微米之間。因此通過分析氣溶膠中某種物質(zhì)顆粒的粒徑分布就能夠計(jì)算出該物質(zhì)的主要來源，進(jìn)而為制定相應(yīng)的控制措施(如機(jī)動車限行、燃煤改造、工業(yè)排放控制等)提供了重要依據(jù)。

2、綜上所述，從氣溶膠中獲取各種顆粒真實(shí)的粒徑分布，對環(huán)境污染的分析有重要的意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種氣溶膠質(zhì)量濃度計(jì)算方法、裝置、介質(zhì)及計(jì)算機(jī)設(shè)備，以克服現(xiàn)有的技術(shù)中存在的難以從氣溶膠中獲取真實(shí)的粒徑分布的缺陷。

2、本發(fā)明的上述技術(shù)目的是通過以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)的：一種氣溶膠質(zhì)量濃度計(jì)算方法，應(yīng)用于單顆粒氣溶膠質(zhì)譜儀源解析設(shè)備，所述源解析設(shè)備包括：進(jìn)樣模塊、測徑模塊及質(zhì)譜模塊；所述質(zhì)量濃度計(jì)算方法具體包括：

3、在使用所述進(jìn)樣模塊將氣溶膠樣本聚焦為顆粒束后，接收所述顆粒束中的進(jìn)樣顆粒到達(dá)所述測徑模塊的第一位置所產(chǎn)生的雙峰測徑信號，其中，所述雙峰測徑信號由測徑模塊中的第一激光單元照射到達(dá)第一位置的進(jìn)樣顆粒后生成；

4、使用所述質(zhì)譜模塊對所述進(jìn)樣顆粒進(jìn)行分析得到質(zhì)譜數(shù)據(jù)；

5、基于所述質(zhì)譜數(shù)據(jù)，計(jì)算單類別顆粒的原始源解析分布；利用所述雙峰測徑信號，對所述原始源解析分布進(jìn)行數(shù)量校正得到單類別顆粒的真實(shí)源解析分布；

6、基于所述真實(shí)源解析分布，計(jì)算單類別顆粒的質(zhì)量濃度。

7、在一個(gè)實(shí)施例中，所述第一激光單元生成的激光為兩束平行激光；所述接收所述顆粒束中的進(jìn)樣顆粒到達(dá)所述測徑模塊的第一位置所產(chǎn)生的雙峰測徑信號，具體包括：分別接收各個(gè)所述進(jìn)樣顆粒依次經(jīng)過兩束平行激光所產(chǎn)生的兩個(gè)第一光信號，基于兩個(gè)所述第一光信號的時(shí)間差生成雙峰測徑信號。

8、在一個(gè)實(shí)施例中，所述基于所述質(zhì)譜數(shù)據(jù)，計(jì)算單類別顆粒的原始源解析分布，具體包括：基于所述質(zhì)譜數(shù)據(jù)，分別確定每一個(gè)被電離的進(jìn)樣顆粒的顆粒類型，以及各個(gè)顆粒類型對應(yīng)的顆粒數(shù)量；基于質(zhì)譜數(shù)據(jù)中進(jìn)樣顆粒的顆粒類型以及各個(gè)顆粒類型對應(yīng)的顆粒數(shù)量，確定各個(gè)單類別顆粒的原始源解析分布；所述原始源解析分布具體為所述單類別顆粒在各個(gè)粒徑段范圍內(nèi)的數(shù)量。

9、在一個(gè)實(shí)施例中，所述利用所述雙峰測徑信號，對所述原始源解析分布進(jìn)行數(shù)量校正得到單類別顆粒的真實(shí)源解析分布，具體包括：基于所述雙峰測徑信號以及所述質(zhì)譜數(shù)據(jù)計(jì)算各個(gè)粒徑段范圍中的統(tǒng)計(jì)效率；計(jì)算所述原始源解析分布的各個(gè)顆粒類型在各個(gè)粒徑段中的目標(biāo)數(shù)量與該粒徑段對應(yīng)的統(tǒng)計(jì)效率的比值，得到真實(shí)源解析分布。

10、在一個(gè)實(shí)施例中，所述基于所述雙峰測徑信號以及所述質(zhì)譜數(shù)據(jù)計(jì)算各個(gè)粒徑段范圍中的統(tǒng)計(jì)效率，具體包括：基于所述雙峰測徑信號之間的時(shí)間差，生成所述進(jìn)樣顆粒對應(yīng)的雙峰粒徑分布；基于所述質(zhì)譜數(shù)據(jù)中的顆粒信息以及所述雙峰測徑分布，生成質(zhì)譜粒徑分布；基于所述雙峰測徑分布以及質(zhì)譜粒徑分布，計(jì)算各個(gè)粒徑段范圍內(nèi)的統(tǒng)計(jì)效率。

11、在一個(gè)實(shí)施例中，所述使用所述質(zhì)譜模塊對所述進(jìn)樣顆粒進(jìn)行分析得到質(zhì)譜數(shù)據(jù)，具體包括：基于兩個(gè)所述第一光信號的時(shí)間差以及兩束平行激光之間的距離，計(jì)算進(jìn)樣顆粒的飛行速度；基于進(jìn)樣顆粒的飛行速度，計(jì)算進(jìn)樣顆粒到達(dá)電離位置的電離時(shí)刻；根據(jù)所述電離時(shí)刻，發(fā)射電離激光對所述進(jìn)樣顆粒進(jìn)行電離生成離子，測量所述離子的質(zhì)荷比，得到所述進(jìn)樣顆粒的質(zhì)譜數(shù)據(jù)。

12、在一個(gè)實(shí)施例中，所述基于所述真實(shí)源解析分布，計(jì)算單類別顆粒的質(zhì)量濃度，具體包括：基于所述真實(shí)源解析分布，對所述氣溶膠樣本進(jìn)行定量分析，得到在所有粒徑段范圍內(nèi)任意一物質(zhì)所對應(yīng)的真實(shí)質(zhì)量濃度ρn_mj、在任意一粒徑段范圍內(nèi)的所有物質(zhì)所對應(yīng)的真實(shí)質(zhì)量濃度ρn_di以及在所有粒徑段范圍內(nèi)所有物質(zhì)對應(yīng)的總質(zhì)量濃度ρn。

13、一種氣溶膠質(zhì)量濃度計(jì)算裝置，所述源解析裝置具體包括：

14、光信號接收模塊：在使用所述進(jìn)樣模塊將氣溶膠樣本聚焦為顆粒束后，接收所述顆粒束中的進(jìn)樣顆粒到達(dá)所述測徑模塊的第一位置所產(chǎn)生的雙峰測徑信號，其中，所述雙峰測徑信號由測徑模塊中的第一激光單元照射到達(dá)第一位置的進(jìn)樣顆粒后生成；

15、質(zhì)譜分析模塊：用于使用所述質(zhì)譜模塊對所述進(jìn)樣顆粒進(jìn)行分析得到質(zhì)譜數(shù)據(jù)；

16、源解析計(jì)算校正模塊：用于基于所述質(zhì)譜數(shù)據(jù)，計(jì)算單類別顆粒的原始源解析分布，利用所述雙峰測徑信號，對所述原始源解析分布進(jìn)行數(shù)量校正得到單類別顆粒的真實(shí)源解析分布；

17、質(zhì)量濃度計(jì)算模塊：用于基于所述真實(shí)源解析分布，計(jì)算單類別顆粒的質(zhì)量濃度。

18、一種計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)上述的方法的步驟。

19、一種計(jì)算機(jī)設(shè)備,包括存儲器和處理器，所述存儲器存儲有計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)上述的方法的步驟。

20、綜上所述，本發(fā)明具有以下有益效果：本方法通過測量顆粒物的第一動力學(xué)粒徑，獲取顆粒物的第一粒徑分布，然后測量顆粒物的第二動力學(xué)粒徑，獲取顆粒的第二粒徑分布，將兩個(gè)粒徑分布統(tǒng)一到體積當(dāng)量直徑尺度上，就能夠獲取到該源解析設(shè)備在不同的粒徑段范圍內(nèi)的粒徑統(tǒng)計(jì)效率，采用本申請的方法，能夠在使用高精度的單顆粒氣溶膠質(zhì)譜儀的過程中，對某種顆粒物的原始源解析數(shù)據(jù)在各個(gè)粒徑段范圍內(nèi)進(jìn)行校正，計(jì)算出氣溶膠樣品中單類別顆粒物的真實(shí)粒徑分布。

技術(shù)特征：

1.一種氣溶膠質(zhì)量濃度計(jì)算方法，其特征在于，應(yīng)用于單顆粒氣溶膠質(zhì)譜儀源解析設(shè)備，所述源解析設(shè)備包括：進(jìn)樣模塊、測徑模塊及質(zhì)譜模塊；所述質(zhì)量濃度計(jì)算方法具體包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣溶膠質(zhì)量濃度計(jì)算方法，其特征在于，所述第一激光單元生成的激光為兩束平行激光；

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種氣溶膠質(zhì)量濃度計(jì)算方法，其特征在于，所述基于所述質(zhì)譜數(shù)據(jù)，計(jì)算單類別顆粒的原始源解析分布，具體包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種氣溶膠質(zhì)量濃度計(jì)算方法，其特征在于，所述利用所述雙峰測徑信號，對所述原始源解析分布進(jìn)行數(shù)量校正得到單類別顆粒的真實(shí)源解析分布，具體包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種氣溶膠質(zhì)量濃度計(jì)算方法，其特征在于，所述基于所述雙峰測徑信號以及所述質(zhì)譜數(shù)據(jù)計(jì)算各個(gè)粒徑段范圍中的統(tǒng)計(jì)效率，具體包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種氣溶膠質(zhì)量濃度計(jì)算方法，其特征在于，所述使用所述質(zhì)譜模塊對所述進(jìn)樣顆粒進(jìn)行分析得到質(zhì)譜數(shù)據(jù)，具體包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種氣溶膠質(zhì)量濃度計(jì)算方法，其特征在于，所述基于所述真實(shí)源解析分布，計(jì)算單類別顆粒的質(zhì)量濃度，具體包括：

8.一種氣溶膠質(zhì)量濃度計(jì)算裝置，其特征在于，所述源解析裝置具體包括：

9.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其上儲存有計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)，實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1-7中任意一項(xiàng)所述的呼出氣體在線質(zhì)譜數(shù)據(jù)分析方法。

10.一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括存儲器和處理器，所述存儲器存儲有計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1-7中任意一項(xiàng)所述的氣溶膠質(zhì)量濃度計(jì)算方法。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種氣溶膠質(zhì)量濃度計(jì)算方法、裝置、介質(zhì)及計(jì)算機(jī)設(shè)備，方法包括，在使用進(jìn)樣模塊將氣溶膠樣本聚焦為顆粒束后，接收顆粒束中的進(jìn)樣顆粒到達(dá)測徑模塊的第一位置所產(chǎn)生的雙峰測徑信號；使用質(zhì)譜模塊對進(jìn)樣顆粒進(jìn)行分析得到質(zhì)譜數(shù)據(jù)；基于質(zhì)譜數(shù)據(jù)，計(jì)算單類別顆粒的原始源解析分布；利用雙峰測徑信號，對原始源解析分布進(jìn)行數(shù)量校正得到單類別顆粒的真實(shí)源解析分布；基于真實(shí)源解析分布，計(jì)算單類別顆粒的質(zhì)量濃度；本方法通過對某種顆粒物的原始源解析數(shù)據(jù)在各個(gè)粒徑段范圍內(nèi)進(jìn)行校正，計(jì)算出氣溶膠樣品中單類別顆粒物的真實(shí)粒徑分布，進(jìn)而得到顆粒物的質(zhì)量濃度。

技術(shù)研發(fā)人員：李磊,李京真,蘇展民,李雪,李梅,黃正旭
受保護(hù)的技術(shù)使用者：暨南大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2