用于监测气溶胶粒子的数量密度的方法和装置制造方法及图纸

一种用于测量气溶胶粒子（P0）的装置（500）包括：

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于监测气溶胶粒子的数量密度的方法和装置


[0001]一些实施例涉及测量气溶胶粒子。

技术介绍

[0002]内燃机的气溶胶排放可能对环境有害。可以使用气溶胶测量，例如用于检查内燃机废气中气溶胶粒子的质量浓度是否低于预定的监管限值。可以测量气溶胶粒子的质量浓度，例如通过由过滤器收集气溶胶粒子，并通过称重过滤器来确定所收集粒子的总质量。在称重后，可以通过将收集的粒子的总质量除以被引导穿过过滤器的气体的总体积来计算平均粒子质量浓度。由过滤器收集足够量的气溶胶粒子可能需要相对较长的时间段，例如几个小时。称重过滤器可能需要手动工作，或者可能需要使用昂贵的自动称重装备。
[0003]可以分析在过滤器上收集的粒子沉积物，例如通过使用显微镜和图像分析。然而，通过分析收集的粒子沉积物来确定废气中气溶胶粒子的原始数量密度可能是困难的或不可能的。
[0004]可以测量气溶胶粒子的数量密度，例如通过使用气溶胶粒子计数器。粒子计数器的操作通常基于光学散射。气溶胶粒子计数器可以照亮气溶胶样品流，例如利用激光束，并且气溶胶粒子计数器可以对由光散射气溶胶粒子引起的光脉冲进行计数。气溶胶粒子计数器已被例如用于验证清洁室中的空气质量，或用于测量城市环境中气溶胶粒子的数量密度。

技术实现思路

[0005]一些版本涉及用于测量气溶胶样品流的气溶胶粒子的数量密度的装置。一些版本涉及用于测量气溶胶样品流的气溶胶粒子的数量密度的方法。一些版本涉及用于测量从排放管道排放的气溶胶粒子的数量密度的装置。一些版本涉及用于确定从排放管道排放的气溶胶粒子的数量密度是否小于预定限值的方法。
[0006]排放管道可以是例如内燃机的排气管道。排放管道可以是例如包括内燃机的车辆的排气管道。排放管道可以是例如发电站的管道。排放管道可以是例如工厂的管道。
[0007]根据一个方面，提供了一种装置（500），包括：
‑
充电单元(100)，用于通过经由扩散充电使气溶胶样品流(FG1)的粒子(P0)带电来形成带电粒子(P1)，
‑
收集单元(200)，用于通过经由所述带电粒子(P1)的扩散从所述带电粒子(P1)收集电荷来提供电流(I1(t))，电流(I1(t))指示气溶胶样品流 (FG1) 的气溶胶粒子 (P0) 的数量密度 (n0(t))，
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减压单元 (PDU1)，和
‑ꢀ
抽吸单元（VAC1），其中减压单元(PDU1)和抽吸单元(VAC1)被布置成将所述收集单元(200)的内部压强(p2)保持在选定值(p
SET
)。
[0008]根据一个方面，提供了一种装置（500），包括：
‑
充电单元(100)，用于通过经由扩散充电使气溶胶样品流(FG1)的粒子(P0)带电来形成带电粒子(P1)，
‑
收集单元(200)，用于通过经由所述带电粒子(P1)的扩散从所述带电粒子(P1)收集电荷来提供电流(I1(t))，电流(I1(t))指示气溶胶样品流 (FG1) 的气溶胶粒子 (P0) 的数量密度 (n0(t))，
‑
减压单元 (PDU1)，用于降低所述气溶胶样品流 (FG1) 的压强，以及
‑
抽吸单元 (VAC1)，用于经由充电单元 (100) 将所述气溶胶样品流(FG1)汲取到收集单元 (200)，其中，充电效率函数 () 指示作为粒子尺寸(d
p
)的函数的用于使粒子 (P1) 带电的扩散充电的效率，其中，收集效率函数 () 指示作为粒子尺寸(d
p
)的函数的通过带电粒子 (P1) 的扩散来收集电荷的效率，其中减压单元(PDU1)和抽吸单元(VAC1)被布置成将收集单元(200)的内部压强(p2)保持在选定压强值(p
SET
)，使得至少在40 nm 至 200 nm的粒子尺寸范围内收集效率函数() 的负斜率()至少部分补偿充电效率函数 () 的正斜率 ()，选定压强值 (p
SET
) 小于或等于 80 kPa。
[0009]其它方面在权利要求中定义。
[0010]由所述装置提供的电流可以指示输入流的气溶胶粒子的瞬时数量密度。可以通过选择收集单元的内部压强来调整用于检测不同尺寸粒子的电流响应。收集单元的内部压强可以维持在选定的减小值，以便提供用于检测不同尺寸的纳米粒子的数量密度的基本平坦的电流响应。所述装置可以具有基本平坦的计数响应。内部压强的选定值可以显著低于大气压。可选择内部压强以提供基本平坦的响应，例如在40 nm 至 200 nm的粒子尺寸范围内。例如，用于检测40nm粒子的响应可以基本上等于用于检测100nm粒子的响应，并且用于检测200nm粒子的响应也可以基本上等于用于检测100nm粒子的响应。
[0011]所述装置可以使用扩散充电和扩散收集的组合来提供计数响应，该计数响应可以基本上与粒子尺寸无关。针对例如在40 nm 至 200 nm的尺寸范围内的粒子，由所述装置提供的电流可以指示输入流的气溶胶粒子的瞬时数量密度。所述装置可以针对测量粒子的数量密度提供基本恒定的响应，这些粒子在40nm至200nm的尺寸范围内。所述装置可以针对具有宽尺寸分布和/或具有未知尺寸分布的气溶胶样品提供基本恒定的响应。
[0012]扩散收集器的内部压强可能对扩散收集器收集带电粒子的电荷的效率有影响。充电单元的内部压强可能对通过扩散充电使粒子带电的效率具有不同的影响。粒子尺寸 d
P 对使粒子带电的影响可以通过充电效率函数来描述。粒子尺寸 d
P 对收集带电粒子的电荷的影响可以由收集效率函数来描述。充电效率函数可以在第一尺寸范围内随着粒子尺寸d
P
的增加而增加，而收集效率函数可以在所述第一尺寸范围内减小。收集单元中气溶胶样品流的压强可能会影响收集效率函数的形状。气溶胶样品流的压强可以保持在选定的减小值 (p
SET
)，使得收集效率的负斜率可以基本上补
偿充电效率 的正斜率，以便提供基本上与粒子尺寸无关的总体响应。
[0013]数量密度也可以称为数量浓度。所述装置可以提供电流，这允许连续监测气溶胶粒子的数量密度。所述装置可例如用于检测废气中气溶胶粒子数量密度的快速变化。监测信号的响应时间可以例如小于 1 秒，或甚至小于 0.1 秒。测量结果可以可选地被记录在存储器中，使得记录的结果与时间信息相关联。记录的测量结果可以可选地带有时间戳。
[0014]所述装置可用于例如检查车辆发动机废气中气溶胶粒子的数量密度是否低于预定限值。所述装置可用于例如检查车辆废气中气溶胶粒子的数量密度是否符合标准和/或官方规章中规定的监管限值。
[0015]收集单元的降低的内部压强还可以减少或避免气溶胶样品流的一种或多种气态物质的聚合。物质的聚合可以例如生成新粒子，新粒子可能会干扰数量密度的测量。减少的聚合可以减少对清洁所述装置内表面的需要和/或可以允许更长的操作时间段而不需要清本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于测量气溶胶粒子(P0)的装置(500)，所述装置(500)包括：
‑
充电单元(100)，用于通过扩散充电使气溶胶样品流(FG1)的粒子(P0)带电来形成带电粒子(P1)，
‑
收集单元(200)，用于通过经由带电粒子(P1)的扩散从带电粒子(P1)收集电荷来提供电流(I1(t))，电流(I1(t))指示气溶胶样品流 (FG1) 的气溶胶粒子 (P0) 的数量密度 (n0(t))，
‑
减压单元 (PDU1)，用于降低气溶胶样品流 (FG1) 的压强，以及
‑
抽吸单元 (VAC1)，用于经由充电单元 (100) 将气溶胶样品流(FG1)汲取到所述收集单元 (200)，其中，充电效率函数 () 指示用于使粒子 (P1) 带电的扩散充电的效率，其是粒子尺寸 (d
p
) 的函数，其中，收集效率函数 () 指示通过带电粒子 (P1) 的扩散收集电荷的效率，其是粒子尺寸 (d
p
) 的函数，其中所述减压单元(PDU1)和所述抽吸单元(VAC1)被布置成将所述收集单元(200)的内部压强(p2)保持在选定压强值(p
SET
)，使得至少在40 nm 至 200 nm的粒子尺寸范围内收集效率函数 () 的负斜率()至少部分补偿充电效率函数 () 的正斜率 ()，所述选定压强值(p
SET
)小于或等于 80 kPa。2.根据权利要求1所述的装置(500)，其中，所述收集效率函数()的负斜率()补偿所述充电效率函数 () 的正斜率()，使得用于检测具有200nm的移动性大小 (d
P
) 的粒子 (P0) 的电流 (I1(t)) 的响应 (R1(d
P
)) 在以下范围中：用于检测具有100nm的移动性大小 (d
P
) 的粒子 (P0) 的响应 (R1(d
P
))的 0.9 至 1.1 倍。3.根据权利要求1或2所述的装置(500)，其中用于检测具有400 nm 的移动性大小(d
P
)的粒子(P0)的电流(I1(t))的响应(R1(d
P
))处于以下范围中：用于检测具有100 nm 的移动性大小(d
P
)的粒子(P0)的响应(R1(d
P
))的 0.9 至 1.1 倍，并且其中用于检测具有40 nm 的移动性大小(d
P
)的粒子(P0)的电流(I1(t))的响应(R1(d
P
))处于以下范围中：用于检测具有100 nm 的移动性大小(d
P
)的粒子(P0)的响应(R1(d
P
))的 0.9 至 1.1 倍。4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置(500)，其中，所述充电单元(100)包括：
‑ꢀ
电晕电极 (E1)，用于通过与反电极 (E2) 一起形成电晕放电 (DSR...

【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：德卡提公司，
类型：发明
国别省市：