【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及气溶胶颗粒物检测，具体涉及一种小型混合式凝结粒子计数器及其工作方法。
技术介绍
1、凝结粒子计数器（cpc）是一种用于测量空气或气体中颗粒物浓度的精密仪器。它通过将待测粒子引入饱和蒸气环境，使粒子与蒸气发生凝结反应，从而使原本无法直接测量的纳米级颗粒变大至光学可检测的尺寸。传统的cpc主要分为连续型和混合型两大类。连续型cpc通过热扩散使蒸气与气流混合，工作稳定，但体积较大，响应时间较慢。而混合式cpc通过更快速的蒸气混合冷凝，提高了测量速度和灵敏度，因其简化的内部结构和对环境适应性的提高，更适用于动态变化大的测量环境，有效扩展了工作范围和应用领域。
2、随着空气质量监测、半导体加工等领域对超细颗粒检测需求的增加，开发一种体积小、反应灵敏、测量精度高的便携式cpc成为当今技术发展的方向。然而，现有的小型cpc通常存在灵敏度不足、响应速度不理想等问题，限制了其广泛应用。此外，在实际应用中，cpc还面临着蒸气耗损高、温度控制不稳定等技术挑战。
3、基于此，亟需一种设计简单、体积小、反应迅速且能适应多种环境的小型混合式凝结粒子计数器，以满足工业、环境监测及科学研究对高效、便携颗粒物检测设备的需求。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种小型混合式凝结粒子计数器及其工作方法，该小型混合式凝结粒子计数器能够解决现有技术中的不足，通过优化结构设计和工作原理，提供一种便携且精确的粒子计数解决方案。
2、为实现上述目的，本专利技术采用了以下
3、本专利技术包括一种小型混合式凝结粒子计数器，该凝结粒子计数器包括：颗粒物调节单元、热蒸气饱和单元、颗粒物与蒸气混合单元、颗粒物生长单元、光学探测单元以及信号处理和控制单元。
4、所述颗粒物调节单元包括调节腔室；所述调节腔室的入口处设置有凝结粒子计数器入口。所述颗粒物与蒸气混合单元包括混合腔室以及套设在所述混合腔室外侧的蒸气扩散腔室；所述混合腔室和所述蒸气扩散腔室相连通；所述混合腔室的入口与所述调节腔室的出口相连。所述热蒸气饱和单元包括依次设置的饱和腔室和储液腔室；所述饱和腔室中贯穿安装有多孔陶瓷棒；所述多孔陶瓷棒的一端位于所述饱和腔室中，另一端伸入至所述储液腔室中；所述饱和腔室的入口与所述凝结粒子计数器入口相连，饱和腔室的出口与所述蒸气扩散腔室的入口相连。所述颗粒物生长单元包括生长腔室；所述生长腔室的入口与所述混合腔室的出口相连通。所述光学探测单元包括光学探测腔室；所述光学探测腔室内安装有蓝光光源、聚光透镜、接收透镜、消光器和光电倍增管；所述光学探测腔室的入口与所述生长腔室的出口相连；所述蓝色光源，用于发出光束照射进入光学探测腔室中的颗粒物；所述聚光透镜，用于将光源发出的光束聚集在颗粒物气流经过的位置；所述接收透镜，用于收集并聚焦由颗粒物散射的光；所述消光器，用于减少或消除未被粒子散射的光的影响，避免干扰散射光的检测；所述光电倍增管，用于将弱光信号转化为电信号并进行大幅度放大，并将得到的电信号发送至信号处理和控制单元。所述信号处理和控制单元，用于将光学探测单元获取的电信号转化成颗粒物个数、粒径分布及颗粒物浓度信息，并对各个腔室内部的温度及气体流量进行调节。
5、作为上述技术方案的进一步改进，所述凝结粒子计数器入口上安装有第一过滤器和电子流量阀；所述调节腔室包括依次相连通的第一调节腔室和第二调节腔室；所述第一调节腔室的直径大于所述第二调节腔室的直径；所述调节腔室的外壁上安装有第一制冷套件；所述第一制冷套件上安装有第一散热片；所述调节腔室的外壁上还安装有第一隔热层；所述第一调节腔室与所述第二腔室之间设置有连接管路；所述连接管路上设置有压差计，所述压差计，用于测量第一调节腔室与第二调节腔室的压差，以确定颗粒物气流流量。
6、作为上述技术方案的进一步改进，所述混合腔室的侧壁上开设有多个圆孔通道，用于连通所述混合腔室和所述蒸气扩散腔室；所述蒸气扩散腔室的外壁上设置有第一加热套件；所述蒸气扩散腔室的外壁上还安装有第二隔热层；所述混合腔室的入口与所述调节腔室的连接处外侧包裹有第一绝热陶瓷层；所述蒸气扩散腔室的侧壁上开设有热蒸气接口；所述混合腔室靠近所述调节腔室的一端内侧壁上设有第一斜坡，所述第一斜坡的角度为45°，用于防止气流混合时产生涡流。
7、作为上述技术方案的进一步改进，所述饱和腔室的外侧安装有第二加热套件；所述第二加热套件，用于加热浸满醇溶液的多孔陶瓷棒，产生醇蒸气；所述储液腔室上开设有注液口；所述饱和腔室的入口通过管路与所述电子流量阀的出口相连，所述电子流量阀的入口与所述第一过滤器的出口相连，所述第一过滤器的入口与所述凝结粒子计数器入口相连；所述饱和腔室的出口与所述蒸气扩散腔室的入口相连，即所述饱和腔室的出口与所述蒸气扩散腔室上的热蒸气接口相连；所述多孔陶瓷棒的材质为碳化硅，用于吸附所述储液腔室中的工作液，并将工作液存储到多孔陶瓷棒位于饱和腔室的一端，用于产生热醇蒸气；所述工作液为正丁醇溶液。
8、作为上述技术方案的进一步改进，所述生长腔室的外侧壁上设置有第二制冷套件；所述第二制冷套件外侧设置有第二散热片；所述第二制冷套件，用于降低生长腔室内的温度；所述生长腔室的外壁上还安装有第三隔热层；所述生长腔室与所述混合腔室的连接处外侧设置有第二绝热陶瓷层；所述生长腔室靠近光学探测腔室的一端内壁上设有第二斜坡，所述第二斜坡的角度为45°，用于将颗粒物集中在轴线上，以提高光学探测单元的测量精度。
9、作为上述技术方案的进一步改进，所述光学探测腔室的外侧壁上安装有第三加热套件和第三隔热层；所述光学探测腔室的出口处连接有第二过滤器和气泵；所述第三加热套件，用于防止热醇蒸气冷凝；所述生长腔室与所述光学探测腔室的连接处外侧包裹有第三绝热陶瓷层；所述第一制冷套件和所述第二制冷套件，均包括制冷片和温度传感器，用于降低调节腔室的温度；所述第一加热套件、所述第二加热套件和第三加热套件均包括加热片和温度传感器；所述第一散热片和第二散热片，用于快速散热，以保证第一制冷套件和第二制冷套件正常工作；所述第一隔热层、所述第二隔热层和所述第三隔热层，用于隔绝各个腔室与外界的温度传导；所述第一过滤器和第二过滤器，用于去除气路中的颗粒物。
10、作为上述技术方案的进一步改进，所述信号处理和控制单元包括信号处理模块和控制模块；所述信号处理模块，用于接收光电倍增管处理后的光学信号，并将光学信号转化成颗粒物数浓度；所述控制模块，用于控制各个制冷套件、加热套件、电子流量阀、气泵、压差计工作；所述压差计、所述气泵、所述第一电子流量阀和所述第二电子流量阀，用于调控颗粒物气流、蒸气气流的流量及比例。
11、作为上述技术方案的进一步改进，所述第一绝热陶瓷层、第二绝热陶瓷层和第三绝热陶瓷层均采用陶瓷材质，各个绝热陶瓷层，用于隔温、使冷颗粒物与热蒸气进行充分的绝热混合；所述陶瓷材质为氧化锆。
12、本专利技术还包括一种上述小型混合式凝结粒子计数器的工作方法，该方法包括以下步骤：
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种小型混合式凝结粒子计数器，其特征在于，该凝结粒子计数器包括：颗粒物调节单元（29）、热蒸气饱和单元（30）、颗粒物与蒸气混合单元（31）、颗粒物生长单元（32）、光学探测单元（33）以及信号处理和控制单元（26）；
2.根据权利要求1所述的小型混合式凝结粒子计数器，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的小型混合式凝结粒子计数器，其特征在于，
4.根据权利要求3所述的小型混合式凝结粒子计数器，其特征在于，
5.根据权利要求4所述的小型混合式凝结粒子计数器，其特征在于，
6.根据权利要求5所述的小型混合式凝结粒子计数器，其特征在于，
7.根据权利要求6所述的小型混合式凝结粒子计数器，其特征在于，
8.根据权利要求7所述的小型混合式凝结粒子计数器，其特征在于，
9.根据权利要求8所述的小型混合式凝结粒子计数器的工作方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
10.根据权利要求9所述的小型混合式凝结粒子计数器的工作方法，其特征在于，
【技术特征摘要】
1.一种小型混合式凝结粒子计数器，其特征在于，该凝结粒子计数器包括：颗粒物调节单元（29）、热蒸气饱和单元（30）、颗粒物与蒸气混合单元（31）、颗粒物生长单元（32）、光学探测单元（33）以及信号处理和控制单元（26）；
2.根据权利要求1所述的小型混合式凝结粒子计数器，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的小型混合式凝结粒子计数器，其特征在于，
4.根据权利要求3所述的小型混合式凝结粒子计数器，其特征在于，
5.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员：王焕钦，周纪彤，虞发军，雷小琦，黄舸航，陈大仁，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。