一种基于颗粒物飞行时间的大气颗粒物质量浓度反演方法

摘要

一种基于颗粒物飞行时间的大气颗粒物质量浓度反演方法，在空气动力学粒谱仪的基础上根据飞行速度和采样流量可以反演出颗粒物的质量浓度。根据空气动力学粒谱仪的工作原理，颗粒通过加速喷口后，在气流轨迹上的任意一点，每种粒径的颗粒物都有唯一速度up，通过飞行时间可以得出粒子的飞行速度。由动量守恒定理、空气动力学和流体力学原理可以得出粒子的飞行速度与质量关系，因此通过飞行速度和采样流量可以反演出颗粒物的质量浓度。本发明根据颗粒物的动力学特征反演出大气颗粒物的质量浓度；提供一种能准确、实时、在线测量大气颗粒物质量浓度的反演算法。

主权项

1.一种基于颗粒物飞行时间的大气颗粒物质量浓度反演方法，其特征在于实现步骤如下：（1）通过空气动力学粒径谱仪测量得到的数据信息，根据动量守恒定律、空气动力学和流体力学原理得出粒子飞行速度与单个粒子的质量的关系式，公式如下：$d{m}_d=\frac{k}{C_1+C_{2}v+C_3\ln (1-C_{4}v)}---\left(1\right)$式中，C₁为系统误差修正系数，C₂为颗粒物飞行速度修正系数，C₃为气体的速度，C₄为气体速度的修正系数，L为速度测量点与喷口距离,Z为颗粒物迁移率，v为颗粒物的飞行速度，dm_d是某一粒径单个颗粒物的质量；得出某一粒径单个颗粒物的质量根这一粒径颗粒物的数目经累加计算出这一粒径颗粒物的总质量；（2）根据颗粒物的粒径和数浓度信息，计算出某一粒径颗粒物的总质量，计算公式如下：$m_d=\underset{i=0}{\overset{N}{\Sigma }}d{m}_d---\left(2\right)$式中，N是颗粒物粒径为d的颗粒物总数，dm_d是颗粒物粒径为d对应单个颗粒物的质量，m_d是粒径为d所对应颗粒物的总质量；得出某一粒径颗粒物的总质量后，根据粒径的范围计算出所有粒径对应的颗粒物总质量，把所有粒径对应颗粒物总质量相加得出粒径范围内的颗粒物总质量，最后根据采用的流量和时间得出所测颗粒物的质量浓度；（3）由所测得的大气颗粒物粒径范围，根据采样的流量和采样时间计算出大气颗粒物的质量浓度，计算公式如下：$\mathrm{PM}=\frac{\underset{d=0}{\overset{D}{\Sigma }}{m}_d}{L·t}---\left(3\right)$式中，D是所测得的大气颗粒物中最大粒径，L是采样流量，t是采样时间，PM是大气颗粒物的质量浓度。