基于光衰減法的黑碳氣溶膠檢測算法及其軟件實現

第１２卷第２１期２０１２年７月

科學技術與工程

Ｖｏ１．１２ Ｎｏ．２１ Ｊｕ１．２０１２

１６７ｌ一１８１５ｆ２０１２）２１—５３４２—０５

Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ

⑥２０１２ Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈ．Ｅｎｇｒｇ．

基于光衰減法的黑碳氣溶膠檢測

算法及其軟件實現

王云鄒應全

（南京信息工程大學電子與信息工程學院，南京２１００４４）

摘要 為監測大氣黑碳氣溶膠，依據黑碳氣溶膠的光學特性，研究了基于光衰減法的實時監測系統（黑碳儀），設計了基于

光衰減法的黑碳氣溶膠濃度測量算法。采用虛擬儀器設計方法，利用Ｄｅｌｐｈｉ７．０和ＳＱＬ Ｓｅｒｖｅｒ２０００開發黑碳儀上位機軟件。

上位機軟件實現了黑碳氣溶膠濃度測量算法，并能控制下位機運行情況、存儲與靜態和動態顯示黑碳氣溶膠濃度值。研制儀

器試驗結果表明，黑碳氣溶膠測量算法與實現軟件達到了設計要求。

關鍵詞 黑碳氣溶膠 檢測 光衰減法Ｄｅｌｐｈｉ

中圖法分類號ＴＰ３９１．７５； 文獻標志碼Ａ

黑碳氣溶膠（ＢＣ，Ｂｌａｃｋ Ｃａｒｂｏｎ ａｅｒｏｓｏ１）是大氣

氣溶膠的重要組成部分，是有機物不完全燃燒的副

產物。它對人體健康、灰霾形成以及全球氣候變化 黑碳氣溶膠監測儀利用黑碳氣溶膠對可見到

具有重要影響，是目前大氣環境研究領域中倍受關

１基于光衰減法的黑碳氣溶膠檢測算法

紅外波段范圍內的強吸光特性，用光衰減法連續實

注的熱點污染物 。

目前，國際上對黑碳氣溶膠的測量大多采用光 均勻的石英纖維濾紙采集氣溶膠樣品，它以恒定的

熱分析法、光學分析法以及光電探測法 Ｊ。光熱分

時地監測黑碳氣溶膠的質量濃度。黑碳儀用透光

流速將采樣氣體抽進監測室，使黑碳氣溶膠附著在

濾紙上，每隔一段測量周期，黑碳儀以７種不同波長 析法是一種實驗室測量方法，其原理復雜，且實驗

的光源依次照射濾紙，由光探測器測量光透過濾紙

過程繁瑣。光電探測法主要用于分析單個氣溶膠

粒子特性，不適用于測量大氣黑碳氣溶膠濃度。可

制成利用光衰減法實時監測黑碳氣溶膠濃度的系

統 。試驗結果表明，光學分析法相對于另外兩

種方法，原理簡單，且應用光衰減法的黑碳濃度監 量，由光衰減量進一步計算得到該測量周期內收集

測儀成本較低、便于大規模推廣。光衰減法黑碳儀 的黑碳氣溶膠質量，除以被采樣空氣的體積，即可

系統能實時監測黑碳氣溶膠濃度，且其上位機軟件 計算得到采樣氣體中黑碳氣溶膠的濃度值。光衰

能很好地實時監控下位機的運行情況。

后的光強， 。光探測器將光強信號轉換成電壓值

，

下位機通過串口將電壓值傳給上位機，上位機

軟件由電壓值得到黑碳氣溶膠采樣樣本的光衰減

減法測黑碳濃度（見圖１）。

２０１２年４月１６ １３收到 江蘇省產學研項目（ＢＹ２０１０１１１）和

石英濾紙 二 ｌ簍 窶 ＝邀 一 ’

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光探測器探測值：

江蘇高等優勢學科建設工程項目資助

第一作者簡介：王 云（１９９１一），女，江蘇常州人，本科生，研究方

透過濾紙后

的光強

向：大氣探測與氣象儀器。Ｅ－ｍａｉｌ：ｗａｎｇｙｕｎ５６＠ｙａｈｏｏ．ｃｎ。

通信作者簡介：鄒應全（１９７６一），男，江蘇興化人，博士，副教授，研

光探測器探測值：

ｆ，

圖１ 光衰減法測黑碳濃度

究方向：大氣探測與氣象儀器。Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｏｕｙｉｎｇｑｕａｎ＠ｎｕｉｓｔ．ｅｄｕ．ｃｎ。