基于光衰减法的黑碳气溶胶检测算法及其软件实现

第１２卷第２１期２０１２年７月

科学技术与工程

Ｖｏ１．１２ Ｎｏ．２１ Ｊｕ１．２０１２

１６７ｌ一１８１５ｆ２０１２）２１—５３４２—０５

Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ

⑥２０１２ Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈ．Ｅｎｇｒｇ．

基于光衰减法的黑碳气溶胶检测

算法及其软件实现

王云邹应全

（南京信息工程大学电子与信息工程学院，南京２１００４４）

摘要 为监测大气黑碳气溶胶，依据黑碳气溶胶的光学特性，研究了基于光衰减法的实时监测系统（黑碳仪），设计了基于

光衰减法的黑碳气溶胶浓度测量算法。采用虚拟仪器设计方法，利用Ｄｅｌｐｈｉ７．０和ＳＱＬ Ｓｅｒｖｅｒ２０００开发黑碳仪上位机软件。

上位机软件实现了黑碳气溶胶浓度测量算法，并能控制下位机运行情况、存储与静态和动态显示黑碳气溶胶浓度值。研制仪

器试验结果表明，黑碳气溶胶测量算法与实现软件达到了设计要求。

关键词 黑碳气溶胶 检测 光衰减法Ｄｅｌｐｈｉ

中图法分类号ＴＰ３９１．７５； 文献标志码Ａ

黑碳气溶胶（ＢＣ，Ｂｌａｃｋ Ｃａｒｂｏｎ ａｅｒｏｓｏ１）是大气

气溶胶的重要组成部分，是有机物不完全燃烧的副

产物。它对人体健康、灰霾形成以及全球气候变化 黑碳气溶胶监测仪利用黑碳气溶胶对可见到

具有重要影响，是目前大气环境研究领域中倍受关

１基于光衰减法的黑碳气溶胶检测算法

红外波段范围内的强吸光特性，用光衰减法连续实

注的热点污染物 。

目前，国际上对黑碳气溶胶的测量大多采用光 均匀的石英纤维滤纸采集气溶胶样品，它以恒定的

热分析法、光学分析法以及光电探测法 Ｊ。光热分

时地监测黑碳气溶胶的质量浓度。黑碳仪用透光

流速将采样气体抽进监测室，使黑碳气溶胶附着在

滤纸上，每隔一段测量周期，黑碳仪以７种不同波长 析法是一种实验室测量方法，其原理复杂，且实验

的光源依次照射滤纸，由光探测器测量光透过滤纸

过程繁琐。光电探测法主要用于分析单个气溶胶

粒子特性，不适用于测量大气黑碳气溶胶浓度。可

制成利用光衰减法实时监测黑碳气溶胶浓度的系

统 。试验结果表明，光学分析法相对于另外两

种方法，原理简单，且应用光衰减法的黑碳浓度监 量，由光衰减量进一步计算得到该测量周期内收集

测仪成本较低、便于大规模推广。光衰减法黑碳仪 的黑碳气溶胶质量，除以被采样空气的体积，即可

系统能实时监测黑碳气溶胶浓度，且其上位机软件 计算得到采样气体中黑碳气溶胶的浓度值。光衰

能很好地实时监控下位机的运行情况。

后的光强， 。光探测器将光强信号转换成电压值

，

下位机通过串口将电压值传给上位机，上位机

软件由电压值得到黑碳气溶胶采样样本的光衰减

减法测黑碳浓度（见图１）。

２０１２年４月１６ １３收到 江苏省产学研项目（ＢＹ２０１０１１１）和

石英滤纸 二 ｌ篓 窭 ＝邀 一 ’

，０ Ｉ≮ ｌ Ｉ

光探测器探测值：

江苏高等优势学科建设工程项目资助

第一作者简介：王 云（１９９１一），女，江苏常州人，本科生，研究方

透过滤纸后

的光强

向：大气探测与气象仪器。Ｅ－ｍａｉｌ：ｗａｎｇｙｕｎ５６＠ｙａｈｏｏ．ｃｎ。

通信作者简介：邹应全（１９７６一），男，江苏兴化人，博士，副教授，研

光探测器探测值：

ｆ，

图１ 光衰减法测黑碳浓度

究方向：大气探测与气象仪器。Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｏｕｙｉｎｇｑｕａｎ＠ｎｕｉｓｔ．ｅｄｕ．ｃｎ。