本發(fā)明涉及采樣器的切割效率技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種快速測量采樣器的切割效率的系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

切割器是采樣器的一個(gè)重要組成部分，切割器的切割效率是采樣器的一個(gè)重要參數(shù)，是影響采樣器測量結(jié)果準(zhǔn)確性的核心部分。國內(nèi)對(duì)于切割器的切割效率的研究起步較晚，且針對(duì)切割器的切割特性的測量方法，國內(nèi)尚未出現(xiàn)完善的技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)。

要測量切割器的切割效率需要對(duì)不同粒徑的粒子進(jìn)行透過率的測量，然后，通過擬合透過率——粒徑曲線得到切割器的切割效率。

傳統(tǒng)的切割器的切割效率的測量方法采用熒光光度法：通過振蕩孔板氣溶膠發(fā)生器發(fā)生單分散粒子，使用熒光光度計(jì)分別檢出濾膜上收集的單分散粒子質(zhì)量、切割器內(nèi)部收集的切割器內(nèi)表面上沉積的氣溶膠質(zhì)量和切割器內(nèi)壁上吸附的氣溶膠質(zhì)量，通過計(jì)算得到切割器對(duì)不同單分散粒子的透過率，計(jì)算的算法如下式所示：

式中，p為氣溶膠的透過率，mfilter為濾膜上收集的單分散粒子質(zhì)量，mcs為在切割器的收集表面上沉積的氣溶膠質(zhì)量，mwall為切割器的內(nèi)壁上吸附的氣溶膠質(zhì)量。

通過熒光光度法將計(jì)算得到的氣溶膠透過率與粒徑曲線進(jìn)行擬合，即可得到切割器的切割效率。但采用熒光光度法需要精確測量經(jīng)過切割器的氣路溶膠粒子的質(zhì)量，步驟繁瑣，操作難度高，且無法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在線測量，測量時(shí)間長。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種快速測量采樣器的切割效率的系統(tǒng)，包括依次連接的氣體干燥器、靜電中和器、氣溶膠分流器和切割器，其中，還包括氣溶膠在線測量系統(tǒng)，氣溶膠在線測量系統(tǒng)包括第一切換閥、用于對(duì)氣流進(jìn)行測量的在線測量裝置和控制模塊，第一切換閥分別與氣溶膠分流器、切割器、在線測量裝置和控制模塊連接；控制模塊設(shè)置成根據(jù)外部輸入的切換信號(hào)，生成切換控制信號(hào)輸出至第一切換閥，控制第一切換閥將氣溶膠分流器與在線測量裝置接通或?qū)⑶懈钇髋c在線測量裝置接通。在測量計(jì)算切割器的透過率的測試中，至少需要對(duì)八種標(biāo)準(zhǔn)粒子分別測量，采用傳統(tǒng)的熒光光度法測量計(jì)算切割器的透過率時(shí)，由于氣溶膠的濃度較低，測量每種粒徑的標(biāo)準(zhǔn)粒子的質(zhì)量需要采集24小時(shí)才可以進(jìn)行稱量，完成八種標(biāo)準(zhǔn)粒子的透過率測試至少需要2周，采用本發(fā)明快速測量系統(tǒng)，引入氣溶膠在線測量系統(tǒng)，通過控制模塊控制第一切換閥將氣溶膠分流器與在線測量裝置接通或?qū)⑶懈钇髋c在線測量裝置接通，由在線測量裝置實(shí)時(shí)測量未通過切割器的上游氣溶膠的濃度和對(duì)應(yīng)的粒徑或通過切割器的下游氣溶膠的濃度和對(duì)應(yīng)的粒徑，無需準(zhǔn)確測量上游氣溶膠和下游氣溶膠的質(zhì)量，由測得的氣溶膠濃度和對(duì)應(yīng)的粒徑可以得到切割器的透過率——粒徑曲線，從而得到切割器的切割效率，操作步驟簡化，由于不用進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)粒子的采集，測量時(shí)間由原來的2周縮短至2小時(shí)，通過引入氣溶膠在線測量系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)氣溶膠濃度和對(duì)應(yīng)的粒徑的在線測量，實(shí)時(shí)獲得測量數(shù)值，本發(fā)明的系統(tǒng)的設(shè)備裝置簡化，連接簡易，結(jié)構(gòu)緊湊，通過操作界面輸入切換信號(hào)控制第一切換閥，操作快捷簡單。

在一些實(shí)施方式中，其中，氣溶膠分流器設(shè)置成包括第一分流氣流輸出口和第二分流氣流輸出口，第一分流氣流輸出口與第一切換閥的其中一個(gè)輸入口連接，第二分流氣流輸出口與切割器的輸入口連接，切割器的輸出口與第一切換閥的另一輸入口連接，第一切換閥的輸出口與在線測量裝置連接；其中，第一切換閥中包括有第一開關(guān)控制器，第一開關(guān)控制器根據(jù)控制模塊輸出的切換控制信號(hào)進(jìn)行切換，將第一切換閥的與第一分流氣流輸出口連接的輸入口與第一切換閥的輸出口連通或者將第一切換閥的與切割器的輸出口連接的輸入口與第一切換閥的輸出口連通。由此，控制模塊通過外部輸入的切換信號(hào)生成切換控制信號(hào)，以切換控制信號(hào)控制第一切換閥的第一開關(guān)控制器，實(shí)現(xiàn)第一分流氣流輸出口與在線測量裝置接通、在線測量裝置測量上游氣溶膠的濃度和粒度或者切割器的輸出口與在線測量裝置接通、在線測量裝置測量下游氣溶膠的濃度和粒度，無需人手操作第一切換閥，操作簡單快捷。

在一些實(shí)施方式中，其中，還包括流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)，第一分流氣流輸出口設(shè)置成包括第一上游氣溶膠輸出口和第二上游氣溶膠輸出口，切割器的輸出口設(shè)置成包括第一下游氣溶膠輸出口和第二下游氣溶膠輸出口，第一上游氣溶膠輸出口與第一切換閥的其中一個(gè)輸入口連接，第一下游氣溶膠輸出口與第一切換閥的另一輸入口連接，第二上游氣溶膠輸出口和第二下游氣溶膠輸出口均與流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)連接，流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)還與控制模塊連接；其中，控制模塊還設(shè)置成根據(jù)外部輸入的調(diào)節(jié)信號(hào)，生成調(diào)節(jié)控制信號(hào)輸出至流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)，控制流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)調(diào)節(jié)氣流的流量。由此，通過流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)分別調(diào)節(jié)第二上游氣溶膠和第二下游氣溶膠的流量，從而，可以保持第一上游氣溶膠和第一下游氣溶膠的流量與氣溶膠在線測量系統(tǒng)的流量一致，使氣溶膠在線測量系統(tǒng)可以測量切割器切割的不同流量的單分散的標(biāo)準(zhǔn)psl氣溶膠氣源的切割效率，并且通過控制界面輸入切換信號(hào)和調(diào)節(jié)信號(hào)，由控制模塊控制流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)進(jìn)行第二上游氣溶膠或第二下游氣溶膠的切換以及第二上游氣溶膠或下游氣溶膠濃度的調(diào)節(jié)，無需人手操作，簡單快捷。

在一些實(shí)施方式中，其中，流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括依次連接的第二切換閥、流量調(diào)節(jié)裝置和泵，其中，第二上游氣溶膠輸出口和第二下游氣溶膠輸出口均與第二切換閥的輸入口連接，第二切換閥和流量調(diào)節(jié)裝置分別與控制模塊連接，流量調(diào)節(jié)裝置根據(jù)控制模塊輸出的調(diào)節(jié)控制信號(hào)調(diào)節(jié)氣流的流量；控制模塊生成的切換控制信號(hào)同時(shí)還輸出至第二切換閥，第二切換閥根據(jù)切換控制信號(hào)將第二上游氣溶膠輸出口與流量調(diào)節(jié)裝置接通或?qū)⒌诙掠螝馊苣z輸出口與流量調(diào)節(jié)裝置接通。由此，流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)通過簡單的組成部件和部件間簡單的連接關(guān)系就能實(shí)現(xiàn)對(duì)第二上游氣溶膠或第二下游氣溶膠的流量的調(diào)節(jié)，通過控制界面輸入切換信號(hào)和調(diào)節(jié)信號(hào)，由控制模塊生成切換控制信號(hào)和調(diào)節(jié)控制信號(hào)，通過切換控制信號(hào)控制第二切換閥實(shí)現(xiàn)第二上游氣溶膠或第二下游氣溶膠的切換，通過調(diào)節(jié)控制信號(hào)控制流量調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)第二上游氣溶膠或第二下游氣溶膠的流量，操作簡單快捷。

在一些實(shí)施方式中，其中，第二切換閥通過其輸出口連接至流量調(diào)節(jié)裝置，第二切換閥中包括有第二開關(guān)控制器，第二開關(guān)控制器根據(jù)控制模塊輸出的切換控制信號(hào)進(jìn)行切換，將第二切換閥的與第二上游氣溶膠輸出口連接的輸入口與第二切換閥的輸出口連通或者將第二切換閥的與第二下游氣溶膠輸出口連接的輸入口與第二切換閥的輸出口連通。由此，控制模塊通過外部輸入的切換信號(hào)生成切換控制信號(hào)，以切換控制信號(hào)控制第二切換閥的第二開關(guān)控制器實(shí)現(xiàn)第二上游氣溶膠與在線測量裝置接通或第二下游氣溶膠與在線測量裝置接通，無需人手操作第二切換閥，操作簡單快捷。

在一些實(shí)施方式中，其中，流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)還包括氣體凈化裝置，氣體凈化裝置分別與第二切換閥和流量調(diào)節(jié)裝置連接，接收第二切換閥輸出的氣流，進(jìn)行凈化后輸出至流量調(diào)節(jié)裝置。由此，在流量調(diào)節(jié)裝置前接入氣體凈化裝置可以避免流量調(diào)節(jié)裝置被污染，保持流量調(diào)節(jié)裝置的測量精度和延長流量調(diào)節(jié)裝置的使用壽命，經(jīng)過氣體凈化裝置過濾的氣溶膠經(jīng)過流量調(diào)節(jié)裝置后由泵的輸出口排出外部，可以避免氣溶膠污染大氣。

在一些實(shí)施方式中，其中，控制模塊還設(shè)置為包括具有數(shù)據(jù)記錄和計(jì)算功能的程序單元，在線測量裝置通過數(shù)據(jù)線與控制模塊連接，以進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。由此，控制模塊可以對(duì)在線測量裝置實(shí)時(shí)測量的第一上游氣溶膠和第一下游氣溶膠的濃度和粒徑的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，并且，通過控制模塊的計(jì)算功能得到切割器的切割效率，測量方便快捷，同時(shí)，由于控制模塊的記錄功能解決了測量數(shù)據(jù)無法溯源的缺陷。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種利用快速測量采樣器的切割效率的系統(tǒng)進(jìn)行快速測量的方法，包括：依次通過氣體干燥器、靜電中和器、氣溶膠分流器和切割器對(duì)外部輸入的單分散的標(biāo)準(zhǔn)psl氣溶膠進(jìn)行干燥、靜電中和、分流和切割處理，生成上游氣溶膠和下游氣溶膠；通過控制模塊獲取外部輸入的切換信號(hào)，并根據(jù)切換信號(hào)生成切換控制信號(hào)輸出至第一切換閥；第一切換閥根據(jù)切換控制信號(hào)進(jìn)行切換控制，將氣溶膠分流器與在線測量裝置接通、對(duì)生成的上游氣溶膠進(jìn)行在線測量或?qū)⑶懈钇髋c在線測量裝置接通、對(duì)生成的下游氣溶膠進(jìn)行在線測量。由此，通過第一切換閥對(duì)上、下游氣溶膠進(jìn)行切換，使氣溶膠在線測量系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)在線測量上游氣溶膠或下游氣溶膠的濃度和對(duì)應(yīng)的粒徑，采用該方法不需要準(zhǔn)確測量上游氣溶膠和下游氣溶膠的質(zhì)量，而直接分別測量上游氣溶膠和下游氣溶膠的濃度和對(duì)應(yīng)的粒徑，2個(gè)小時(shí)即可完成八種標(biāo)準(zhǔn)粒子的氣溶膠濃度的測量，由測得的氣溶膠濃度和對(duì)應(yīng)的可以得到切割器的透過率——粒徑曲線，從而得到切割器的切割效率，采用該方法進(jìn)行切割效率的測量計(jì)算，操作簡單，測量時(shí)間短。

在一些實(shí)施方式中，其中，還包括在進(jìn)行在線測量的同時(shí)，對(duì)測量中的上游氣溶膠或下游氣溶膠進(jìn)行流量調(diào)節(jié)的步驟，該步驟包括：對(duì)生成的上游氣溶膠和下游氣溶膠進(jìn)行二次分流，將上游氣溶膠分流為第一上游氣溶膠和第二上游氣溶膠，將下游氣溶膠分流為第一下游氣溶膠和第二下游氣溶膠；將第一上游氣溶膠和第一下游氣溶膠輸出至第一切換閥，將第二上游氣溶膠和第二下游氣溶膠輸出至第二切換閥；通過控制模塊獲取外部輸入的切換信號(hào)，并根據(jù)切換信號(hào)生成切換控制信號(hào)同時(shí)輸出至第一切換閥和第二切換閥；第一切換閥和第二切換閥根據(jù)切換控制信號(hào)進(jìn)行同步切換控制，將第一上游氣溶膠輸出至在線測量裝置、并將第二上游氣溶膠輸出至流量調(diào)節(jié)裝置或?qū)⒌谝幌掠螝馊苣z輸出至在線測量裝置、將第二下游氣溶膠輸出至流量調(diào)節(jié)裝置；控制模塊獲取外部輸入的調(diào)節(jié)信號(hào)，并根據(jù)調(diào)節(jié)信號(hào)生成調(diào)節(jié)控制信號(hào)輸出至流量調(diào)節(jié)裝置；流量調(diào)節(jié)裝置根據(jù)調(diào)節(jié)控制信號(hào)調(diào)節(jié)第二上游氣溶膠或第二下游氣溶膠的流量。由此，通過流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)分別調(diào)節(jié)第二上游氣溶膠和第二下游氣溶膠的流量，從而，可以保持第一上游氣溶膠和第一下游氣溶膠的流量與氣溶膠在線測量系統(tǒng)的流量一致，使氣溶膠在線測量系統(tǒng)可以測量切割器切割的不同流量的氣溶膠的濃度，并且通過控制界面輸入切換信號(hào)和調(diào)節(jié)信號(hào)，由控制模塊生成切換控制信號(hào)和調(diào)節(jié)控制信號(hào)，通過切換控制信號(hào)控制第二切換閥進(jìn)行第二上、下游氣溶膠的切換并通過調(diào)節(jié)控制信號(hào)對(duì)第二上游氣溶膠或第二下游氣溶膠濃度的調(diào)節(jié)，操作簡單快捷。

在一些實(shí)施方式中，其中，還包括在進(jìn)行流量調(diào)節(jié)之前，對(duì)第二上游氣溶膠或第二下游氣溶膠進(jìn)行氣體凈化的步驟，該步驟包括：氣體凈化裝置接收第二切換閥輸出的第二上游氣溶膠或第二下游氣溶膠，并進(jìn)行凈化處理，并將凈化后的第二上游氣溶膠或第二下游氣溶膠輸出至流量調(diào)節(jié)裝置。由此，對(duì)凈化的氣體進(jìn)行流量調(diào)節(jié)可以避免流量調(diào)節(jié)裝置被污染，保持流量調(diào)節(jié)裝置的測量精度和延長流量調(diào)節(jié)裝置的使用壽命。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一實(shí)施方式的快速測量采樣器的切割效率的系統(tǒng)的框架圖；

圖2為圖1所示的氣溶膠在線測量系統(tǒng)的框架圖；

圖3為本發(fā)明另一實(shí)施方式的快速測量采樣器的切割效率的系統(tǒng)的框架圖；

圖4為圖3所示的流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)的框架圖；

圖5為本發(fā)明又一實(shí)施方式的快速測量采樣器的切割效率的系統(tǒng)的框架圖；

圖6為本發(fā)明一實(shí)施方式的通過快速測量采樣器的切割效率的系統(tǒng)進(jìn)行快速測量的方法的工作流程圖；

圖7為本發(fā)明另一實(shí)施方式的通過快速測量采樣器的切割效率的系統(tǒng)進(jìn)行快速測量的方法的工作流程圖；

圖8為本發(fā)明又一實(shí)施方式的通過快速測量采樣器的切割效率的系統(tǒng)進(jìn)行快速測量的方法的工作流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

圖1和圖2示意性地顯示了根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式的快速測量采樣器的切割效率的系統(tǒng)。

如圖所示，該系統(tǒng)包括以下裝置：氣體干燥器1、靜電中和器2、氣溶膠分流器3、切割器4和氣溶膠在線測量系統(tǒng)5，其中氣溶膠在線測量系統(tǒng)5包括第一切換閥51、用于對(duì)氣流進(jìn)行測量的在線測量裝置52和控制模塊53。

如圖所示，氣體干燥器1的輸入口與系統(tǒng)的外部的單分散的標(biāo)準(zhǔn)psl(聚苯乙烯微球)氣溶膠氣源連接，氣體干燥器1的輸出口與靜電中和器2的輸入口連接，靜電中和器2的輸出口與氣溶膠分流器3的輸入口連接。其中，氣溶膠分流器3的輸出口設(shè)置成第一分流氣流輸出口和第二分流氣流輸出口，第二分流氣流輸出口與切割器4的輸入口可拆卸連接。第一切換閥51設(shè)置成包括兩個(gè)輸入口，其中一個(gè)輸入口與第一分流氣流輸出口可拆卸連接，另一輸入口與切割器4的輸出口可拆卸連接，且第一切換閥51的輸出口與在線測量裝置52的輸入口連接。另外，第一切換閥51還連接至控制模塊53(例如通過電連接方式)。其中，切割器4優(yōu)選旋風(fēng)式或沖擊式顆粒物切割器，可拆卸連接優(yōu)選通過氣路管和快速接頭實(shí)現(xiàn)，快速接頭包括螺紋直通式快速接頭、y型三通式快速接頭和直通式快速接頭。固定流量的系統(tǒng)外部的單分散的標(biāo)準(zhǔn)psl氣溶膠氣源依次經(jīng)過氣體干燥器1中的干燥劑進(jìn)行干燥、靜電中和器2進(jìn)行靜電中和，之后，經(jīng)過靜電中和的氣溶膠經(jīng)由氣溶膠分流器3進(jìn)行分流，并分別通過第一分流氣流輸出口和第二分流氣流輸出口輸出。其中，通過第一分流氣流輸出口輸出的為上游氣溶膠(即未經(jīng)切割器4切割)，通過第二分流氣流輸出口輸出的為下游氣溶膠(即經(jīng)過了切割器4的切割)。正常啟動(dòng)系統(tǒng)工作時(shí)，默認(rèn)狀態(tài)下第一切換閥51的狀態(tài)為其中一個(gè)輸入口與輸出口連通，即將氣溶膠分流器3與在線測量裝置52接通或者將切割器4與在線測量裝置52接通。此時(shí)，當(dāng)啟動(dòng)本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)進(jìn)行測量時(shí)，只能通過在線測量裝置52測量上游氣溶膠或者下游氣溶膠的濃度，測量后的上游氣溶膠和下游氣溶膠通過在線測量裝置52排出系統(tǒng)外部。在具體使用中，可以根據(jù)需要自動(dòng)調(diào)節(jié)第一切換閥51的接通狀態(tài)，從而改變測量對(duì)象。具體實(shí)現(xiàn)方式例如可以是通過控制模塊53的用戶輸入控制界面向控制模塊53輸入切換信號(hào)，例如，輸入的為切換到上游氣溶膠的切換信號(hào)時(shí)，控制模塊53根據(jù)輸入的切換信號(hào)生成切換控制信號(hào)輸出至第一切換閥51，通過切換控制信號(hào)控制第一切換閥51將氣溶膠分流器3的第一分流氣流輸出口與在線測量裝置52的輸入口接通，此時(shí)，在線測量裝置52實(shí)時(shí)在線測量上游氣溶膠的濃度和對(duì)應(yīng)的粒徑；當(dāng)輸入的為切換到下游氣溶膠的切換信號(hào)，控制模塊53根據(jù)輸入的切換信號(hào)生成切換控制信號(hào)輸出至第一切換閥51，通過切換控制信號(hào)控制第一切換閥51將切割器4的輸出口與在線測量裝置52的輸入口接通，此時(shí)，在線測量裝置52實(shí)時(shí)在線測量下游氣溶膠的濃度和對(duì)應(yīng)的粒徑。例如，控制模塊53通過點(diǎn)擊控制界面上的切換按鈕接收用戶輸入的切換信號(hào)，并根據(jù)切換信號(hào)生成電信號(hào)以控制第一切換閥51的開關(guān)的通斷，從而在開關(guān)的通斷狀態(tài)下進(jìn)行切換，以控制與輸出口連通的輸入口為哪個(gè)，從而控制輸出至在線測量裝置52的氣體。優(yōu)選的，本發(fā)明實(shí)施例中的在線測量裝置52可以為氣溶膠粒徑譜儀，本發(fā)明實(shí)施例中的控制模塊53可以為部署在計(jì)算機(jī)上的軟件控制系統(tǒng)或硬件控制設(shè)備。當(dāng)實(shí)施例中的控制模塊53為部署在計(jì)算機(jī)上的軟件控制系統(tǒng)時(shí)，第一切換閥51與控制模塊53的連接方式，可以為電連接或無線網(wǎng)絡(luò)連接，當(dāng)為無線網(wǎng)絡(luò)連接時(shí)，需要在第一切換閥51中設(shè)置無線模塊，并將無線模塊與第一切換閥51的切換開關(guān)連接，以通過無線模塊向切換開關(guān)輸出切換控制信號(hào)。另外，第一切換閥51的切換控制方式也可以實(shí)現(xiàn)為在第一切換閥51中設(shè)置第一開關(guān)控制器，第一開關(guān)控制器與控制模塊53連接，根據(jù)控制模塊53的切換控制信號(hào)選擇將第一切換閥51的不同輸入口與輸出口接通。第一切換閥51的切換控制還可以實(shí)現(xiàn)為在第一切換閥51中增加一個(gè)小型的控制器，并設(shè)置切換開關(guān)，通過電路連接將切換開關(guān)連接至控制器，而控制器則可以與控制模塊53電路或網(wǎng)絡(luò)連接進(jìn)行通信，從而控制第一切換閥51的切換，本發(fā)明對(duì)此不做限制，只要能夠?qū)崿F(xiàn)通過外部的控制模塊53自動(dòng)控制第一切換閥51的切換，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)測量對(duì)象的自動(dòng)切換，都視為基于本發(fā)明構(gòu)思的實(shí)現(xiàn)方式，都應(yīng)在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。

該快速測量系統(tǒng)相較于現(xiàn)存的測量系統(tǒng)，引入氣溶膠在線測量系統(tǒng)5，在簡化了采樣器的組成裝置的同時(shí)連接簡易，無需測量經(jīng)過切割器4的各氣路氣溶膠粒子的精確質(zhì)量，而是分別測量上游氣溶膠和下游氣溶膠的濃度和對(duì)應(yīng)的粒徑，省去了測量粒子的收集過程，測量時(shí)間短。通過本發(fā)明實(shí)施例的測量系統(tǒng)測得上、下游氣溶膠的濃度和對(duì)應(yīng)的粒徑后，經(jīng)過以下公式即可計(jì)算得到切割器4的透過率：

式中，dae為測試顆粒的空氣動(dòng)力學(xué)直徑，n上游為上游氣溶膠顆粒的數(shù)目濃度，n下游為下游氣溶膠顆粒的數(shù)目濃度。

在具體應(yīng)用中，需要測量八種標(biāo)準(zhǔn)顆粒的psl氣溶膠的透過率，選用空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑范圍為1.5～4.5μm，每種標(biāo)準(zhǔn)顆粒的psl氣溶膠的透過率需要測量三次，三次測量計(jì)算得到的透過率的平均值為每種標(biāo)準(zhǔn)顆粒的平均透過率，通過每種標(biāo)準(zhǔn)顆粒的平均透過率與對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)顆粒粒徑進(jìn)行曲線擬合得到透過率——粒徑曲線，從而得到該測量系統(tǒng)的切割效率。八種顆粒的透過率公式為：

式中，i為不同的氣溶膠粒徑的編號(hào)(i＝1，2，……，8)，j為每種粒徑測量的次數(shù)(j＝1，2，3)，n1ij為第一上游氣溶膠的濃度，n2ij為第一下游氣溶膠的濃度，ηij為每種粒徑單次測量的透過率(j＝1，2，3)。每種標(biāo)準(zhǔn)顆粒的平均透過率的計(jì)算公式為：

其中，通過該公式計(jì)算得到的為每種粒徑的平均透過率(i＝1，2，……，8)。將透過率的平均值與對(duì)應(yīng)的氣溶膠空氣動(dòng)力學(xué)粒徑進(jìn)行曲線擬合得到透過率——粒徑曲線，從而得到該系統(tǒng)的切割效率。采用該系統(tǒng)測量切割效率的時(shí)間由2周縮短至2小時(shí)，并且采用本發(fā)明的快速測量采樣器切割效率的系統(tǒng)可以使設(shè)備裝置簡化、連接簡易、結(jié)構(gòu)緊湊、操作簡單。

優(yōu)選的，如圖3至5所示，快速測量采樣器的切割效率的系統(tǒng)還可以設(shè)置為包括流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)6。

在設(shè)置了流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)6的實(shí)施例中，如圖3所示，第一分流氣流輸出口優(yōu)選通過連接y型三通式快速接口，將第一分流氣流輸出口進(jìn)而分為第一上游氣溶膠輸出口和第二上游氣溶膠輸出口，以分別用于輸出第一上游氣溶膠和第二上游氣溶膠。同樣地，切割器4的輸出口也優(yōu)選通過連接y型三通式快速接口，將切割器4的輸出口進(jìn)而分為第一下游氣溶膠輸出口和第二下游氣溶膠輸出口，以分別用于輸出第一下游氣溶膠和第二下游氣溶膠。這種情況下，第一切換閥51的兩個(gè)輸入口分別與第一上游氣溶膠輸出口和第一下游氣溶膠輸出口可拆卸連接。而流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)6則通過兩個(gè)輸入口分別與第二上游氣溶膠輸出口和第二下游氣溶膠輸出口可拆卸連接。并且，流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)6還連接至控制模塊53。向系統(tǒng)內(nèi)部通入任意流量的單分散的標(biāo)準(zhǔn)psl氣溶膠氣源依次經(jīng)過所述氣體干燥器1和所述靜電中和器2后由所述氣溶膠分流器3分為分流ⅰ和分流ⅱ，分流ⅰ分為為第一上游氣溶膠和第二上游氣溶膠，分流ⅱ經(jīng)過切割器4后分為第一下游氣溶膠和第二下游氣溶膠。當(dāng)在控制界面輸入切換到上游氣溶膠的切換信號(hào)時(shí)，控制模塊53根據(jù)輸入的切換信號(hào)生成的切換控制信號(hào)控制流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)6將氣溶膠分流器3的第二上游氣溶膠輸出口與流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)6的輸入口接通和控制第一切換閥51將氣溶膠分流器3的第一上游氣溶膠輸出口與在線測量裝置52的輸入口接通，在線測量裝置52實(shí)時(shí)在線測量第一上游氣溶膠的濃度和對(duì)應(yīng)的粒徑；當(dāng)在控制界面輸入調(diào)節(jié)信號(hào)時(shí)，控制模塊53生成調(diào)節(jié)控制信號(hào)輸出至流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)6，以控制流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)6對(duì)第二上游氣溶膠的流量進(jìn)行調(diào)節(jié)，通過調(diào)節(jié)第二上游氣溶膠的流量使第一上游氣溶膠的流量與在線測量裝置52的測量流量一致，從而，在線測量裝置52可以測量切割器切割的不同流量的單分散的標(biāo)準(zhǔn)psl氣溶膠氣源的切割效率。當(dāng)在控制界面輸入切換到下游氣溶膠的切換信號(hào)時(shí)，控制模塊53生成的切換控制信號(hào)控制流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)6將切割器4的第二下游氣溶膠輸出口與流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)6的輸入口接通和控制第一切換閥51將切割器4的第一下游氣溶膠的輸出口與在線測量裝置52的輸入口接通，在線測量裝置52實(shí)時(shí)在線測量第一下游氣溶膠的濃度和對(duì)應(yīng)的粒徑；當(dāng)在控制界面輸入流量調(diào)節(jié)信號(hào)時(shí)，控制模塊53生成調(diào)節(jié)控制信號(hào)輸出至流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)6，以控制流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)6調(diào)節(jié)第二下游氣溶膠的流量，通過調(diào)節(jié)第二下游氣溶膠的流量使第一下游氣溶膠的流量與在線測量裝置52的測量流量一致，從而，在線測量裝置52可以測量切割器切割的不同流量的單分散的標(biāo)準(zhǔn)psl氣溶膠氣源的切割效率。第一上游氣溶膠和第一下游氣溶膠經(jīng)過在線測量裝置52測量后排出外部。

優(yōu)選的，如圖4所示，流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)6包括第二切換閥61、流量調(diào)節(jié)裝置63和泵64，第二切換閥61設(shè)置兩個(gè)輸入口分別與第二上游氣溶膠輸出口和第二下游氣溶膠輸出口連接，第二切換閥61的輸出口與流量調(diào)節(jié)裝置63的輸入口連接，流量調(diào)節(jié)裝置63的輸出口與泵64的輸入口連接，控制模塊53分別與第二切換閥61和流量調(diào)節(jié)裝置63連接(例如通過電連接實(shí)現(xiàn))，流量調(diào)節(jié)裝置63用于對(duì)經(jīng)過的氣體進(jìn)行流量調(diào)節(jié)，泵64用于抽取經(jīng)過第二切換閥61切換的第二上游氣溶膠或第二下游氣溶膠流過流量調(diào)節(jié)裝置63，并且可以通過泵64調(diào)節(jié)第二上游氣溶膠或第二下游氣溶膠流過流量調(diào)節(jié)裝置63的流速，流量調(diào)節(jié)裝置63和泵64都可以選用現(xiàn)有技術(shù)中的具有相應(yīng)功能的產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)，例如流量調(diào)節(jié)裝置63可以選用標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)，泵64可以選用與標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)配套的抽氣泵，只要是可以測量經(jīng)過的氣體的流量的流量計(jì)都視為基于本發(fā)明構(gòu)思的實(shí)現(xiàn)方式，都應(yīng)在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。其中，第二切換閥61的切換控制方式可以參照第一切換閥51的上述敘述實(shí)現(xiàn)，在此不再贅述。由此，在具體使用時(shí)，當(dāng)在控制界面輸入切換到上游氣溶膠的切換信號(hào)時(shí)，控制模塊53生成切換控制信號(hào)同時(shí)輸出至第一切換閥51和第二切換閥61，以控制第二切換閥61將氣溶膠分流器3的第二上游氣溶膠輸出口與流量調(diào)節(jié)裝置63的輸入口接通和控制第一切換閥51將氣溶膠分流器3的第一上游氣溶膠輸出口與在線測量裝置52的輸入口接通，在線測量裝置52實(shí)時(shí)在線測量第一上游氣溶膠的濃度和對(duì)應(yīng)的粒徑。同時(shí)，在使用時(shí)，用戶還可以根據(jù)需要通過控制模塊53的控制界面輸入調(diào)節(jié)信號(hào)(例如可以通過流量調(diào)節(jié)的按鈕實(shí)現(xiàn)或通過輸入模塊實(shí)現(xiàn))。當(dāng)在控制界面輸入調(diào)節(jié)信號(hào)時(shí)，在泵64的抽氣作用下第二上游氣溶膠流向流量調(diào)節(jié)裝置63，控制模塊53生成的調(diào)節(jié)控制信號(hào)控制流量調(diào)節(jié)裝置63調(diào)節(jié)第二上游氣溶膠的流量，通過調(diào)節(jié)第二上游氣溶膠的流量使第一上游氣溶膠的流量與在線測量裝置52的測量流量一致，從而，在線測量裝置52可以測量切割器切割的不同流量的單分散的標(biāo)準(zhǔn)psl氣溶膠氣源的切割效率。當(dāng)在控制界面輸入切換到下游氣溶膠的切換信號(hào)時(shí)，控制模塊53生成的切換控制信號(hào)控制第二切換閥61將切割器4的第二下游氣溶膠輸出口與流量調(diào)節(jié)裝置63的輸入口接通和控制第一切換閥51將切割器4的第一下游氣溶膠輸出口與在線測量裝置52的輸入口接通，在線測量裝置52實(shí)時(shí)在線測量第一下游氣溶膠的濃度和對(duì)應(yīng)的粒徑。當(dāng)在控制界面輸入流量調(diào)節(jié)信號(hào)時(shí)，在泵64的抽氣作用下第二下游氣溶膠流向流量調(diào)節(jié)裝置63，控制模塊53生成的調(diào)節(jié)控制信號(hào)控制流量調(diào)節(jié)裝置63調(diào)節(jié)第二下游氣溶膠的流量，通過調(diào)節(jié)第二下游氣溶膠的流量使第一下游氣溶膠的流量與在線測量裝置52的測量流量一致，從而，在線測量裝置52可以測量切割器切割的不同流量的單分散的標(biāo)準(zhǔn)psl氣溶膠氣源的切割效率。

優(yōu)選的，如圖5所示，流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)6還包括氣體凈化裝置62，氣體凈化裝置62的輸入口與第二切換閥61的輸出口連接，氣體凈化裝置62的輸出口與流量調(diào)節(jié)裝置63的輸入口連接，第二上游氣溶膠或第二下游氣溶膠經(jīng)過第二切換閥61切換后流向氣體凈化裝置62，經(jīng)過凈化的氣體由流量調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)流量后由泵64排出外部。

優(yōu)選的，氣溶膠在線測量系統(tǒng)5通過數(shù)據(jù)線與外部的記錄和計(jì)算設(shè)備連接，優(yōu)選在線測量裝置52上設(shè)置數(shù)據(jù)傳輸接口用于與外部的記錄和計(jì)算設(shè)備連接，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)測量的記錄和計(jì)算，不僅縮短了測量周期還使測量數(shù)據(jù)能夠溯源。在另一實(shí)施例中，也可以通過控制模塊53實(shí)現(xiàn)記錄和計(jì)算，例如控制模塊53為包括計(jì)算機(jī)和軟件程序的裝置，控制模塊53的軟件程序部署在計(jì)算機(jī)上，而其軟件程序中包括有實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)記錄和分析計(jì)算功能的程序單元，而在線測量裝置52直接通過數(shù)據(jù)傳輸接口與部署了控制模塊53的計(jì)算機(jī)相連，實(shí)現(xiàn)與控制模塊53的通信和數(shù)據(jù)交互。

圖6示意性地顯示了利用本發(fā)明的一種實(shí)施方式的通過快速測量采樣器的切割效率的系統(tǒng)進(jìn)行快速測量的方法。如圖6所示，該方法包括以下步驟：

步驟s101：固定流量的單分散的標(biāo)準(zhǔn)psl氣溶膠經(jīng)過氣體干燥器1進(jìn)行干燥。

步驟s102：將干燥的氣溶膠經(jīng)過靜電中和器2進(jìn)行靜電中和，去除靜電以防粒子聚團(tuán)凝結(jié)。

步驟s103：將去除靜電的氣溶膠由氣溶膠分流器3進(jìn)行分流，分為分流ⅰ和分流ⅱ。

步驟s104：將分流ⅱ經(jīng)過切割器4進(jìn)行切割，經(jīng)過切割器4切割的為下游氣溶膠，分流ⅰ為上游氣溶膠。

步驟s201：控制模塊53根據(jù)外部輸入的切換信號(hào)生成切換控制信號(hào)輸出，切換控制信號(hào)例如可以為電信號(hào)或二進(jìn)制信號(hào)。

步驟s202：第一切換閥51根據(jù)切換控制信號(hào)對(duì)上游氣溶膠或下游氣溶膠進(jìn)行第一切換。例如，可以是通過在第一切換閥51中設(shè)置第一控制開關(guān)，第一控制開關(guān)與控制模塊53優(yōu)選電連接，通過控制模塊53的切換控制信號(hào)進(jìn)行通斷狀態(tài)切換，從而實(shí)現(xiàn)使相應(yīng)的輸入口與輸出口接通，以將上游氣溶膠輸出或下游氣溶膠輸出。

步驟s203：經(jīng)過第一切換的上游氣溶膠或下游氣溶膠經(jīng)過在線測量裝置52進(jìn)行濃度和粒徑的實(shí)時(shí)在線測量，分別得到上游氣溶膠和下游氣溶膠的濃度和對(duì)應(yīng)的粒徑，并通過數(shù)據(jù)線將測得的濃度值傳輸?shù)綔y量裝置的外部。例如，輸出到專業(yè)的計(jì)算設(shè)備中，或輸出到通過軟件方式實(shí)現(xiàn)的控制模塊53的計(jì)算程序中，進(jìn)行下一步的計(jì)算。

采用本發(fā)明的方法進(jìn)行測量，第一切換閥51對(duì)上游氣溶膠或下游氣溶膠切換后由在線測量裝置52實(shí)時(shí)在線測量上游氣溶膠或下游氣溶膠的粒子的濃度和對(duì)應(yīng)的粒徑，無需進(jìn)行粒子的收集，2小時(shí)即可完成八種粒子的測量。在控制界面輸入切換信號(hào)，由控制模塊53生成切換控制信號(hào)控制第一切換閥51實(shí)現(xiàn)上游氣溶膠與在線測量裝置52接通或下游氣溶膠與在線測量裝置52接通，無需通過手工方式對(duì)第一切換閥51進(jìn)行切換，操作方便。

優(yōu)選的，如圖7所示，該方法還包括流量調(diào)節(jié)步驟：

步驟s1031：對(duì)經(jīng)過上述步驟s103分流后的氣流進(jìn)行二次分流，即將上游氣溶膠進(jìn)一步分流為第一上游氣溶膠和第二上游氣溶膠。

步驟s1041：對(duì)經(jīng)過上述步驟s104切割后的氣流進(jìn)行二次分流，即將下游氣溶膠進(jìn)一步分流為第一下游氣溶膠和第二下游氣溶膠。

步驟s2011：通過控制模塊53的控制界面進(jìn)行切換信號(hào)和調(diào)節(jié)信號(hào)的設(shè)置，例如通過旋鈕或按鍵進(jìn)行設(shè)置?？刂颇K53接收根據(jù)外部輸入的切換信號(hào)和調(diào)節(jié)信號(hào)，生成切換控制信號(hào)和調(diào)節(jié)控制信號(hào)輸出，其中切換控制信號(hào)同時(shí)輸出至第一切換閥51和第二切換閥61，調(diào)節(jié)控制信號(hào)則輸出至流量調(diào)節(jié)裝置63。切換控制信號(hào)和調(diào)節(jié)控制信號(hào)例如可以為電信號(hào)(例如在通過電路實(shí)現(xiàn)的方式中)或二進(jìn)制信號(hào)(例如在通過單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的方式中)或字符信號(hào)(例如在通過軟件實(shí)現(xiàn)的方式中)。

步驟s2012：第二切換閥61根據(jù)切換控制信號(hào)對(duì)第二上游氣溶膠或第二下游氣溶膠進(jìn)行第二切換，第一切換閥51根據(jù)切換控制信號(hào)對(duì)第一上游氣溶膠或第一下游氣溶膠進(jìn)行第一切換。切換方式與第一切換閥51相同，在此不再贅述。

步驟301：流量調(diào)節(jié)裝置63根據(jù)調(diào)節(jié)控制信號(hào)對(duì)第二上游氣溶膠或第二下游氣溶膠進(jìn)行流量調(diào)節(jié)。流量調(diào)節(jié)裝置63根據(jù)調(diào)節(jié)控制信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)，例如可以是控制模塊53生成的調(diào)節(jié)控制信號(hào)中包括流速，流量調(diào)節(jié)裝置63接收到調(diào)節(jié)控制信號(hào)后，根據(jù)流速控制第二上游氣溶膠或第二下游氣溶膠的流量，例如通過控制泵64的驅(qū)動(dòng)速度，這些可以參照現(xiàn)有技術(shù)中流量調(diào)節(jié)裝置63的流量調(diào)節(jié)控制方式，在此不再贅述。

步驟s2013：對(duì)第一上游氣溶膠或第一下游氣溶膠進(jìn)行在線測量。具體為，經(jīng)過切換和流量調(diào)節(jié)后，對(duì)流入在線測量裝置52的第一上游氣溶膠或第一下游氣溶膠進(jìn)行濃度和粒徑的實(shí)時(shí)在線測量，分別得到第一上游氣溶膠和第一下游氣溶膠的濃度和對(duì)應(yīng)的粒徑，并通過數(shù)據(jù)線將測得的濃度值傳輸?shù)綔y量裝置的外部。

通過第二切換閥61將上游氣溶膠其中一條支流第二上游氣溶膠與流量調(diào)節(jié)裝置63接通或?qū)⑾掠螝馊苣z其中一條支流第二下游氣溶膠與流量調(diào)節(jié)裝置63接通，通過調(diào)節(jié)第二上游氣溶膠或第二下游氣溶膠的流量，使上游氣溶膠的另一條支流第一上游氣溶膠或下游氣溶膠的另一條支流第一下游氣溶膠的流量滿足在線測量裝置52的測量要求，從而，在線測量裝置52可以測量切割器切割的不同流量的氣源的濃度和對(duì)應(yīng)的粒徑。在控制界面輸入切換信號(hào)和調(diào)節(jié)信號(hào)，由控制模塊53生成切換控制信號(hào)和調(diào)節(jié)控制信號(hào)，切換控制信號(hào)控制第二切換閥61將第二上游氣溶膠與流量調(diào)節(jié)裝置63接通或?qū)⒌诙掠螝馊苣z與流量調(diào)節(jié)裝置63接通，調(diào)節(jié)控制信號(hào)控制流量調(diào)節(jié)裝置63調(diào)節(jié)第二上游氣溶膠或第二下游氣溶膠的流量；切換控制信號(hào)還控制控制第一切換閥51將第一上游氣溶膠與在線測量裝置52接通或?qū)⒌谝幌掠螝馊苣z與在線測量裝置52接通，通過在線測量裝置52實(shí)時(shí)在線測量第一上游氣溶膠或第一下游氣溶膠的濃度和對(duì)應(yīng)的粒徑。在控制界面輸入切換的氣路和調(diào)節(jié)的流量值，即可通過控制模塊53實(shí)現(xiàn)氣路的切換和流量的調(diào)節(jié)，無需人工控制，操作方便快捷。

優(yōu)選的，如圖8所示，該方法還包括在進(jìn)行流量調(diào)節(jié)之前，對(duì)流入流量調(diào)節(jié)裝置63的氣體進(jìn)行凈化，具體包括：

步驟s302：經(jīng)過第二切換的第二上游氣溶膠和第二下游氣溶膠分別經(jīng)過氣體凈化裝置62進(jìn)行凈化。

步驟s303：經(jīng)過凈化的第二上游氣溶膠和第二下游氣溶膠分別經(jīng)過流量調(diào)節(jié)裝置63進(jìn)行流量調(diào)節(jié)。

采用氣體凈化裝置62對(duì)流量調(diào)節(jié)前的第二切換氣路進(jìn)行凈化，可以避免流量調(diào)節(jié)裝置63受氣路中粒子的污染，延長流量調(diào)節(jié)裝置63的使用壽命。

以上所述的僅是本發(fā)明的一些實(shí)施方式。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。