双通道生物气溶胶粒子识别系统及识别方法

1.本发明涉及生物气溶胶粒子检测技术领域，特别是一种双通道生物气溶胶粒子识别系统及识别方法。


背景技术：

2.气溶胶是指悬浮在气体介质中的固态或液态颗粒所组成的气态分散系统。从有机性的角度，这些颗粒可分为生物粒子和非生物粒子。前者主要有飘尘、盐、云雾等，后者常见的有细菌、芽孢、病毒、毒素等。气溶胶在日常生活中无处不在、无孔不入，又与人类的生命健康息息相关。此外，在新军事领域，生物战剂和生物恐怖剂常常以生物气溶胶形式施放到大气中扩散，可在短时间内造成大范围污染和人员感染，而生物有害物质的袭击侦查预警也成为了生物安全防御的重要环节。因此，不论是民用还是军用领域，对大气中生物气溶胶粒子的存在性、密集程度和具体种类的实时判断都是亟待解决的问题。
3.目前，对气溶胶成分进行分析的方法主要聚焦于生物化学特性。主要包括理化检验法(电导检测法、化学分析法等)、生物分析(电离质谱法、蛋白质印迹法等)，结合光学的方法则有不同波段的光谱、光度分析法、光热分析法、荧光显微镜法等等。这些方法大多需要先通过滤膜采样等步骤收集、培养气溶胶粒子，再进行测量，同时设备复杂、耗时长或成本昂贵，难以满足实时检测的要求。
4.背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。


技术实现要素：

5.鉴于上述问题，本发明的目的是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种双通道生物气溶胶粒子识别系统及识别方法，使用特定波长的激光激发样品的荧光自发辐射，从而得到与样品相关联的荧光光谱，可以很好地分辨生物粒子和非生物粒子以及判断生物粒子种类，速度快、步骤简单、结果稳定，能够应用在医学、生物学、环境科学等领域。
6.本发明的目的是通过以下技术方案予以实现。
7.一种双通道生物气溶胶粒子识别系统，其包括，
8.气室，其包括设在中心轴位置的容纳待测的气溶胶粒子的腔体和围绕所述腔体的多个侧表面；
9.双通道激光诱导荧光装置，其包括，
10.两台平行布置的紫外脉冲激光器，其输出入射平面存在高度差的第一紫外激光和第二紫外激光，
11.第三聚焦透镜组，其接收并聚焦所述第一紫外激光和第二紫外激光，所述第一紫外激光和第二紫外激光在所述中心轴上形成第一探测点和第二探测点，所述第一紫外激光和第二紫外激光激发所述生物气溶胶粒子产生第一次荧光和第二次荧光，所述第一探测点与第二探测点在竖直方向上距离第二预定距离，
12.激光诱导荧光光谱分析处理系统，其包括，
13.显微物镜，其包括接收第一次荧光和第二次荧光的凹面反射镜和相对于所述凹面反射镜的凸面反射镜以会聚第一次荧光和第二次荧光，所述凹面反射镜与中心轴的之间的光路与所述第一紫外激光和第二紫外激光的光路呈第三夹角，
14.光谱仪，其接收第一次荧光和第二次荧光以生成荧光光谱，
15.光谱对比识别单元，其连接所述光谱仪以基于所述荧光光谱识别生物气溶胶粒子。
16.所述的一种双通道生物气溶胶粒子识别系统中，
17.第三聚焦透镜组，其接收并聚焦所述第一紫外激光和第二紫外激光，所述第一紫外激光和第二紫外激光经由第五侧表面分别在所述中心轴上形成第一探测点和第二探测点。
18.所述的一种双通道生物气溶胶粒子识别系统中，
19.进一步地，显微物镜为牛顿式、卡塞格林式反射式结构。
20.所述的一种双通道生物气溶胶粒子识别系统中，
21.双路红外定位触发单元，其包括第一路红外定位触发单元和第二路红外定位触发单元，
22.所述第一路红外定位触发单元包括，
23.第一红外激光器，其从下向上以第一预定角度朝所述中心轴发出第一波长的第一红外激光，所述第一红外激光器的第一光轴与所述中心轴共面，
24.第一聚焦透镜组，其接收并聚焦所述第一红外激光，穿过气室的第一侧表面的所述第一红外激光聚焦的焦点在所述中心轴上形成第一激发点，
25.第一散射光接收光路，其具有与所述第一光轴成第一夹角的第一接收光轴以接收自第三侧表面散射的所述第一红外散射光，所述第一散射光接收光路包括对应第一波长的第一带通滤光片和对应第二波长的第一带阻滤光片，
26.所述第二路红外定位触发单元包括，
27.第二红外激光器，其从下向上以第二预定角度朝所述中心轴发出第二波长的第二红外激光，所述第二红外激光器的第二光轴与所述中心轴共面，
28.第二聚焦透镜组，其接收并聚焦所述第二红外激光，穿过气室的第二侧表面的所述第二红外激光聚焦的焦点在所述中心轴上形成第二激发点，所述第二激发点相距所述第一激发点第一预定距离，
29.第二散射光接收光路，其具有与所述第二光轴成第二夹角的第二接收光轴以接收第四侧表面散射的所述第二红外散射光，所述第二散射光接收光路包括对应第二波长的第二带通滤光片和对应第一波长的第二带阻滤光片。
30.第一高通滤光片和第二高通滤光片，其设在显微物镜的焦点处以过滤第一激光和第二激光，
31.光谱仪，其接收过滤后的第一次荧光和第二次荧光以生成荧光光谱，
32.光谱对比识别单元，其连接所述光谱仪以基于所述荧光光谱识别生物气溶胶粒子。
33.所述的一种双通道生物气溶胶粒子识别系统中，第一散射光接收光路还包括第一
光电探测器，其经由光纤接收所述第一红外散射光以增益放大；第二散射光接收光路还包括第二光电探测器，其经由光纤接收所述第二红外散射光以增益放大。进一步地，所述第一、第二光电探测器可以是雪崩光电二极管，也可以是pin或pmt。
34.所述的一种双通道生物气溶胶粒子识别系统中，所述双通道生物气溶胶粒子识别系统还包括，
35.触发控制模块，其连接所述第一散射光接收光路和第二散射光接收光路，当气溶胶粒子达到第一激光点和第二激发点，触发控制模块发出触发信号，
36.处理单元，其连接所述触发控制模块、双路红外定位触发单元和双通道激光诱导荧光装置，
37.响应于触发信号，处理单元发送中断信号到所述双路红外定位触发单元以停止发射第一红外激光和第二红外激光，发送发射信号到所述双通道激光诱导荧光装置以发射第一紫外激光和第二紫外激光。
38.所述的一种双通道生物气溶胶粒子识别系统中，所述双通道生物气溶胶粒子识别系统还包括气溶胶微束发生装置，其连接所述腔体以依次输送单个生物气溶胶粒子。
39.所述的一种双通道生物气溶胶粒子识别系统中，所述气溶胶微束发生装置包括容纳生物气溶胶粒子的样品池、连接所述样品池的样品发生口、样品收集口以及用于从样品发生口朝向样品收集口驱动生物气溶胶粒子的气泵。
40.所述的一种双通道生物气溶胶粒子识别系统中，所述光室的每个侧表面由高透过率的玻璃材料制成，所述光室是为正八棱柱、足球烯结构或异构多面体。
41.所述的一种双通道生物气溶胶粒子识别系统中，第一夹角相同于第二夹角，且大于第三夹角。
42.所述的一种双通道生物气溶胶粒子识别系统中，所述第一夹角和第二夹角均为135
°
，第三夹角为90
°
，第一预定角度和第二预定角度为30
°‑
60
°
。
43.所述的一种双通道生物气溶胶粒子识别系统中，第一波长和第二波长为700～900nm，所述第一紫外激光和第二紫外激光的波长为250～370nm。
44.根据本发明另一方面，一种利用所述的一种双通道生物气溶胶粒子识别系统的识别方法包括以下步骤，
45.待测气溶胶粒子输入气室腔体；
46.第一红外激光器从下向上以第一预定角度朝中心轴发出第一波长的第一红外激光，穿过气室的第一侧表面的所述第一红外激光聚焦的焦点在所述中心轴上形成第一激发点，第一散射光接收光路接收自第三侧表面散射的所述第一红外散射光，第二红外激光器从下向上以第二预定角度朝所述中心轴发出第二波长的第二红外激光，穿过气室的第二侧表面的所述第二红外激光聚焦的焦点在所述中心轴上形成第二激发点，第二散射光接收光路接收第四侧表面散射的所述第二红外散射光，
47.基于接收的第一红外激光和第二红外激光判断气溶胶粒子到达第一激发点和第二激发点，当气溶胶粒子到达第一激发点和第二激发点，停止发射第一红外激光和第二红外激光，双通道激光诱导荧光装置发射第一紫外激光和第二紫外激光，所述第一紫外激光和第二紫外激光激发所述生物气溶胶粒子产生第一次荧光和第二次荧光，
48.基于第一次荧光和第二次荧光以生成荧光光谱，基于所述荧光光谱识别生物气溶
胶粒子。
49.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
50.本发明采用红外波段可避免对后续荧光信号产生干扰。红外激光采用斜入射的方式入射到气溶胶粒子微束上。斜入射的角度使得激光在微束截面上的光斑大小足以产生足够的散射效应，同时减少光室的折射散射光对光电探测器接收的影响，也充分节省了空间，降低了系统精密性的要求。使用了两路紫外激光组成双通道的lif系统，从而减少生物粒子的漏判、误判，增加生物粒子的识别准确率。两台激光器采用近同轴发射的设计。这样一方面保证了脉冲激发强度，另一方面将“探测点”的纵向距离转化为激光器位置的横向距离，便于调整光路。同时有利于提高系统紧凑性。通过大芯径和耦合透镜的配合提高了功率密度，已知的焦距会使得光路调整更为方便。同时，用光纤传输代替了空间传输使系统更加稳定，也更加便于检修。此外，这样的设计进一步提高了系统紧凑性，利于系统的小型、便携化。进一步地，光室设计充分考虑到了各光路的角度位置需求。由于弹性散射主要以前向散射为主，但又要避免光电探测器被激光干扰或损坏，故红外发射和散射接收光路采用135
°
夹角。由于荧光没有明显的方向选择性，故紫外发射和荧光接收光路采用最为便捷的90
°
夹角。其余侧表面可用于观察光路，也可在实际应用中增加其他功能，组成更多样的级联系统。整体系统的触发和时序控制由集成的触发控制模块和信号发生器配合实现。
51.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够使得本发明的技术手段更加清楚明白，达到本领域技术人员可依照说明书的内容予以实施的程度，并且为了能够让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，下面以本发明的具体实施方式进行举例说明。
附图说明
52.通过阅读下文优选的具体实施方式中的详细描述，本发明各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。说明书附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。
53.在附图中：
54.图1是根据本发明一个实施例的一种双通道生物气溶胶粒子识别系统的结构示意图；
55.图2是根据本发明一个实施例的一种双通道生物气溶胶粒子识别系统中第一路红外定位触发单元和双通道激光诱导荧光装置的侧视示意图；
56.图3是根据本发明一个实施例的一种双通道生物气溶胶粒子识别系统中第二激光诱导荧光光谱分析处理系统激光诱导荧光光谱分析处理系统的侧视示意图；
57.图4是根据本发明一个实施例的一种双通道生物气溶胶粒子识别系统的识别方法的流程示意图；
58.图5是根据本发明一个实施例的一种双通道生物气溶胶粒子识别系统的识别方法的时序示意图。
59.以下结合附图和实施例对本发明作进一步的解释。
具体实施方式
60.下面将参照附图1至图5更详细地描述本发明的具体实施例。虽然附图中显示了本发明的具体实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
61.需要说明的是，在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可以理解，技术人员可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名词的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”或“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式，然所述描述乃以说明书的一般原则为目的，并非用以限定本发明的范围。本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。
62.为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个附图并不构成对本发明实施例的限定。
63.为了更好地理解，如图1至图3所示，一种双通道生物气溶胶粒子识别系统，其包括，
64.气室1，其包括设在中心轴2位置的容纳待测的气溶胶粒子的腔体3和围绕所述腔体3的多个侧表面；
65.双路红外定位触发单元，其包括第一路红外定位触发单元4和第二路红外定位触发单元14，
66.如图2所示，所述第一路红外定位触发单元4包括，
67.第一红外激光器5，其从下向上以第一预定角度朝所述中心轴2发出第一波长的第一红外激光，所述第一红外激光器5的第一光轴6与所述中心轴2共面，
68.第一聚焦透镜组7，其接收并聚焦所述第一红外激光，穿过气室1的第一侧表面8的所述第一红外激光聚焦的焦点在所述中心轴2上形成第一激发点，
69.第一散射光接收光路9，其具有与所述第一光轴6成第一夹角的第一接收光轴10以接收自第三侧表面11散射的所述第一红外散射光，所述第一散射光接收光路9包括对应第一波长的第一带通滤光片12和对应第二波长的第一带阻滤光片13，
70.如图3所示，所述第二路红外定位触发单元14包括，
71.第二红外激光器15，其从下向上以第二预定角度朝所述中心轴2发出第二波长的第二红外激光，所述第二红外激光器15的第二光轴16与所述中心轴2共面，
72.第二聚焦透镜组17，其接收并聚焦所述第二红外激光，穿过气室1的第二侧表面18的所述第二红外激光聚焦的焦点在所述中心轴2上形成第二激发点，所述第二激发点相距所述第一激发点第一预定距离，
73.第二散射光接收光路19，其具有与所述第二光轴16成第二夹角的第二接收光轴20以接收第四侧表面21散射的所述第二红外散射光，所述第二散射光接收光路19包括对应第二波长的第二带通滤光片22和对应第一波长的第二带阻滤光片23；
74.双通道激光诱导荧光装置24，其包括，
75.两台平行布置的紫外脉冲激光器25，其输出入射平面存在高度差的第一紫外激光
和第二紫外激光，
76.第三聚焦透镜组26，其接收并聚焦所述第一紫外激光和第二紫外激光，所述第一紫外激光和第二紫外激光经由第五侧表面27分别在所述中心轴2上形成第一探测点和第二探测点，所述第一紫外激光和第二紫外激光激发所述生物气溶胶粒子产生第一次荧光和第二次荧光，所述第一探测点与第二探测点在竖直方向上距离第二预定距离，
77.如图3所示，激光诱导荧光光谱分析处理系统28，其包括，
78.显微物镜29，其包括接收第一次荧光和第二次荧光的凹面反射镜30和相对于所述凹面反射镜30的凸面反射镜31以会聚第一次荧光和第二次荧光，所述凹面反射镜30与中心轴2的之间的光路与所述第一紫外激光和第二紫外激光的光路呈第三夹角，
79.第一高通滤光片和第二高通滤光片32，其设在显微物镜29的焦点处以过滤第一激光和第二激光，
80.光谱仪，其接收过滤后的第一次荧光和第二次荧光以生成荧光光谱，
81.光谱对比识别单元，其连接所述光谱仪以基于所述荧光光谱识别生物气溶胶粒子。
82.所述的一种双通道生物气溶胶粒子识别系统的优选实施例中，第一散射光接收光路9还包括如第一雪崩光电二极管的第一光电探测器，其经由光纤接收所述第一红外散射光以增益放大；第二散射光接收光路19还包括如第二雪崩光电二极管的第二光电探测器，其经由光纤接收所述第二红外散射光以增益放大。第一光电探测器或第二光电探测器可以是apd，也可以是pin或pmt。
83.所述的一种双通道生物气溶胶粒子识别系统的优选实施例中，所述双通道生物气溶胶粒子识别系统还包括，
84.触发控制模块，其连接所述第一散射光接收光路9和第二散射光接收光路19，当气溶胶粒子达到第一激光点和第二激发点，触发控制模块发出触发信号，
85.处理单元，其连接所述触发控制模块、双路红外定位触发单元和双通道激光诱导荧光装置24，
86.响应于触发信号，处理单元发送中断信号到所述双路红外定位触发单元以停止发射第一红外激光和第二红外激光，发送发射信号到所述双通道激光诱导荧光装置24以发射第一紫外激光和第二紫外激光。
87.所述的一种双通道生物气溶胶粒子识别系统的优选实施例中，所述双通道生物气溶胶粒子识别系统还包括气溶胶微束发生装置，其连接所述腔体3以依次输送单个生物气溶胶粒子。
88.所述的一种双通道生物气溶胶粒子识别系统的优选实施例中，所述气溶胶微束发生装置包括容纳生物气溶胶粒子的样品池、连接所述样品池的样品发生口、样品收集口以及用于从样品发生口朝向样品收集口驱动生物气溶胶粒子的气泵。
89.所述的一种双通道生物气溶胶粒子识别系统的优选实施例中，所述光室的每个侧表面由高透过率的玻璃材料制成，所述光室是为正八棱柱、足球烯结构或异构多面体。
90.所述的一种双通道生物气溶胶粒子识别系统的优选实施例中，第一夹角相同于第二夹角，且大于第三夹角。
91.所述的一种双通道生物气溶胶粒子识别系统的优选实施例中，所述第一夹角和第
二夹角均为135
°
，第三夹角为90
°
，第一预定角度和第二预定角度为30
°‑
60
°
。
92.所述的一种双通道生物气溶胶粒子识别系统的优选实施例中，第一波长和第二波长为700～900nm，所述第一紫外激光和第二紫外激光的波长为250～370nm。
93.在一个实施例中，双通道生物气溶胶粒子识别系统包括气溶胶微束发生装置、双路红外定位触发单元、双通道激光诱导荧光装置24、lif光谱分析处理系统28和机械及电路系统。所述的气溶胶微束发生装置包括样品池、样品发生口、样品收集口、气泵。所述的双路红外定位触发单元包括红外光发射光路和散射光接收光路。所述的双通道激光诱导荧光(lif)装置包括同轴紫外光发射光路和荧光接收光路。所述的lif光谱分析处理系统28包括光谱仪、pmt阵列及配套的软件与算法。所述的机械及电路系统包括光室、支撑结构、触发控制模块、信号发生器和电源。
94.在一个实施例中，所述第一红外激光器的第一光轴与所述中心轴共面，所述第二红外激光器的第二光轴与所述中心轴共面。
95.在一个实施例中，所述第一散射光接收光路包括对应第一波长的第一带通滤光片和对应第二波长的第一带阻滤光片，所述第二散射光接收光路包括对应第二波长的第二带通滤光片和对应第一波长的第二带阻滤光片。
96.在一个实施例中，第一高通滤光片和第二高通滤光片，其设在显微物镜的焦点处以过滤第一激光和第二激光。
97.在一个实施例中，所述光室的每个侧表面由高透过率的玻璃材料制成，与对应的两路红外光发射光路夹角为30～60
°
，与对应的两路散射光接受光路、紫外光发射光路、荧光接收光路的光轴分别相互垂直。所述的两路红外光发射光路、两路散射光接收光路、紫外光发射光路、荧光接收光路的光轴分别对应于各侧表面。
98.在一个实施例中，所述两路红外光发射光路为斜入射，其光轴分别与光室中心轴2共面，与对应的侧表面分别形成一个夹角。
99.所述的红外光发射光路包括两台红外激光器、耦合透镜、光纤、聚焦透镜组、光阑，其中红外激光波长为700～900nm；所述的散射光接收光路包括接收镜、带通滤光片、带阻滤光片、聚焦镜、光纤、光电探测器。
100.在一个实施例中，所述的同轴紫外光发射光路包括两台紫外激光器、反射镜、二向色镜、聚焦镜，其中紫外激光波长为250～370nm；所述的荧光接收光路包括显微物镜29、高通滤光片。
101.在一个实施例中，所述的两路红外光发射光路与光室中心轴2交点重合，所述的紫外光发射光路中两路紫外光与光室中心轴2的交点均比上述交点低一定距离，同时在竖直方向错开一定距离。
102.在一个实施例中，双通道生物气溶胶粒子识别系统适用于对气溶胶样品中的生物粒子进行快速检测。样品可以是样品池中经过预处理制备得到的气溶胶样品，也可以直接通过气泵管路收集环境气溶胶样品。
103.在一个实施例中，触发控制模块包括双通道的放大器、滤波器、逻辑运算器和ad/da转换器等部分。
104.一种利用所述的一种双通道生物气溶胶粒子识别系统的识别方法包括以下步骤，
105.待测气溶胶粒子输入气室腔体3；
106.第一红外激光器5从下向上以第一预定角度朝中心轴2发出第一波长的第一红外激光，穿过气室1的第一侧表面8的所述第一红外激光聚焦的焦点在所述中心轴2上形成第一激发点，第一散射光接收光路9接收自第三侧表面11散射的所述第一红外激光，第二红外激光器15从下向上以第二预定角度朝所述中心轴2发出第二波长的第二红外激光，穿过气室1的第二侧表面18的所述第二红外激光聚焦的焦点在所述中心轴2上形成第二激发点，第二散射光接收光路19接收第四侧表面21散射的所述第二红外激光，
107.基于接收的第一红外激光和第二红外激光判断气溶胶粒子到达第一激发点和第二激发点，当气溶胶粒子到达第一激发点和第二激发点，停止发射第一红外激光和第二红外激光，双通道激光诱导荧光装置24发射第一紫外激光和第二紫外激光，所述第一紫外激光和第二紫外激光激发所述生物气溶胶粒子产生第一次荧光和第二次荧光，
108.基于第一次荧光和第二次荧光以生成荧光光谱，基于所述荧光光谱识别生物气溶胶粒子。
109.在一个优选实施方式中，参见图5，识别方法中，处理单元可以根据时序图进行控制。
110.在一个优选实施方式中，识别方法的流程如图4所示，具体地，红外激发中，双路红外激光依据弹性散射原理对粒子进行定位。两台波长不同的红外激光器输出连续激光，通过耦合透镜分别聚焦到光纤中进行传输以方便系统搭建。为保证激发光强，光纤采用大的传输芯径。在光纤末端，一个聚焦透镜组负责将红外激光聚焦到光室中心轴2上。用于激发散射的两路红外激光分别垂直光室的两个面，且此二面互相垂直。激光从下向上以一定角度入射，即光轴和光室中心轴2共面，呈一定夹角。在光室中心轴2上，聚焦透镜组的焦点称为“激发点”。两“激发点”的位置近似重叠。
111.在一个优选实施方式中，散射定位中，当气溶胶粒子被激光照射时，根据弹性散射，激光波长不变，会向四周发散传播，尤以前向散射为甚。因此，两路散射光接收光路被置于红外发射光路的前向，垂直于与红外激光对应平面呈135
°
的平面(在俯视图中，红外激光光轴与对应的接收光轴夹角为135
°
)。接收光路通过两片正透镜组成的聚焦镜来接收红外散射光，理论上，透镜组内散射光应为平行光。由于两路红外激光波长相近，为了滤除其他波段的杂散光，同时排除另一路红外激光散射和反射带来的干扰，在每个透镜组内置有两片滤光片——对于每一个散射接收光路，其中一片是本光路对应激光波长的带通滤光片，一片是另一个光路对应激光波长的带阻滤光片。对于另一个接收光路则相反。在透镜组后端，出射光会聚进入大芯径光纤传输，再由高增益apd、pin管或pmt进行接收。
112.两路散射接收光路是分别独立工作的。在两个光电探测器输出部分，一个集成的触发控制模块将两路输出放大，进行滤波处理，而后进行逻辑运算。通过定标和调整，可以使无粒子时的背景信号和有粒子时的散射信号分别置于逻辑0和1的范畴。系统稳定工作时，如模块输出为1，即说明响应到气溶胶粒子到达两路激发点的位置。
113.在一个优选实施方式中，紫外荧光激发中，在接收到模块高电平输出时，信号发生器会暂时关断红外激光，先后触发紫外激光并触发pmt接收光谱。同轴紫外光发射光路采用两台紫外脉冲激光器25输出紫外激光，通过全反射镜、二向色镜、全反射镜的排列实现两路紫外激光的水平抬升。两激光器出光口前后错开一段微小距离，使两路激光最终的入射平面存在一段微小高度差，但仍可视为近同轴入射。因激光器输出可视为平行光，在第二面反
射镜与光室中间，通过一个聚焦镜将激光聚焦到光室中心轴2。此焦点称为“探测点”。紫外激光的光轴与光室中心轴2垂直，两个“探测点”在竖直方向存在一段微小距离。在散射光确定粒子位置后，根据已知的微束发生装置流速，即可推算出粒子到达两个“探测点”的时延，从而精确控制紫外光脉冲的发射时间。当粒子通过两个“探测点”时，红外激光器被脉冲关断，同时被外部触发控制的两台紫外激光器分别发射，先后激发粒子的两次荧光自发辐射。根据荧光效应的原理，产生的荧光为覆盖一个范围的光谱，且波长均位于紫外激光的长波方向，向各个方向发射。荧光光谱的组成与激发波长和粒子类型有关，在相同激光激发下，不同的生物粒子具有不同的光谱，而非生物粒子一般没有荧光效应。这也是通过荧光效应鉴别生物粒子的核心。
114.在一个优选实施方式中，荧光接收中，对于生物气溶胶粒子的荧光，接收光路采用一个显微物镜29进行收集。先由一个凹面反射镜30接收大视角荧光，再由一个凸面反射镜31进一步会聚到小视角内。在显微物镜29的像方焦点处，纵向并列放置两片高通滤光片，其截止波长分别略大于两个紫外激光的波长，从而过滤掉激光信号。两片滤光片的位置处于两个“探测点”被显微物镜29成像后对应的像点处。经过滤光片后，荧光被收集进一台光谱仪中进行分光，光谱仪之后是一台负责光电转换过程的光电倍增管(pmt)。经过分光和光电转换，系统即可得到生物粒子的荧光光谱，光谱范围一般从360nm到600nm。
115.在一个优选实施方式中，光谱对比识别中，在应用之前，一套数据库和分类识别算法将与系统同步建立。在荧光接收步骤中得到的粒子荧光光谱按激发波长不同(激发时间先后)存为两组数据，分别进行归一化处理。在得到归一化光谱后，使用主成分分析(pca)、线性判别分析(lda)等方法对光谱进行降维，之后使用明氏距离、k最近邻(knn)分类法等方法与数据库中已知的常见生物粒子匹配识别，从而判断粒子类型。
116.工业实用性
117.本发明所述的一种双通道生物气溶胶粒子识别系统及识别方法可以在生物溶胶例子识别领域制造并使用。
118.以上结合具体实施例描述了本技术的基本原理，但是，需要指出的是，在本技术中提及的优点、优势、效果等仅是示例而非限制，不能认为这些优点、优势、效果等是本技术的各个实施例必须具备的。另外，上述公开的具体细节仅是为了示例的作用和便于理解的作用，而非限制，上述细节并不限制本技术为必须采用上述具体的细节来实现。
119.为了例示和描述的目的已经给出了以上描述。此外，此描述不意图将本技术的实施例限制到在此公开的形式。尽管以上已经讨论了多个示例方面和实施例，但是本领域技术人员将认识到其某些变型、修改、改变、添加和子组合。