技术特征：
1.一种大气颗粒物尺度谱分布探测装置，其特征在于，包括光源发射组件(1)和光信号探测及分析组件(2)；光源发射组件(1)的外壳内设有紫外光束发射器(1-1)、短波近红外光束发射器(1-2)、光束调整系统和光合束器(1-8)，光源发射组件(1)的外壳上开设有出射光孔(1-9)；所述光束调整系统设在紫外光束发射器(1-1)和短波近红外光束发射器(1-2)发射光束的光路上，光合束器(1-8)设在所述光束调整系统的下游；光信号探测及分析组件(2)的外壳内设有第一双频带通滤波片(2-2)、第一透镜(2-3)、第二双频带通滤波片(2-6)、第二透镜(2-7)、第三滤波片(2-13)、第三透镜(2-14)、探测模块和处理及分析模块，光信号探测及分析组件(2)的外壳上开设有与出射光孔(1-9)相对的入射光孔(2-1)；经光合束器(1-8)的合束光由出射光孔(1-9)出射，经大气空间射入入射光孔(2-1)；第二双频带通滤波片(2-6)和第二透镜(2-7)依次设在所述合束光的前向上；第一双频带通滤波片(2-2)和第一透镜(2-3)依次设在所述合束光的一个侧向上；第三滤波片(2-13)和第三透镜(2-14)依次设在所述合束光的另一个侧向上；探测模块分别接收第一透镜(2-3)后第一焦面(2-4)上的侧向散射光信号、第三透镜(2-14)后第三焦面(2-15)上的侧向散射光信号和第二透镜(2-7)后第二焦面(2-8)上的两个前向散射光信号；探测模块与处理及分析模块连接。2.根据权利要求1所述的大气颗粒物尺度谱分布探测装置，其特征在于，紫外光束发射器(1-1)发射的光束的波长为200～400nm，短波近红外光束发射器(1-2)发射光束的波长为900～1100nm。3.根据权利要求2所述的大气颗粒物尺度谱分布探测装置，其特征在于，第一双频带通滤波片(2-2)的中心波长为紫外波段和短波近红外波段、带宽为10nm；第二双频带通滤波片(2-6)的中心波长为紫外波段和短波近红外波段、带宽为10nm；第三滤波片(2-13)的带通波长为紫外波段、带宽为10nm。4.根据权利要求1所述的大气颗粒物尺度谱分布探测装置，其特征在于，所述光束调整系统包括第一光束扩束器(1-3)、第二光束扩束器(1-4)、第一光束反射器(1-5)、第二光束反射器(1-6)和第三光束反射器(1-7)；第一光束扩束器(1-3)和第一光束反射器(1-5)依次设在紫外光束发射器(1-1)发射光束的光路上，第二光束反射器(1-6)设在第一光束反射器(1-5)的反射光路上，第二光束反射器(1-6)的反射光路朝向光合束器(1-8)；第二光束扩束器(1-4)和第三光束反射器(1-7)依次设在短波近红外光束发射器(1-2)发射光束的光路上，第三光束反射器(1-7)的反射光路朝向光合束器(1-8)。5.根据权利要求1所述的大气颗粒物尺度谱分布探测装置，其特征在于，第一透镜(2-3)为短焦正透镜；第二透镜(2-7)为长焦透镜，焦距>100mm；第三透镜(2-14)为短焦正透镜。6.根据权利要求1所述的大气颗粒物尺度谱分布探测装置，其特征在于，第一双频带通滤波片(2-2)和第一透镜(2-3)与所述合束光的夹角为32
°‑
38
°
；第三滤波片(2-13)和第三透镜(2-14)与所述合束光的夹角为12
°±1°
；所述两个前向散射光信号与所述合束光的夹角分别为1
°±1°
和2
°±1°
。7.根据权利要求1所述的大气颗粒物尺度谱分布探测装置，其特征在于，所述探测模块包括第一探测器(2-5)、光纤法兰(2-9)、双孔光纤(2-10)、第二探测器(2-11)、第三探测器(2-12)和第四探测器(2-16)；第一探测器(2-5)设在第一焦面(2-4)上；光纤法兰(2-9)设在
第二焦面(2-8)上，光纤法兰(2-9)通过双孔光纤(2-10)分别与第二探测器(2-11)和第三探测器(2-12)连接；第四探测器(2-16)设在第三焦面(2-15)上。8.根据权利要求1所述的大气颗粒物尺度谱分布探测装置，其特征在于，所述处理及分析模块包括滤波器、处理器、存储器、显示器和通讯模块，滤波器、存储器、显示器和通讯模块分别与处理器连接，滤波器与探测模块连接。9.根据权利要求1～8任意一项所述的大气颗粒物尺度谱分布探测装置的工作方法，其特征在于，包括：紫外光束发射器(1-1)和短波近红外光束发射器(1-2)交替发射的光束经光束调整系统和光合束器(1-8)后从出射光孔(1-9)射出，经大气空间中的颗粒物散射后由入射光孔(2-1)射入，分别经第一双频带通滤波片(2-2)和第一透镜(2-3)后汇聚到第一焦面(2-4)上、经第二双频带通滤波片(2-6)和第二透镜(2-7)后汇聚到第二焦面(2-8)上、经第三滤波片(2-13)和第三透镜(2-14)后汇聚到第三焦面(2-15)上；探测模块分别探测第一焦面(2-4)、第二焦面(2-8)和第三焦面(2-15)上的光信号，转换成电信号后输出至处理及分析模块；处理及分析模块对电信号数据进行去噪处理后，利用反演算法得到大气中的粒子谱分布。
技术总结
本发明公开的一种大气颗粒物尺度谱分布探测装置及其工作方法，属于大气环境监测技术领域。包括光源发射组件和光信号探测及分析组件，采用多个角度的光散射方法，光源发射组件发射的光束进入大气空间，经大气中的颗粒物(气溶胶或雾滴粒子)散射后通过光信号探测及分析组件进行接收，同时通过计算分析得到气溶胶粒径谱分布。本发明实现了大气开放环境下不同粒径的探测，无需抽气，不改变被探测对象的自然环境，能够得到反映实际情况的真实数据。本发明的用于探测开放大气环境中颗粒物的探测装置能够快速、准确、无扰的获得颗粒物尺度谱分布信息，探测粒径范围宽、可覆盖0.5微米到30微米，探测精度高、系统环境适应性强。系统环境适应性强。系统环境适应性强。
技术研发人员：狄慧鸽 华灯鑫
受保护的技术使用者：西安理工大学
技术研发日：2022.11.29
技术公布日：2023/2/23