本發(fā)明涉及大氣環(huán)境測試裝置，具體為氣溶膠濕度補(bǔ)償采樣裝置。

背景技術(shù)：
在霾天氣成因研究中，對實(shí)際大氣環(huán)境下氣溶膠散射系數(shù)的測量十分重要。通常情況下，通過對干濕條件下氣溶膠散射系數(shù)的同步測量，可以獲取氣溶膠吸濕增強(qiáng)曲線(濕氣溶膠散射系數(shù)與干氣溶膠散射系數(shù)比值)和氣溶膠含水量，為進(jìn)一步研究二次氣溶膠粒子生成、氣溶膠酸度變化以及霾天氣形成機(jī)制等研究提供重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。國內(nèi)外對氣溶膠吸濕性方面的觀測研究相對較多，而對氣溶膠含水量觀測研究非常少。即便如此，由于受到儀器設(shè)備所處室內(nèi)溫度的影響，實(shí)際測量的濕氣溶膠散射系數(shù)對應(yīng)的相對濕度與實(shí)際環(huán)境中的相對濕度差異明顯。這對于獲取較低環(huán)境相對濕度(小于80％)氣溶膠吸濕增長曲線尚可接受，但是對于較高相對濕度下(大于80％)的吸濕曲線不確定性較大，對于估算氣溶膠含水量不確定性會更大。因此，獲取實(shí)際環(huán)境下相對濕度對應(yīng)的氣溶膠散射系數(shù)具有重要的研究價值。由于目前對氣溶膠吸濕性尤其是含水量的研究較少，對實(shí)際環(huán)境相對濕度條件下的氣溶膠散射系數(shù)的測量要求不高，因此相關(guān)測量裝置未見報道。鑒于目前我國城市尤其是高濕城市霾天氣越來越嚴(yán)重，掌握某一地區(qū)氣溶膠吸濕增長特性對于把握霾天氣形成機(jī)制十分重要。加之，國外比較前沿的研究表明，氣溶膠含水量對于二次顆粒物生成具有明顯促進(jìn)作用，從而會進(jìn)一步加重霾天氣。因此，設(shè)計一種能夠自動補(bǔ)償由測量儀器溫度變化引起的氣溶膠樣品濕度變化的裝置，對于高濕地區(qū)開展氣溶膠吸濕增長特性和與氣溶膠含水量相關(guān)的物理化學(xué)機(jī)制研究十分必要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種氣溶膠采樣裝置，能夠自動補(bǔ)償氣溶膠觀測設(shè)備引起溫度變化的濕度變化。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：氣溶膠濕度補(bǔ)償采樣裝置，包括空氣過濾裝置、霧化器、空氣混合器、雙層管和氣溶膠采樣管；空氣過濾裝置包括三個依次串聯(lián)的過濾筒，分別為第一過濾筒、第二過濾筒和第三過濾筒，每個過濾筒頂端為進(jìn)口，底端為出口，過濾筒內(nèi)兩端分別有不銹鋼絲網(wǎng)和防塵棉，不銹鋼絲網(wǎng)和防塵棉包裹著濾材，第一過濾筒的濾材為硅膠，第二過濾筒的濾材為分子篩，第三過濾筒的濾材為活性炭；第一過濾筒的進(jìn)口為空氣過濾裝置進(jìn)氣口，第三過濾筒的出口為空氣過濾裝置的出氣口。霧化器包括圓柱箱體，圓柱箱體內(nèi)有垂直隔板，將圓柱箱體內(nèi)分割為霧化室和儲水室，垂直隔板底邊與圓柱箱體的底部有間隙；霧化室內(nèi)有圓錐臺型管道，圓錐臺型管道的小口朝上，圓錐臺型管道的底部為霧化器的空氣進(jìn)口；圓錐臺型管道外套有圓錐套，圓錐臺型管道與圓錐套之間留有空隙；圓錐套頂部高于圓錐臺型管道小口，圓錐套底部還安裝有霧化撞擊片，霧化撞擊片上方為霧化氣出口；儲水室頂部有補(bǔ)水口。空氣混合器包括空氣混合箱，空氣混合箱內(nèi)設(shè)置有多個交錯的擾動板；空氣混合箱底部設(shè)置有第一進(jìn)氣口和第二進(jìn)氣口，頂部設(shè)置混合出氣口，混合出氣口處有濕度傳感器。雙層管包括全氟磺酸膜內(nèi)管和外套管，外套管同軸線套在全氟磺酸膜內(nèi)管外，所述的外套管一端有外套管出氣口，另一端有外套管進(jìn)氣口；全氟磺酸膜內(nèi)管進(jìn)口處設(shè)置有第二濕度傳感器和出口處設(shè)置第三濕度傳感器。氣溶膠采樣管底部與雙層管的全氟磺酸膜內(nèi)管的出口處連接；氣溶膠采樣管頂部為防雨彎道，防雨彎道末端連接圓錐形臺，圓錐形臺口設(shè)置鋼絲防護(hù)網(wǎng)?？刂葡到y(tǒng)包括信號處理器，信號處理器上有流量控制器端口、濕度傳感器端口、通訊接口?？諝膺^濾裝置的進(jìn)氣口與空氣壓縮機(jī)連接，出氣口與三通連接，三通再分別與第一流量控制器和第二流量控制器連接；第二流量控制器與霧化器的空氣進(jìn)口連接；第一流量控制器與空氣混合器第二進(jìn)氣口連接；霧化器的霧化氣出口與空氣混合器第一進(jìn)氣口連接；空氣混合器的混合出氣口與雙層管的外套管進(jìn)氣口連接。第一流量控制器和第二流量控制器分別與控制系統(tǒng)流量控制器端口連接；濕度傳感器、第二濕度傳感器和第三濕度傳感器分別與濕度傳感器端口連接?？刂葡到y(tǒng)實(shí)時接收濕度傳感器和流量控制器的信號并進(jìn)行信號判斷和信號反饋，并根據(jù)判斷結(jié)果實(shí)時對流量控制器的工作狀態(tài)進(jìn)行調(diào)節(jié)。具體的，根據(jù)全氟磺酸膜內(nèi)管進(jìn)口處和出口處的濕度差，利用雙層管的干濕混合濕零空氣吹掃全氟磺酸膜內(nèi)管，使得實(shí)際環(huán)境中氣溶膠樣品相對濕度在進(jìn)入室內(nèi)測量儀器設(shè)備過程中濕度不發(fā)生變化，抵消由于室內(nèi)室外溫度變化引起的氣溶膠樣品濕度變化，使全氟磺酸膜內(nèi)管進(jìn)口處濕度和出口處濕度一致。當(dāng)全氟磺酸膜內(nèi)管出口濕度小于實(shí)際環(huán)境進(jìn)口濕度，控制系統(tǒng)給兩流量控制器發(fā)送信號打開閥門，通過霧化器產(chǎn)生濕零空氣和原干零空氣在空氣混合器充分混合，使得空氣混合器內(nèi)置濕度與全氟磺酸膜內(nèi)管進(jìn)口濕度基本一致，通過干濕混合零空氣吹掃外套管，最后使得全氟磺酸膜內(nèi)管進(jìn)出口濕度一致。當(dāng)全氟磺酸膜內(nèi)管出口濕度大于進(jìn)口濕度，控制系統(tǒng)給連接霧化器第二流量控制器發(fā)送關(guān)閉信號，同時打開第一流量控制器，使得空氣混合器內(nèi)充滿干零空氣，通過調(diào)節(jié)流量使得全氟磺酸膜內(nèi)管進(jìn)出口濕度一致。整套設(shè)備自動運(yùn)行，因此能夠有效確保全氟磺酸膜內(nèi)管末端觀測儀器能直接測量環(huán)境濕度條件下氣溶膠物理化學(xué)性質(zhì)，自動化程度高，可操作性強(qiáng)。本發(fā)明提供的氣溶膠濕度補(bǔ)償采樣裝置，用于研究氣溶膠吸濕增長曲線觀測研究或云凝結(jié)核觀測，設(shè)備成本低、易于保養(yǎng)，自動化程度高，可以在城市、郊區(qū)、高山等不同地理和自然條件下使用，尤其適用于室內(nèi)室外溫差大的觀測站開展氣溶膠物理化學(xué)性質(zhì)的觀測研究。附圖說明圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施方式結(jié)合附圖說明本發(fā)明的具體實(shí)施方式。如圖1所示，氣溶膠濕度補(bǔ)償采樣裝置，包括空氣過濾裝置2、霧化器3、空氣混合器4、雙層管5和氣溶膠采樣管6。空氣過濾裝置2包括三個依次串聯(lián)的過濾筒，分別為第一過濾筒21、第二過濾筒22和第三過濾筒23，每個過濾筒頂端為進(jìn)口，底端為出口，過濾筒內(nèi)兩端分別有不銹鋼絲網(wǎng)24和防塵棉25，不銹鋼絲網(wǎng)24和防塵棉25包裹著濾材，第一過濾筒21的濾材為硅膠，第二過濾筒22的濾材為分子篩，第三過濾筒23的濾材為活性炭；第一過濾筒21的進(jìn)口為空氣過濾裝置2進(jìn)氣口，第三過濾筒23的出口為空氣過濾裝置2的出氣口。霧化器3包括圓柱箱體，圓柱箱體內(nèi)有垂直隔板31，將圓柱箱體內(nèi)分割為霧化室和儲水室，垂直隔板31底邊與圓柱箱體的底部有間隙；霧化室內(nèi)有圓錐臺型管道33，圓錐臺型管道33的小口朝上，圓錐臺型管道33的底部為霧化器3的空氣進(jìn)口36；圓錐臺型管道33外套有圓錐套32，圓錐臺型管道33與圓錐套32之間留有空隙；圓錐套32頂部高于圓錐臺型管道33小口，圓錐套32底部還安裝有霧化撞擊片34，霧化撞擊片34上方為霧化氣出口35；儲水室頂部有補(bǔ)水口37?？諝饣旌掀?包括空氣混合箱，空氣混合箱內(nèi)設(shè)置有多個交錯的擾動板44；空氣混合箱底部設(shè)置有第一進(jìn)氣口41和第二進(jìn)氣口42，頂部設(shè)置混合出氣口43，混合出氣口43處有濕度傳感器71。雙層管5包括全氟磺酸膜內(nèi)管51和外套管52，外套管52同軸線套在全氟磺酸膜內(nèi)管51外，所述的外套管52一端有外套管出氣口522，另一端有外套管進(jìn)氣口521；全氟磺酸膜內(nèi)管51進(jìn)口處設(shè)置有第二濕度傳感器72和出口處設(shè)置第三濕度傳感器73。氣溶膠采樣管6底部與雙層管5的全氟磺酸膜內(nèi)管51的出口處連接；氣溶膠采樣管6頂部為防雨彎道，防雨彎道末端連接圓錐形臺61，圓錐形臺61口設(shè)置鋼絲防護(hù)網(wǎng)?？刂葡到y(tǒng)9包括信號處理器91，信號處理器91上有流量控制器端口、濕度傳感器端口、通訊接口。空氣過濾裝置2的進(jìn)氣口與空氣壓縮機(jī)1連接，出氣口與三通80連接，三通80再分別與第一流量控制器81和第二流量控制器82連接；第二流量控制器82與霧化器3的空氣進(jìn)口36連接；第一流量控制器81與空氣混合器4第二進(jìn)氣口42連接；霧化器3的霧化氣出口35與空氣混合器4第一進(jìn)氣口41連接；空氣混合器4的混合出氣口43與雙層管5的外套管進(jìn)氣口521連接；第一流量控制器81和第二流量控制器82分別與控制系統(tǒng)9流量控制器端口連接；濕度傳感器71、第二濕度傳感器72和第三濕度傳感器73分別與濕度傳感器端口連接。氣溶膠濕度補(bǔ)償采樣裝置的使用方法：(1)如果全氟磺酸膜內(nèi)管51進(jìn)口處的第二濕度傳感器72和出口處的第三濕度傳感器73的濕度差值小于1％，控制系統(tǒng)9關(guān)閉第一流量控制器81和第二流量控制器82；(2)如果全氟磺酸膜內(nèi)管51的第二濕度傳感器72的濕度大于第三濕度傳感器73的濕度，控制系統(tǒng)9打開第一流量控制器81和第二流量控制器82；根據(jù)空氣混合器4的濕度傳感器71濕度大小調(diào)節(jié)第一流量控制器81和第二流量控制器82的流量，使得第二濕度傳感器72和出口處的第三濕度傳感器73的濕度差值小于1％。(3)如果全氟磺酸膜內(nèi)管51的第二濕度傳感器72的濕度小于第三濕度傳感器73的濕度，控制系統(tǒng)9打開第一流量控制器81，關(guān)閉第二流量控制器82，通過微調(diào)第一流量控制器81的流量，即控制外套管52的吹掃氣的流量，使得第二濕度傳感器72和出口處的第三濕度傳感器73的濕度差值小于1％。上述各實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明，其中各部件的結(jié)構(gòu)、連接方式和制作工藝等都是可以有所變化的，凡是在本發(fā)明技術(shù)方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行的等同變換和改進(jìn)，均不應(yīng)排除在本發(fā)明的保護(hù)范圍之外。