江世海戚 俊葉榮輝呂祚坤李 燕郭鳳霞龔大偉李季

（1.中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院應(yīng)用技術(shù)所，合肥 230088；2.中科院合肥技術(shù)創(chuàng)新工程院，合肥 231283）

單波長(zhǎng)積分濁度儀的研制和若干設(shè)計(jì)問(wèn)題

江世海1戚 俊1葉榮輝1呂祚坤1李 燕1郭鳳霞1龔大偉1李季2

（1.中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院應(yīng)用技術(shù)所，合肥 230088；2.中科院合肥技術(shù)創(chuàng)新工程院，合肥 231283）

散射系數(shù)是大氣氣溶膠光學(xué)特性的重要參數(shù)之一。濁度儀作為一種氣溶膠散射系數(shù)的監(jiān)測(cè)儀器，可以對(duì)氣溶膠顆粒物的散射特性進(jìn)行連續(xù)、實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)。本研究在充分借鑒國(guó)外儀器的設(shè)計(jì)原理與結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，結(jié)合創(chuàng)新理念與設(shè)計(jì)，對(duì)儀器的光源、除濕單元、信號(hào)采集和控制及人機(jī)交互等模塊進(jìn)行重新設(shè)計(jì)并通過(guò)實(shí)驗(yàn)不斷改進(jìn)，最終實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與對(duì)比基準(zhǔn)機(jī)達(dá)到很高的相關(guān)性，使得儀器具有了實(shí)際使用價(jià)值，且實(shí)際使用中性能穩(wěn)定可靠、操作簡(jiǎn)便、交互與擴(kuò)展性強(qiáng)。

氣溶膠 散射系數(shù) 積分濁度儀 積分球光源

1 引言

大氣氣溶膠一般是指大氣與懸浮在其中的固體和液體微粒共同組成的多相體系。它對(duì)氣候變化［1］、云的形成［2］、能見(jiàn)度的改變［3］以及人類健康都有重要影響。因此對(duì)大氣氣溶膠研究成為當(dāng)今氣象行業(yè)一個(gè)重要的課題。散射特性作為大氣氣溶膠重要的光學(xué)性質(zhì)之一，反映了氣溶膠對(duì)輻射傳輸?shù)挠绊懀?］。同時(shí)也對(duì)氣溶膠粒徑尺度、化學(xué)構(gòu)成、能見(jiàn)度等性質(zhì)分析有著重要的參考依據(jù)，對(duì)其進(jìn)行長(zhǎng)期觀測(cè)和資料積累有著十分重要的意義［5］。

濁度儀作為一種氣溶膠散射系數(shù)的監(jiān)測(cè)儀器，可以對(duì)氣溶膠顆粒物的散射特性進(jìn)行連續(xù)、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，在氣象部門業(yè)已開(kāi)展的大氣成分、沙塵暴等觀測(cè)業(yè)務(wù)和科學(xué)研究中得到了廣泛使用［6］。從上個(gè)世紀(jì)50年代第一臺(tái)積分式濁度儀誕生的隨后幾十年應(yīng)用中，濁度儀相關(guān)技術(shù)不斷成熟，出現(xiàn)了如美國(guó)TSI公司的三波長(zhǎng)積分濁度儀和澳大利亞ECOTECH公司生產(chǎn)的單波長(zhǎng)和三波長(zhǎng)積分濁度儀。但是國(guó)內(nèi)國(guó)產(chǎn)化儀器一直沒(méi)有同類產(chǎn)品，需要采購(gòu)進(jìn)口產(chǎn)品。而國(guó)外儀器設(shè)計(jì)上存在有缺陷，如采用的LED陣列光源余弦特性較差，采樣氣體干燥采用電加熱法會(huì)破壞氣溶膠本身理化特性從而影響測(cè)量準(zhǔn)確性等問(wèn)題。為此，在中國(guó)氣象局行業(yè)專項(xiàng)的支持下，我們聯(lián)合開(kāi)展了單波長(zhǎng)積分濁度儀的國(guó)產(chǎn)化研制工作，對(duì)光源、氣溶膠除濕、信號(hào)檢測(cè)與控制及人機(jī)交互方面重新設(shè)計(jì)并在實(shí)際使用和監(jiān)測(cè)中不斷進(jìn)行優(yōu)化改造。本項(xiàng)目研制的單波長(zhǎng)積分濁度儀在長(zhǎng)時(shí)間監(jiān)測(cè)運(yùn)行條件下具有性能穩(wěn)定、機(jī)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便、交互和可操作性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

2 積分濁度儀的測(cè)量原理

積分濁度儀是以物質(zhì)對(duì)光的消光性質(zhì)和比爾－朗伯定律為基本原理的測(cè)量散射系數(shù)的儀器［7］。積分濁度儀利用這一原理，通過(guò)一個(gè)光強(qiáng)穩(wěn)定為l0的光源對(duì)采樣的氣溶膠進(jìn)行照射，進(jìn)而產(chǎn)生散射信號(hào)進(jìn)入到光檢測(cè)器中。其光學(xué)模型如圖1所示。

圖1 積分式濁度儀光學(xué)原理圖

當(dāng)φ角度上的光源存在余弦特性時(shí)，可設(shè)其光強(qiáng)分布滿足散射函數(shù)β（θ）［8］。則探測(cè)器前光闌立體角度內(nèi)接收的光強(qiáng)與單位體積dv上的入射光強(qiáng)密度Pdv有如下關(guān)系：

而單位體積上的入射光強(qiáng)密度Pdv為

y和Iθ是由儀器結(jié)構(gòu)決定的常數(shù)，因此由光檢測(cè)器測(cè)得散射光強(qiáng)l可以直接得到散射系數(shù)σscat。

3 儀器總體設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目研制的單波長(zhǎng)積分濁度儀由光學(xué)腔、氣路系統(tǒng)、信號(hào)處理與控制系統(tǒng)三部分組成。其總體結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。

光學(xué)腔為儀器光學(xué)測(cè)量的核心區(qū)域，為散射信號(hào)的測(cè)量提供一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的測(cè)量環(huán)境，其內(nèi)部設(shè)計(jì)有光源、散射快門、光電探測(cè)器等。測(cè)量時(shí)光源提供照射以產(chǎn)生散射光，再由光電探測(cè)器將樣氣在光學(xué)腔中形成的錐形區(qū)域內(nèi)散射光進(jìn)行收集和光電轉(zhuǎn)換。而散射快門的作用是提供性質(zhì)穩(wěn)定的參考光，以便校正由于光源的光強(qiáng)波動(dòng)和光電倍增管的倍率漂移引起的誤差。

氣路系統(tǒng)作為儀器內(nèi)氣體循環(huán)的通路，由樣氣氣路和校準(zhǔn)氣氣路兩部分組成。樣氣氣路提供環(huán)境氣體進(jìn)入儀器內(nèi)測(cè)量的通道，同時(shí)完成氣體檢測(cè)前的除濕處理準(zhǔn)備。標(biāo)準(zhǔn)氣氣路用以完成儀器工作曲線校準(zhǔn)的校準(zhǔn)氣氣路可根據(jù)校準(zhǔn)的需求實(shí)現(xiàn)零氣和校準(zhǔn)氣的工作切換。氣路系統(tǒng)中還設(shè)計(jì)有氣路流向控制部件（如電磁閥），動(dòng)力供給部件（如氣泵），溫度、濕度傳感器等。實(shí)現(xiàn)氣路運(yùn)行狀態(tài)的控制和檢測(cè)。

信號(hào)處理與控制系統(tǒng)作為儀器的控制核心，一方面根據(jù)工作時(shí)序控制相應(yīng)的功能部件執(zhí)行動(dòng)作；另一方面完成對(duì)各種測(cè)量信號(hào)（溫度、濕度、壓力、光強(qiáng)等）的實(shí)時(shí)采集、處理。觸摸屏作為人機(jī)交互的媒介，實(shí)現(xiàn)接收操作者調(diào)控命令并反饋給微處理器；同時(shí)兼顧數(shù)據(jù)的顯示與儲(chǔ)存，以及與外界通訊的功能。觸摸屏技術(shù)的引入使儀器操作更加簡(jiǎn)便，極大提升了儀器的人機(jī)交互的能力。

圖2 單波長(zhǎng)積分濁度儀總體結(jié)構(gòu)框圖

4 若干主要設(shè)計(jì)問(wèn)題

在單波長(zhǎng)積分濁度儀的整體研制方案中，充分借鑒了國(guó)外儀器的設(shè)計(jì)思路，并結(jié)合現(xiàn)代儀器智能化的應(yīng)用需求，在儀器的光源設(shè)計(jì)、除濕單元設(shè)計(jì)、信號(hào)采集和控制及人機(jī)交互設(shè)計(jì)等方面提出了新的思路。

4.1 基于積分球的余弦光源設(shè)計(jì)

根據(jù)積分濁度儀的測(cè)量原理，照射光源只有在具有余弦特性的情況下，才能滿足測(cè)量原理中的計(jì)算公式。因此光源余弦特性的好壞直接影響儀器測(cè)量的準(zhǔn)確性。國(guó)外濁度儀的余弦光源通常采用LED陣列來(lái)實(shí)現(xiàn)。在使用中需要對(duì)陣列中每個(gè)LED精確調(diào)試才能使光源出射光有良好余弦特性，因此使用和維護(hù)都較為繁瑣。本設(shè)計(jì)采用了基于積分球式余弦光源，其結(jié)構(gòu)如圖3所示，內(nèi)部選擇中心波長(zhǎng)為530nm高穩(wěn)定性大功率漫反射LED燈珠。

積分球外殼支架為金屬材料，腔內(nèi)固定有球形PTFE漫反射材料。LED燈珠嵌入安裝在積分球側(cè)面內(nèi)部［9］，且有多個(gè)安裝位置可供選擇，為實(shí)現(xiàn)多波長(zhǎng)測(cè)量的拓展打下基礎(chǔ)。燈珠從入射光孔發(fā)出的光線在球形內(nèi)壁中經(jīng)多次反射后均勻的從出射光孔射出，因此避免了LED光源入射角度、空間分布及極化特性對(duì)出射光的影響［10］，并且出射光具有良好的余弦特性，實(shí)物圖見(jiàn)圖4。

圖3 積分球光源結(jié)構(gòu)示意圖

圖4 積分球?qū)嵨?/p>

為驗(yàn)證積分球出射光輻射特性，設(shè)計(jì)了驗(yàn)證平臺(tái)，結(jié)構(gòu)如圖5所示。將積分球固定在光學(xué)平臺(tái)上，通過(guò)在0～π角度范圍內(nèi)移動(dòng)固定在連軸支架另一端的探測(cè)器［11］，測(cè)得積分球不同角度的光強(qiáng)數(shù)值并繪制曲線。經(jīng)實(shí)際測(cè)試，積分球輻射光源的角度響應(yīng)曲線如圖6所示。

圖5 積分球光源輻射特性測(cè)試平臺(tái)示意圖

從測(cè)量數(shù)據(jù)分析可知：在10°～170°范圍內(nèi)，基于積分球式光源余弦特性測(cè)量值與理論值偏差≤9%，在25°～155°范圍內(nèi)偏差將縮減到3%。而同類型國(guó)外儀器的LED陣列光源只有在38°～150°內(nèi)才能達(dá)到≤9%水平且光源偏差分布不均勻。因此，基于積分球式光源的余弦特性，其用于單波長(zhǎng)積分濁度儀的優(yōu)勢(shì)明顯。該技術(shù)方案不僅保留了LED陣列光源發(fā)光效率高、發(fā)熱少、壽命好等優(yōu)點(diǎn)，而且光源的余弦特性有了明顯改善，同時(shí)在探測(cè)光源波長(zhǎng)的拓展上更為便捷，使儀器后期的使用和維護(hù)成本大大減少。

圖6 輻射光源的角度響應(yīng)曲線

4.2 除濕單元設(shè)計(jì)

懸浮在大氣中的氣溶膠顆粒，其形態(tài)、性質(zhì)無(wú)時(shí)無(wú)刻不在發(fā)生著各種變化，而大氣中的水汽就是影響這種變化的最重要因子之一。水汽在氣溶膠顆粒表面上凝結(jié)，使得顆粒增大，這種現(xiàn)象被稱為氣溶膠的親水增長(zhǎng)［12］。由于氣溶膠顆粒構(gòu)成組分的親水性質(zhì)不同，實(shí)際大氣中的氣溶膠粒子往往具有不同的親水增長(zhǎng)能力，這種親水特性的差異明顯影響著氣溶膠顆粒在大氣環(huán)境中特性和行為［13］。一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)相對(duì)濕度較大時(shí)［14］，可溶性氣溶膠顆粒物的吸濕潮解會(huì)導(dǎo)致質(zhì)量濃度、粒徑以及復(fù)折射指數(shù)等性質(zhì)的改變［15］，影響氣溶膠的散射能力和清除速率等。濁度儀作為一種在線實(shí)時(shí)測(cè)量氣溶膠散射系數(shù)的監(jiān)測(cè)儀器，在應(yīng)用中必須加以除濕裝置來(lái)消除濕度對(duì)散射系數(shù)測(cè)量造成的影響。而傳統(tǒng)基于電加熱的除濕方法，在除去水分的同時(shí)，也破壞了氣溶膠的組分，影響最終的測(cè)量結(jié)果的真實(shí)性與準(zhǔn)確性［16］。為此，在除濕方法的設(shè)計(jì)上，我們?cè)O(shè)計(jì)了基于Nafion材料的膜式過(guò)濾器為核心的除濕裝置，利用該材料中磺酸基的親水特性有針對(duì)性吸收采樣氣體中水分，同時(shí)輔以設(shè)計(jì)外圍部件，最大程度上保證了氣溶膠組分完整性，且使其達(dá)到連續(xù)、高效的除濕效果。

除濕裝置及外圍部件如圖7所示。

圖7 Nafion結(jié)構(gòu)及工作示意圖

除濕裝置在使用中需要提供穩(wěn)定潔凈的吹掃氣源。Nafion除濕效果與內(nèi)外壁的壓力差、氣體流速、環(huán)境溫度等因素有關(guān)［17］。吹掃氣的流速一般設(shè)定為采樣流速的2～3倍，同時(shí)吹掃氣氣壓與采樣氣壓力差≤0.5bar，且比采樣氣氣壓小。對(duì)于除濕裝置的除濕效果，我們進(jìn)行了實(shí)際驗(yàn)證（圖8），在室溫下（24～25℃），當(dāng)室內(nèi)濕度維持在60～70%之間時(shí)，經(jīng)Nafion管為核心的除濕裝置除濕后的樣氣相對(duì)濕度能迅速降至30%以下，并可穩(wěn)定在20%以內(nèi)，除濕效果顯著。

圖8 除濕曲線圖

4.3 信號(hào)采集和控制

積分濁度儀電路控制系統(tǒng)的工作流程較為復(fù)雜，一方面需要控制光源、電磁閥、氣泵、散射快門等外設(shè)的工作過(guò)程，另一方面需要根據(jù)工作時(shí)序多次采集溫度、濕度、壓力、光子計(jì)數(shù)等信號(hào)并進(jìn)行散射系數(shù)的計(jì)算。為此我們?cè)O(shè)計(jì)的硬件電路以基于51單片機(jī)外加CPLD作為處理器。8051系列單片機(jī)性能穩(wěn)定，外圍器件豐富，在工業(yè)控制領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。CPLD用于配合單片機(jī)完成對(duì)PMT模塊輸出的電平信號(hào)進(jìn)行高速準(zhǔn)確計(jì)數(shù)，同時(shí)為數(shù)據(jù)的讀取提供緩存。另外考慮到未來(lái)儀器的升級(jí)換代，硬件設(shè)計(jì)時(shí)也為以后擴(kuò)展成多波段濁度儀留有足夠的資源。

通過(guò)適當(dāng)?shù)耐鈬鷶U(kuò)展，該電路完全能夠滿足儀器控制的需求。且電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能穩(wěn)定可靠。其結(jié)構(gòu)示意圖如9所示。

9 基于單片機(jī)和CPLD的微處理控制電路原理框圖

其中光電信號(hào)檢測(cè)是散射系數(shù)測(cè)量的關(guān)鍵。為能夠精確采集到散射產(chǎn)生的弱光電信號(hào)，在設(shè)計(jì)時(shí)采用光電倍增管PMT作為光檢測(cè)器。光電倍增管（PMT）是一種基于外光電效應(yīng)、采用二次發(fā)射倍增系統(tǒng)的真空探測(cè)器。它響應(yīng)時(shí)間短、靈敏度高、噪聲低，能夠輸出適合光子計(jì)數(shù)用的離散脈沖信號(hào)，是一種理想的光子計(jì)數(shù)探測(cè)器［18］。其工作原理為通過(guò)甄別弱光電信號(hào)的光子流并在激發(fā)后輸出自然離散的電信號(hào)，因而能從噪聲中有效提取出光信號(hào)，相比于傳統(tǒng)弱光電信號(hào)檢測(cè)中通過(guò)搭建級(jí)聯(lián)放大電路將光信號(hào)從噪聲中提取出來(lái)的方式具有輸出信噪比高，抗溫漂特性好，電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，可靠性高［19］等優(yōu)勢(shì)。設(shè)計(jì)選擇濱松H7155系列PMT，集成了單光子探測(cè)器和單光子計(jì)數(shù)模塊。其靈敏度高，脈沖信號(hào)頻率高，暗電流小，在實(shí)際使用中效果理想。

4.4 人機(jī)交互設(shè)計(jì)

為用戶提供一個(gè)界面友好的人機(jī)交互環(huán)境是儀器智能化的一個(gè)重要標(biāo)志，基于便捷的人機(jī)交互理念對(duì)濁度儀進(jìn)行液晶觸摸屏操作方式開(kāi)發(fā)，在設(shè)計(jì)中主要考慮：

（1）人性化界面設(shè)計(jì)上首先要考慮根據(jù)功能內(nèi)容，訪問(wèn)查看順序與控制流程等設(shè)計(jì)主界面和二級(jí)界面；其次，將儀器功能打包提供一鍵式操作選項(xiàng)。儀器將根據(jù)相關(guān)內(nèi)容自動(dòng)執(zhí)行，無(wú)需人為干預(yù)。例如：儀器校準(zhǔn)，實(shí)時(shí)測(cè)量等；在數(shù)據(jù)顯示上應(yīng)能將實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)以多種形式進(jìn)行直觀展現(xiàn)，如數(shù)據(jù)表格，數(shù)據(jù)曲線等；

（2）數(shù)據(jù)端口設(shè)計(jì)齊全，且進(jìn)行開(kāi)放，為儀器的二次開(kāi)發(fā)及功能拓展提供支持；

（3）設(shè)計(jì)上需滿足監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)長(zhǎng)期、連續(xù)存儲(chǔ)的需求，支持利用外部存儲(chǔ)設(shè)備（如：SD卡等）進(jìn)行儀器存儲(chǔ)容量的擴(kuò)容。

圖10～圖13為觸摸屏部分操作界面圖。

圖10 數(shù)據(jù)表格界面

圖11 數(shù)據(jù)曲線界面

圖12 檢查校準(zhǔn)參數(shù)設(shè)置界面

圖13 實(shí)時(shí)測(cè)量界面

此外，考慮到儀器二次開(kāi)發(fā)的需求，且為了使儀器方便室外長(zhǎng)時(shí)間監(jiān)測(cè)與數(shù)據(jù)采集記錄，結(jié)合串口協(xié)議的開(kāi)放開(kāi)發(fā)了基于GPRS數(shù)據(jù)模塊的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。通過(guò)該數(shù)據(jù)模塊可以將不同站點(diǎn)的多臺(tái)儀器的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集觀測(cè)，實(shí)現(xiàn)了儀器監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程控制?？蓾M足對(duì)偏遠(yuǎn)觀測(cè)臺(tái)站監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集的需求（圖14、圖15）。

圖14 數(shù)據(jù)傳輸模塊實(shí)物

圖15 基于GPRS數(shù)據(jù)模塊的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸平臺(tái)結(jié)構(gòu)示意圖

5 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

為測(cè)試儀器數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，結(jié)合當(dāng)下新型高效光聲光譜分析技術(shù)［20］，我們選用美國(guó)DMT公司生產(chǎn)的PAX532光聲光譜儀作為實(shí)驗(yàn)比對(duì)對(duì)象。通過(guò)構(gòu)建實(shí)驗(yàn)環(huán)境并24小時(shí)連續(xù)測(cè)試室外環(huán)境下真實(shí)大氣氣溶膠散射系數(shù)，收集數(shù)據(jù)并整理分析作圖如圖16、圖17。

圖16 單波長(zhǎng)積分濁度儀與PAX532數(shù)據(jù)對(duì)比曲線圖

圖17 兩臺(tái)儀器之間測(cè)試數(shù)據(jù)相關(guān)性

測(cè)試結(jié)果表明：在不考慮儀器工作時(shí)序、標(biāo)校方法、自身背景噪聲等因素造成測(cè)量誤差的情況下，我們研制的單波長(zhǎng)積分濁度儀與光聲光譜儀PAX532測(cè)得的散射系數(shù)隨時(shí)間變化趨勢(shì)仍具有較高的一致性，相關(guān)性達(dá)到90%以上。

除此之外，我們還驗(yàn)證了濁度儀性能的穩(wěn)定性。搭建實(shí)驗(yàn)測(cè)試平臺(tái)后，將三臺(tái)同型號(hào)單波長(zhǎng)積分濁度儀同時(shí)在線進(jìn)行24小時(shí)連續(xù)室外測(cè)試后收集數(shù)據(jù)并整理分析。分析結(jié)果表明：我們研制的單波長(zhǎng)積分濁度儀多臺(tái)儀器之間測(cè)得的散射系數(shù)具有較好的一致性，兩兩之間相關(guān)性均超過(guò)90%。數(shù)據(jù)分析結(jié)果如圖18、圖19所示。

圖18 三臺(tái)濁度儀室外測(cè)試測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)比曲線圖

圖19 三臺(tái)儀器兩兩之間相關(guān)性

從對(duì)比測(cè)試的結(jié)果可以得到結(jié)論：本項(xiàng)目研制的單波長(zhǎng)濁度儀儀器性能穩(wěn)定可靠，且測(cè)得數(shù)據(jù)具有較高的準(zhǔn)確性。

6 總結(jié)

參考國(guó)外同類型儀器設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)與原理，結(jié)合多種創(chuàng)新設(shè)計(jì)，進(jìn)行了一種單波長(zhǎng)積分式濁度儀的研制，開(kāi)發(fā)了新型樣機(jī)。通過(guò)采用基于積分球的光源設(shè)計(jì)優(yōu)化光源余弦性能；通過(guò)構(gòu)建基于Nafion材料的除濕裝置設(shè)計(jì)，在降低樣氣相對(duì)濕度的同時(shí)最大程度保證氣溶膠組分的完整性；通過(guò)CPLD和PMT結(jié)合方式簡(jiǎn)化了獲得散射信號(hào)難度；通過(guò)人性化觸摸屏界面設(shè)計(jì)使儀器人機(jī)交互更便捷。最后通過(guò)比對(duì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了儀器的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。目前已將前期研制的單波長(zhǎng)積分濁度儀樣機(jī)交予中國(guó)氣象局作進(jìn)一步測(cè)試。后期將根據(jù)反饋的結(jié)果作進(jìn)一步優(yōu)化，共同推進(jìn)單波長(zhǎng)積分濁度儀業(yè)務(wù)化使用進(jìn)程。

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Development of a single wavelength integral nephelometer.

Jiang Shihai1，Qi Jun1，Ye Ronghui1，Lü Zuokun1，Li Yan1，Guo Fengxia1，Gong Dawei1，Li Ji2

（1.Institute of Applied Technology，Hefei Institution of Physical Science，Chinese Academy of Sciences，Hefei 230088，China；2.Hefei Institute of Technology Innovation，Chinese Academy of Sciences，Hefei 231283，China）

Scattering coefficient is one of the important parameters of atmospheric aerosol optical properties.Nephelometer as a monitoring instrument of aerosol scattering coefficient，can real－time monitor the scattering characteristics of aerosol particulate mattercontinuously.In this paper，on the basis and structure foundation of the foreign instrument，the lightsource，dehumidification unit，signal acquisition and control and human－computer interaction were developed by new design and improved by experiment.The data from the nephelometer and standard instrument highly correlated with each other at last.The developed instrument has stable performance，simple operation，easy communication and expansion in practical application.

aerosol；scattering coefficient；integrating nephelometer；integrating sphere light source

10.3936／j.issn.1001－232x.2015.05.002

2015－04－24

大氣成分觀測(cè)業(yè)務(wù)規(guī)范及數(shù)據(jù)綜合處理系統(tǒng)研究項(xiàng)目（GYHY201206037）資助課題。

江世海，男，1989年出生，助理工程師，學(xué)士，主要從事儀器研制。

戚俊男，1971年出生，博士，研究員，研究方向?yàn)槲C(jī)控制與光電檢測(cè)，E－mail：jqi＠aiofm.ac.cn。