大气颗粒物源识别在线分析仪的开发及应用
颗粒物监测仪工作原理
颗粒物监测仪工作原理
颗粒物监测仪是一种用于监测空气中颗粒物浓度的仪器。
它的工作原理通常包括以下几个步骤：
1. 采样：颗粒物监测仪通常采用气体进样系统将空气中的颗粒物样本引入到仪器内部。
采样方式可以是吸入式或者抽取式。
2. 分离：采样后，颗粒物样本需要与其他气体分离开来，以便对颗粒物进行单独测量。
这通常通过使用物理或化学方法将颗粒物与气体分离，如过滤、冷凝或电化学沉积等。
3. 测量：颗粒物监测仪通常使用传感器或探测器来测量颗粒物的浓度。
最常用的技术是激光散射法。
使用激光束射入颗粒物样本中，然后通过测量散射光的特征来确定颗粒物的浓度。
4. 数据处理：颗粒物监测仪将测量到的颗粒物浓度数据进行处理，并输出结果。
通常仪器还会记录并存储历史数据，以便后续分析和对比。
总的来说，颗粒物监测仪的工作原理就是通过采样、分离、测量和数据处理等步骤来确定空气中颗粒物的浓度。
这些仪器可以用于环境监测、室内空气质量检测、工业卫生等方面。
环境空气自动监测系统颗粒物(PM10和 PM2.5) 分析仪技术要求
环境空气自动监测系统颗粒物（PM10和PM2.5）分析仪技术要求1．目的为正确使用（选择）用于环境空气中颗粒物（PM10 和PM2.5）浓度测定的分析仪器。
2．适用范围适用于环境空气质量自动监测网络开展环境空气污染物样品中可吸入颗粒物、细颗粒物浓度进行测量的仪器。
3．术语和定义3.1 环境空气质量连续监测 ambient air quality continuous monitoring在监测点位采用连续监测仪器对环境空气质量进行连续的样品采集、处理、分析的过程。
3.2 颗粒物（粒径小于等于 10μm）particulate matter（PM10）指环境空气中空气动力学当量直径小于等于 10μm 的颗粒物，也称可吸入颗粒物。
3.4 颗粒物（粒径小于等于 2.5μm）particulate matter（PM2.5）指环境空气中空气动力学当量直径小于等于 2.5μm 的颗粒物，也称细颗粒物。
3.5 切割器 particle separate deviceWord文档 1具有将不同粒径粒子分离功能的装置。
3.6 标准状态 standard state指温度为 273K，压力为 101.325kPa 时的状态。
本指导书中污染物浓度均为标准状态下的浓度。
3.7 参比方法 reference method国家发布的标准方法。
4．仪器概述4.1 PM10 和 PM2.5连续监测系统包括样品采集单元、样品测量单元、数据采集和传输单元以及其它辅助设备。
参见《环境空气颗粒物（PM10 和 PM2.5）连续自动监测系统技术要求及检测方法》（HJ 653—2021）中 4.1。
4.2 方法原理。
PM10 和 PM2.5连续监测系统所配置监测仪器的测量方法为β射线吸收法或微量振荡天平法。
PM2.5连续监测β射线方法需要增加动态加热系统（DHS 系统）、微量振荡天平需要增加膜动态测量系统（FDMS 系统）。
5．工作条件5.1 环境要求：环境温度：（15～35）℃。
可吸入颗粒物自动监测仪器研究进展
的检测设备 ， 利于促进我 国环境科学技术进 步 。 有
本文 通过分 析空 气质 量 自动监 测系统 中可吸入 粒 物 自动监测 情况 ，监 测原 理和所 用仪 器 设备 的 特点 和存 在的 问题 ，对 比介绍 由华南 师范 大学 物理
’电信工 程学 院研 制 的 “ Ｊ— 型 大气 颗粒 物 浓度 ｊ Ｄ３ １
（ 广州市环境保护局 ，广州 摘 要 ５ ０ ３ ； 华南 师范大学物理与电信工程学院 ，广州 １００ ５ ００ ） １０ ６
文章介绍 了 目前空气质量 自动监测系统 中可吸 入颗粒物监测使用的仪器设备 ， 及其检 测原理 和性能 ， 着重介绍 了
可 吸 人 颗粒 物 颗 粒 物 检测 仪 Ｄ ３ １型 Ｊ— 研 究 进 展
颗 粒 物 常 用 的监 测 仪 器 有 ： 射 线 检 测 仪 、 ３ ／ 眶
电晶振 法检测 仪 、光 散射 型检 测仪 和锥 震微 天平 法 伶测仪 ， 其检测 原理 和性 能如 下 ：
｛ １ 射 线检测 仪［ ’ 卅
压 电 晶振 法 检测 仪 的核 心 部分 是 静 电 采样 室 ，
理 。 以 ３ １ 型压 电天 平式 数字 榆洲 仪 为例 器灵 ５ １
敏 度可达 ００ ５￣ ／ ｚ 缺 点是 是需 要定 期 清洗 英 ． ０ ｇＨ 。
在空气 质量 自动监 测 系统 中 ，常用 射线 检测 ｆ 监测颗粒 物 ，其原 理是 根据射 线 衰减 大小作 相关
浓度 测量 ；通 过分别 测量 未采 颗粒 物滤 带和采 颗 物滤 带对 射线 吸收 程度 的差 异来 测量 空气 中颗
圈 ２ 石 英 晶体 飘尘 测 定 仪 工 作 原 理
图３ Ｒ Ｐ公 司 的 Ｔ ＯＭ１ ０ ａ型检 测 仪 Ｅ ４０
在线粒度分析仪
在线粒度分析仪在工业生产、环境监测、化学实验等领域中，粒度分析是一个重要的参数。
传统的粒度分析仪大多需要手动采样、分析，不仅费时费力，而且精度不可靠。
然而，随着物联网、云计算等科技的发展，越来越多的在线粒度分析仪被开发出来，它们能够通过自动采集样本、实时分析数据、生成报告等方式提高生产效率、保证环境安全、提高实验精度。
其中，本文将介绍在线粒度分析仪的原理、优势及应用场景。
原理在线粒度分析仪主要利用光学、超声波、激光、电子感应等技术实现粒子的粒径和分布的测量。
以激光散射粒度分析仪为例，其工作原理如下：1.采集样本：在线粒度分析仪能够自动采集样本，通常使用悬浮液作为样本，并通过泵进样部分。
2.激光照射：激光通过激光器发出，在样本中产生散射光。
3.探测：探测器接收到散射光，并根据光学、声学、电学特性分析样本中的颗粒大小及分布。
4.数据分析：在线粒度分析仪将探测到的数据进行处理分析，生成结果并展示。
优势在线粒度分析仪与传统的手动分析仪器相比，具有以下优势：1.自动化程度高：在线粒度分析仪能够自动化地采集和分析样本，减少了人工操作，提高了分析效率。
2.及时反馈：在线粒度分析仪实时采集和分析数据，并及时反馈给用户，提供实时的控制。
3.高精度：在线粒度分析仪采用的技术具有高精度和高可靠性，提高了分析精度和可信度。
4.多功能：在线粒度分析仪能够检测多种样本中的粒径和分布，从而满足不同行业的需求。
应用场景在线粒度分析仪广泛应用于以下领域：1.工业生产：在线粒度分析仪能够检测生产过程中的样本中的粒径和分布，从而提高生产效率和品质。
2.环境监测：在线粒度分析仪能够检测污染物中的粒径和分布，从而掌握环境状况，及时采取对策。
3.医疗诊断：在线粒度分析仪能够检测血液、细胞等样本中的粒径和分布，从而帮助提高医疗诊断的精度。
4.科学研究：在线粒度分析仪能够检测各种样本中的粒径和分布，有助于科学研究和探索。
综上所述，在线粒度分析仪具有高度自动化、高精度、多功能等优点，被广泛应用于各个领域中，可以提高生产效率、保证环境安全、提高实验精度等。
大气颗粒物源识别在线分析仪刍议
大气颗粒物源识别在线分析仪刍议大气颗粒物来源复杂并具有区域传输和快速演化特征，现有仪器主要集中在颗粒物粒径、浓度和成分的单独检测，且时间分辨率低、价格昂贵，缺少能够进行快速源识别和支撑颗粒物动态时空分布研究的在线监测仪器。
本项目融合多角度测量与偏振测量两项技术，研制多角度偏振光散射大气颗粒物源识别在线分析仪，并推进大气颗粒物物理光学表征体系的完善，是大气污染物源解析新型技术的典型应用。
1 原理及方法介绍当大气颗粒物被采集进入光检测室后，通过对气路流量、流速和扩散行为的调控，使得入射光在测量区域仅与单个颗粒物产生相互作用，此时颗粒物粒径、复折射率、等效散射体结构等物理特征影响偏振状态的演化以及角度分布，对全偏振散射角度谱信息进行提取和简并变换，建立偏振光学指标组合与颗粒物物理复合特征之间的对应关系，并借助多维网络化数据的逆推算法，通过所测量的偏振指标反演并识别单颗粒物的类别信息，其中多个光散射脉冲序列的高灵敏提取能够反馈大气颗粒物复合体系中的多类源识别比例，单个光散射脉冲的同步检偏确保大气颗粒物偏振表征的有效性和实时性。
整体技术路线大致如下图1所示：对比非偏振的测量，扩展为16个信息维度的偏振光散射测量后带来的好处：第一，偏振通道的散射信息量大，可以在不依赖多角度、多波长条件下获取多维表征参数。
第二，偏振对颗粒物属性变化更为敏感，尤其对小尺寸或者各向异性的微观结构具有较高的测量敏感性。
同时经历不同散射次数的偏振光子保偏能力不同，偏振测量的优势还在于通过剔除多次散射后扩散光子的影响，而达到增强对比度和弱信号探测效果。
第三，多维的退偏、椭偏、旋偏组合信息为多组分多类别复杂颗粒物源识别提供可能。
第四，起偏检偏模块的兼容性好，不影响原有光散射测量，易实现光学方法的复合测量。
2 项目主要解决的科学技术问题项目技术路线如图5所示：2.1 研究大气颗粒物偏振光散射模型和演化算法发展单颗粒物散射物理模型，引入结构特征和光学属性等因素来识别颗粒物，结构特征包括粒径分布、复折射率、特殊形态、复合结构等，光学属性包括光吸收散射过程的计算方式，旋光、双折射、二向色性等，探讨颗粒物不同来源所对应的示踪成分和示踪光学现象，研究散射偏振矩阵的变换和降维方式。
颗粒物空气动力学粒径谱仪 用途
颗粒物空气动力学粒径谱仪用途
1.空气质量监测：颗粒物空气动力学粒径谱仪能够精确测量PM
2.5、PM10等细颗粒物的浓度和粒径分布，为环保部门监测空气质量提供数据支持。
2. 工业粉尘控制：在工业生产过程中，颗粒物的排放会对环境和员工健康产生不良影响。
颗粒物空气动力学粒径谱仪可以帮助企业了解粉尘的来源和粒径分布，从而制定更有效的粉尘控制措施。
3. 研究颗粒物行为：颗粒物空气动力学粒径谱仪可以用于研究颗粒物在大气中的行为规律，如气溶胶的来源、输送和沉降等，为大气环境研究提供数据支持。
总之，颗粒物空气动力学粒径谱仪在环境、工业、科研等领域都具有广泛的应用前景。
- 1 -。
在线分析仪表和系统及其应用技术新进展
浩
李兴华
一
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气体在 线分析仪表及 系统分析
超 临界 或 者是超 超 临界 机组 状态 下 ，机组 蒸汽 中氢 （ Ｈ） 会 对 氧化 的管道 造成很 大 的危 害 ，例如 管道 壁变 薄 、氧化皮 堵 塞等 故 障问题 。 当无 外磁 场作 用时 ，环形 气室 中间通 道 中的 气体 以对 称 的形式存 在两 侧 ，而环形 气室 中间则 没有 气体 流
道 的外 面 ，当铂 电阻丝有 电流通 过后 ，不 仅可 以起到 加热 的
作用 ，还可以测量环形气室温度的变化作用。
２ ． ２ 水 泥领 域 的应用 。水 泥 生产 过程 中 ，为 了出产 优 质 熟料 、确 保水 泥质量 ，对 入窑 生料质 量 的控制 至关重 要 。特 别是 对大 型 的新型 干法水 泥生 产线 ，为 了适 应 高温 、高速 、
参考 文献
… 龚雪， 褚 小立， 陆婉珍 ． Ａ ＭＭＳ 在线分析仪表 管理 系统在石化 生产 中的发展 与应 用ｆ Ｊ １ 电子科技 大学学报 （ 哲 学科 学版） ， ２ ０ ０ ９ ， ３ ４ （ ０ ４ ） ： １ ９ ３ 一
动 。在这 种情 况下 ，将铂 电阻 丝均匀 地绕 在环 形气室 中间通
１ ． １ 需求 方 面。从环境 保护 的角度来说 ，采用 气体在 线分
析仪表及系统具有明显的优势 ，具有降低大气污染物排放量
等特 点 。根 据我 国相 关环 境保 护法要 求 ，在工 业生 产 中安装 连续 排放监 测系统 （ Ｅ Ｅ ＭＳ ），从 污染源头上 降低环境 污染 。 近几 年问 ，我 国工业 已安 装上 万套 连续排 放监 测 系统 ，从 固
料磨前，仍需进行原料配 比控制。随着丹东东方测控技术股
大气颗粒物形态特征及来源识别分析
大气颗粒物形态特征及来源识别分析大气颗粒物，简称PM（Particulate Matter），是一种常见的大气污染物。
它由空气中的颗粒物组成，包括固态和液态颗粒物。
大气颗粒物的形态特征及其来源的识别分析对于了解大气污染的成因和防治具有重要意义。
大气颗粒物的形态特征主要包括粒径和组成。
粒径是指颗粒物的大小，通常以直径来衡量。
根据粒径不同，大气颗粒物可以分为可吸入颗粒物（PM10）和可入肺颗粒物（PM2.5）。
PM10指直径小于等于10微米的颗粒物，PM2.5指直径小于等于2.5微米的颗粒物。
这两种颗粒物能够悬浮在空气中，并进入人体呼吸系统，对健康产生严重影响。
组成是指大气颗粒物的成分组成。
大气颗粒物主要包括无机物和有机物。
无机物由硫酸盐、硝酸盐、铵盐等组成，它们往往是大气污染的重要指标。
有机物则包括有机碳、多环芳烃等，它们是大气颗粒物中的有机分馏物，来源于汽车尾气、燃煤等。
大气颗粒物的来源识别分析有助于判断污染源以及采取相应的治理措施。
来源识别分析主要包括化学成分分析和元素富集因子分析。
化学成分分析通过检测大气颗粒物中的化学成分，如硫酸盐、硝酸盐等，来确定其来源。
例如，硝酸盐可能来源于汽车尾气或燃煤污染，而硫酸盐主要来自于燃煤污染。
通过对化学成分的分析，可以初步判断大气颗粒物的来源。
元素富集因子分析也是一种常用的来源识别方法。
它通过测定大气颗粒物中的元素含量，并与污染源元素的特征比较，来确定污染源。
例如，铅和锌元素含量升高，可能表示汽车尾气污染；钾、钙和镁的富集可能来自于土壤扬尘等。
通过对元素含量的分析，可以进一步确定大气颗粒物的具体来源。
大气颗粒物的来源识别分析需要借助先进的仪器设备和技术手段。
常用的分析方法包括原子吸收光谱法、质谱法、X射线荧光光谱法等。
这些方法能够准确、快速地测定大气颗粒物中的化学成分和元素含量，为源头识别提供了有力的支持。
大气颗粒物形态特征及来源识别分析对于改善空气质量、保护人民健康具有重要意义。
颗粒物检测仪原理
颗粒物检测仪原理
颗粒物检测仪是一种用于测量大气中颗粒物浓度和粒径分布的仪器。
其工作原理主要包括光散射、光吸收和颗粒沉积三个过程。
首先，颗粒物进入检测仪后，通过光散射过程进行检测。
光源会发射一束光，这束光被颗粒物散射后，经过光学系统收集并成像到散射探测器上。
根据散射角度和散射光的强度，可以推断出颗粒物的粒径大小和浓度。
其次，通过光吸收过程，可以判断颗粒物的化学成分。
检测仪同样使用光源，将光发射到颗粒物上，颗粒物吸收一部分光能量，剩余的光能量经过光学系统最终到达吸收探测器。
通过比较进射光和吸收光的强度差异，可以分析颗粒物的化学成分。
最后，颗粒物在检测仪中发生沉积过程。
颗粒物沉积指的是颗粒物在检测仪中沉积下来，通过称量或其他手段，可以得到颗粒物的质量浓度。
综上所述，颗粒物检测仪通过光散射、光吸收和颗粒物沉积等过程，实现对大气中颗粒物浓度、粒径分布和化学成分的检测与分析。
国家重点研发计划“重大科学仪器设备开发”重点专项拟进入审核环节的2016年度项目公示清单
李英波
1480.00
3
28
2016YFF0102800
燃煤电厂超低排放监测仪器
中煤科工集团重庆研究院有限公司
汤春瑞
2000.00
4
29
2016YFF0102900
水中半挥发性有机物自动监测仪器开发与应用示范
武汉境辉环保科技有限公司
刘廷良
2000.00
4
30
2016YFF0103000
3
8
2016YFF0100800
基于微流控高通量芯片的新型高灵敏传感系统开发及应用
武汉明德生物科技股份有限公司
王颖
500.00
3
9
2016YFF0100900
高效高损伤体光栅研制与应用研究
苏州苏大维格光电科技股份有限公司
袁孝
500.00
3
10
2016YFF0101000
高精度超高压液相泵的开发与应用
立得空间信息技术股份有限公司
杨必胜
2000.00
5
36
2016YFF0103600
大视场机载高光谱成像仪研发与应用示范
武汉科贝科技股份有限公司
杨凯
2000.00
5
37
2016YFF0103700
在役钢轨缺陷综合检测监测设备开发与应用
中国铁道科学研究院
石永生
2000.00
4
38
2016YFF0103800
梁胜利
2000.00
5
22
2016YFF0102200无线通信信Fra bibliotek模拟与监测分析仪
上海聚星仪器有限公司
何怡刚
2000.00
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图４ 多 角度 偏 振 指 标 对 颗 粒 物 成 分 的 区分 ０壤礁 、 一 上
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¨ 实验 ，其 中单 粒径 颗 粒 物类 型涵 盖 水 溶性 颗 粒物 （ 氯化 钠 、硫酸 铵 、硝酸 铵等 ）、Ｐ Ｓ Ｌ 标准 小球 等 ，多粒 径颗 粒 物 类型 涵 盖扬 尘 （ 亚利 桑 那尘 ）、碳 类 （ 煤 矿尘 ）等 ， 在 完成 实 验 室 多参 数测 定 及样 机 标定 的荩 础上 ， 同步 开
（ 中兴仪 器 （ 深 圳 ）有 限公 司，广 东 深圳 ５ １ ８ １ ０ １ ）
摘要 ：文章 通过 偏振 光散射 快 速获 取颗 粒 物 的粒 径 、形 貌 、光吸 收 等物 理特 征 ，对 主要 来源颗 粒物 的独特 物 理信 息 进行 源 类识 别 ，研 制具 有 自主知 识 产权 的 多角度偏 振 光散 射 大 气颗粒 物 源识 别在 线分析仪 ，与现 行 的 化 学检 测 方法 形成 互补 ，仪 器 整机 经过 应 用 开发 和示 范 、＿ Ｔ － 程化 和 可 靠性验 证 ，最 终 实现 产业 化 ，产 生 巨大 的科 学社 会经 济效益 关键词 ： 多维物 理特征 检测 ；在 线源识 别 ；高 时间分辨 率 ；低成 本 ；大气颗 粒物 文 献标识 码 ：Ａ 中图分类号 ： Ｔ Ｈ ７ ｛ １ 文章编号 ：ｌ （ Ｘ ） ９ — ２ ３ ７ ４（ ２ ０ １ ６ ） ３ ５ 一 （ 川３ － １ ） ３ Ｄ Ｏ Ｉ ：１ ０ ． １ ３ ５ ３ ５ ￣ ． ｃ ｎ ｋ ｉ ． １ １ － ４ ４ ０ ６ ／ ｎ ． ２ （ ） １ ６ ． ３ ５ ． ０ ０ ７ 嚣ｊ 移 ｉ 黪
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图 １ 整体 技 术路 线 图
对 比非 偏 振 的 测量 ，扩展 为 １ ６ 个 信 息维 度 的偏 振 光 散 射测 量后 带来 的好处 ：
图 ３ 单 角度 偏 振 指 标 对 颗 粒 物 成 分 的 区分
响 ，而达 到增 强对 比度和 弱信 号探测 效果 。
第三 ， 多维 的退偏 、椭 偏 、旋偏 组 合信 息 为 多组 分 多类 别复杂 颗粒 物源 识别提 供 可能 。 第 四，起 偏 检 偏模 块 的兼 容性 好 ，不影 响 原 有光 散 射测 量 ，易实现 光学 方法 的复合 测量 。
图 ２ 偏 振 散射 矩 阵
第 二 ，偏 振对 颗 粒 物 属性 变 化 更 为敏 感 ，尤 其 对 小 尺 寸或 者 各向 异性 的 微观 结 构 具有 较 高 的测 量敏 感 性 。 同时经 。 历 不 同散 射 次数 的 偏振 光 子保 偏 能 力不 同， 偏振 测 量 的优 势 还 在 于 通 过 剔 除 多 次 散 射 后 扩 散 光 子 的影
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一
１ 原理 及方 法介绍
当大 气颗 粒 物被 采 集 进入 光 检 测 室后 ，通过 对 气 路
流 量 、流速 和 扩散 行 为 的调 控 ，使 得 入 射光 在测 量 区域
仅 与 单 个颗 粒 物产 生 相 互作 用 ，此 时颗 粒 物 粒径 、复折
一
一
射 率 、等 效 散 射体 结 构等 物 理特 征 影 响偏 振 状 态 的演 化
２ ０ １ ６ 年第３ ５ 期 （ 总第３ ８ ６ 期 ）
中阂高新竣术 叠 、 业
（ Ｃ Ｎ Ｏ ． ３ ５ ． ２ ０ １ ６ ｕ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｖ ｅ ｔ ｙ Ｎ Ｏ． ３ ８ ６）
大气颗粒物源识别在 线分 析仪的开发及应用
杨 希 邱 致 刚 常 锑 曾毛 毛
以及 角度 分 布 ，对 全 偏振 散 射 角度 谱信 息进 行提 取 和 简 并变 换 ，建 立 偏振 光 学指 标 组合 与颗 粒 物 物 理 复合 特征 之 间 的对 应 关 系 ，并借 助 多维 网络化 数 据 的逆 推 算法 ， 通 过 所 测 量 的 偏 振 指 标 反 演 并 识 别 单 颗 粒 物 的 类 别 信 息 ，其 中多个 光散 射脉 冲 序 列 的高 灵敏 提 取 能够 反馈 大 气 颗粒 物 复合 体 系 中 的 多类源 识 别 比例 ，单 个光 散射 脉 冲 的 同步 检偏 确 保 大 气颗 粒物 偏 振表 征 的有 效性 和 实时 性 。整体 技术 路线大 致如 下图 １ 所示 ：
大气 颗 粒物 来 源 复 杂并 具 有 区域 传 输和 快 速演 化 特
第 一， 偏振 通 道 的散 射 信 息量 大 ，可 以在 不 依赖 多
征 ，现 有 仪 器丰 要 集 中在颗 粒 物 粒径 、浓度 和 成 分 的单
独 检测 ，且 时 间分 辨 率低 、价 格 昂 贵 ，缺 少能 够 进 行快 速 源识 别 和支 撑 颗粒 物 动态 时 空 分布 研 究 的在 线 监测 仪 器 。本 项 目融 合 多角 度 测量 与 偏振 测 量 两项 技 术 ，研 制
角度 、 多波 长条 件 ＿ 卜 获取 多维表 征参 数 。
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赫弦
一
多 角度 偏振 光 散 射大 气 颗粒 物 源 识别 在 线分 析 仪 ，并 推
进 大 气颗 粒 物 物 理光 学 表征 体 系 的完 善 ，是 大 气污 染 物 源 解析 新型技 术 的典 型应用 。
ｌ ３
一
据采 集卡 ，实现多通道 多偏 振态 同步检 测和数据 接收 。
２ ． ２ ． ２ 颗 粒物 光散 射特 性分 析和 仪器 性能评 价 ：搭
建 多组 分颗 粒 物单 粒 径稳 定 发 生和 筛选 系 统 ，实 现 多种 类颗 粒 物 的稳 定 发生 和选 择 ， 以此 为 基础 开展 多 组 分 、 多粒 径 的标 准 单颗 粒 光 散射 及偏 振 特 性测 试 系统 设计 及