儀器概述
光學(xué)氣溶膠探空儀（POPS）是一款測(cè)量氣溶膠粒徑譜的光學(xué)儀器。它具有超輕便和高性能等優(yōu)點(diǎn)，是使用探空氣球、系留汽艇和無(wú)人機(jī)等平臺(tái)觀測(cè)氣溶膠粒徑譜的理想工具。
型號(hào)分類：POPS-1010、POPS-1110、POPS-1120
圖1. POPS 實(shí)物照片
尺寸/重量：27 cm (長(zhǎng)) x 23 cm (寬) x 11 cm (高) / 0.75 kg
圖2. POPS 內(nèi)部核心部件尺寸
應(yīng)用案例
2015年8月使用POPS實(shí)驗(yàn)，從圖3結(jié)果可以明顯看出，受亞洲季風(fēng)影響，對(duì)流層氣溶膠被氣流帶入平流層的現(xiàn)象。(NOAAnews).
圖3. 垂直氣溶膠數(shù)濃度廓線
圖4中為POPS、SMPS、APS三臺(tái)儀器測(cè)量10分鐘平均數(shù)據(jù)對(duì)比。垂直虛線表示POPS的100%測(cè)量下限?；疑幱皡^(qū)域代表POPS測(cè)量的不確定度。水平誤差表示POPS的測(cè)量粒徑誤差。(R.S.Gao,2016)
圖4. POPS與其它儀器結(jié)果比較
主要用途：
- 氣溶膠研究
- 探空氣球觀測(cè)
- 系留汽艇觀測(cè)
- 無(wú)人機(jī)觀測(cè)
- 惡劣條件下的氣溶膠測(cè)量
技術(shù)指標(biāo)
- 測(cè)量粒徑范圍：130nm – 3μm
- 直徑分辨率：直徑的5％左右
- 濃度測(cè)量范圍：下限為統(tǒng)計(jì)結(jié)果，上限為1250#/cm3(樣品流量為0.1 LPM時(shí)，10%重合率)
- 顆粒物濃度精度：濃度低于1000#/cm3時(shí)，誤差在±10%以內(nèi)（樣品流速在0.1 LPM條件下）
- 樣品流速：0.05 – 0.35 LPM（用戶可調(diào)）
- 激光波長(zhǎng)：405nm；功率：～70mW
- 采樣時(shí)間間隔：1-300s（用戶可調(diào)）
- 儀器運(yùn)行條件：溫度：-40℃ – 30℃，相對(duì)濕度：0-95%（非凝結(jié)狀態(tài)）
- 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)：8G內(nèi)存卡
- 儀器電源：可充電電池（充電電源：100-240 VAC, 50/60 Hz）；功率：7W
- 信息傳輸：以太網(wǎng)接口與串行接口
- 儀器尺寸：27 cm (長(zhǎng))、23 cm (寬) 、11 cm (高)
- 儀器重量：550g
圖3. POPS 測(cè)量粒徑下限(D50)
結(jié)構(gòu)與原理
POPS的工作原理如圖所示。內(nèi)置抽氣泵將樣本大氣和鞘氣抽入儀器的光學(xué)腔。樣本大氣中的顆粒物經(jīng)過(guò)激光束時(shí)產(chǎn)生的散射光被采光鏡采集聚焦到光電倍增管，轉(zhuǎn)換成電壓，然后通過(guò)米散射理論計(jì)算得到顆粒物的粒徑。
圖4. POPS 原理圖
參考文獻(xiàn)
- Gao, R.S., et al., A light-weight, high-sensitivity particle spectrometer for PM2.5 aerosol measurements, Aerosol Science and Technology 50, 88-99, 2016link
- Pengfei Yu, Karen H. Rosenlof, Shang Liu, Hagen Telg, Troy D. Thornberry, Andrew W. Rollins, Robert W. Portmann, Zhixuan Bai, Eric A. Ray, Yunjun Duan, Laura L. Pan, Owen B. Toon, Jianchun Bian, Ru-Shan Gao, Efficient transport of tropospheric aerosol into the stratosphere via the Asian summer monsoon anticyclone, Proceedings of the National Academy of Sciences Jul 2017, 114 (27) 6972-6977; DOI: 10.1073/pnas.1701170114