振荡天平颗粒物质量浓度监测仪（PM2.5）。振荡天平法（TEOM）粉尘监测系统是“称重”测量系统，用恒定的流速把样气抽进测量单元并经过不被水浸润的滤片，同时把进样管道加热到高于环境温度(50℃)，避免水汽的影响，在质量变送单元中心的锥形元件是一个空心管，一端固定，另一端悬空可自由振动。可更换的滤膜片放置在自由振动端。锥形元件像音叉一样精确地以其自然频率振动，霍尔元件把振动信号转换为电信号，设计相位匹配的正反馈机构，通过电磁铁的向振动系统补充能量，以克服系统的阻尼消振。自动增益控制电路使振动保持恒定的振动振幅。一个精确的电子计数器测量振动的频率。系统每2秒测量一次滤片的质量，即可获得不同时间段的粉尘浓度。结合高效PM2.5采样头，可以获得高时间分辨颗粒物质量浓度分布。

双波长三通道拉曼激光雷达。双波长三通道气溶胶探测拉曼激光雷达系统主要由激光器、接收光学系统和数据采集和控制三大部分组成。系统采用同时输出532nm和355nm的双波长激光器，用两个激光波长上的Mie散射探测大气气溶胶的后向散射，短波长能够探测到大气中更细小的粒子，同时用第三个通道探测355nm激发的大气中N₂分子的拉曼散射，中心波长在386.7nm，因为N₂是大气中比较稳定的一种高浓度气体，它在大气中的廓线比较稳定，望远镜接收到的拉曼信号回波只包含有气溶胶的消光，而与气溶胶的后向散射系数无关，因此可以直接得到气溶胶的消光系数。因此，系统能够同时独立的探测大气颗粒物后向散射和消光系数。

大气OC/EC测定仪。大气OC/EC测定仪课题采用美国EPA推荐的TOT(热光透射)方法，研制大气颗粒物OC/EC准确、简便、快速测定技术与设备。系统采用的碳分析方法与传统的热法仪器相同，通过对采集的颗粒物逐步升温的加热过程，使其中的有机碳（OC）和元素碳（EC）在不同的温度下分解，并燃烧生产CO₂，通过对CO₂的定量化测量确定颗粒物中OC和EC的含量。本课题主要解决传统热法中临界温度难以确定的难题，并研究基于气体滤波相关（GFC）的非色散红外（NDIR）高灵敏CO₂气体分析技术实现颗粒物中碳素的定量分析。TOT法OC/EC监测的基本原理是在仪器分析的全过程测量采样滤膜的激光透过率，随着OC、EC的相继分解，采样膜的透过率会逐步恢复到采样前的值，把透过率恢复时刻作为OC和EC分割的临界温度，在临界温度之前所测量的CO₂浓度代表OC值，在临界温度之后所测量的CO2浓度代表EC值。

大气细粒子谱分析仪。大气细粒子谱分析仪系统由并行工作的光散射粒子计数器（LPS）和扫描粒子迁移谱分析仪（SMPS）两部分组成。LPS系统完成0.5~10um粒子粒径和数浓度测量，SPMS系统实现5nm~500nm粒子粒径和数浓度测量。在本课题中重点解决SMPS系统中的关键技术研究。SMPS基本工作过程是空气中的细粒子经过初级过滤，滤掉大的颗粒物；其它的气溶胶粒子随气流到达场致电荷源区，对气溶胶粒子进行电荷加载，使其带上负电荷；然后到达差分电迁移分析仪(DMA)，通过计算机精确控制高压电源扫描和流量控制完成特定粒径粒子的筛选与分离；分离出来的带电粒子被送入凝聚核粒子计数器(CPC)中，实现粒子的个数统计，探测到的信号经计算机采集处理最后得到5nm~500nm范围内的粒径谱。

大气细粒子和超细粒子的快速在线监测技术关键技术示意图

技术特点

（1）宽范围粒径谱的快速分析技术

模块化系统设计，通过粒子飞行时间测量(TOF)、扫描粒子迁移谱分析(SMPS)以及高效CPC粒子浓度测量技术的综合应用，实现从纳米到微米颗粒物的原位、快速、在线、宽范围粒径谱测量。

（2）稳定的场致电离电荷源技术

稳定的电荷源是对纳米颗粒物按照不同粒径通过迁移技术进行准确分离的前提。利用基于场致电离的方式实现颗粒物的高效荷电，克服了传统放射性中和源荷电效率低，使用受限的问题。

（3）超高灵敏大气分子拉曼散射信号探测技术

对于大气气溶胶针532nm和355nm波长的信号探测，选用高增益、高灵敏度及线性好的光电倍增管并使用A/D采集与光电子技术相结合的方法进行探测；对氮气分子对355nm波长的Raman散射截面小的问题，采用高灵敏的光电倍增管并结合光子计数方法进行测量，来提高氮气分子的Raman信号探测能力。

（4）OC/EC实时在在线精确测定技术

热光透过率法通过测量激光在采样滤膜上的透过率来确定OC/EC的临界温度，结合高精度二氧化碳气体检测技术、分析气体微流量精确控制技术、高精度二氧化碳气体检测技术及高灵敏度、高精度光电探测技术完成对OC/EC实时在在线精确测定。

（5）高灵敏度CO₂的检测技术

在OC/EC测量系统要求对CO2的浓度进行ppb量级的检测，高精度二氧化碳气体检测技术。系统通过测量分析炉排出的CO2浓度来推算大气有机碳/元素碳的浓度，采用NDIR原理实现CO2的高精度检测。

（6）质量浓度振荡天平精确测量技术

综合利用锥形振荡管的成形技术、微振动传感技术、微振动伺服技术、粒子切割技术、高精度温度控制技术及高精度流量控制技术采用高精度的质量流量控制器，实现大气细粒子质量浓度的精确测量。