随着我国经济的快速发展,机动车的保有量也在逐年攀升,机动车尾气排放带来的空气污染问题日趋严重,已经成为我国城市大气复合污染的主要污染源之一。因此,对以机动车为代表的移动污染源排放超细颗粒物的准确测量显得尤为重要,其监测结果可为机动车排放评估、颗粒物增长机制研究以及制订精细化控制措施等提供有效依据。本文在国家重点研究计划项目“移动污染源排放快速在线监测技术研发及应用示范”的支持下,针对机动车排放的高温、高浓度超细颗粒物的在线测量需求,在线开展稀释采样与超细颗粒物数浓度测量方法与关键技术研究,设计并研制出喷射稀释系统、单极性扩散荷电器、静电沉积器,实现了集喷射稀释、扩散荷电、静电沉积及微电流检测技术于一体的机动车排放超细颗粒物数浓度在线测量系统的集成,并初步完成了系统对比测试工作。主要成果如下:(1)基于喷射稀释原理,设计了一种机动车尾气稀释器。利用Comosol仿真软件,分析了稀释器关键参数对其内部流场和稀释比的影响。定量分析了稀释比与进出口压差的相互关系,调节进出口的压差可以实现稀释器稀释比在1:7-1:60之间变化,进出口压差为0时,可以实现1:8稳定稀释比。并开展了稀释器稀释比稳定性测试,测试结果表明稀释器内部在0.5小时内平均稀释比稳定在1:8,标准偏差为0.032。(2)设计了一种基于扩散荷电原理的颗粒物荷电器,可以实现超细颗粒物的高效荷电,并有效避免了多余自由离子的影响。利用Comosol仿真软件进行数值模拟,分析了荷电器内部不同粒径颗粒物和自由离子的运动轨迹,最终确定了自由离子捕集电压。并且,对荷电器内部不同粒径大小颗粒物的平均带电量、荷电效率以及损失效率进行了测量,实现23 nm颗粒物荷电效率高达62%,可满足国五标准中基于电迁移原理的颗粒物检测需求(23 nm对应50%检测效率)。(3)以颗粒物电迁移理论为基础,结合颗粒物在流场和电场耦合场中的运动特性,设计了两种不同结构的颗粒物静电沉积器。利用Comosol仿真软件进行数值模拟,分析了两种静电沉积器内部不同粒径颗粒物的运动轨迹,并根据模拟结果确定静电沉积器关键尺寸。利用标准气溶胶发生与检测设备,测定两种沉积器内部的颗粒物捕集效率、颗粒物损失效率,结果表明对于圆柱型和平板型静电沉积器捕集电压分别大于20 V和15V时,23 nm颗粒物的捕集效率达到100%;对于50nm-700nm、800nm-2500nm粒径段颗粒物,圆柱型静电沉积器内部颗粒物’ 损失分别约为平板型静电沉积器内部颗粒物损失的1.4倍和2倍。(4)初步实现了机动车排放超细颗粒物数浓度在线测量系统的集成与比对测试,结果表明,与商业化仪器相关性优于87.2%。