[發(fā)明專利]空氣粉塵的快速測量裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410317806.3
• 申請(qǐng)日: 2014-07-04
• 公開（公告）號(hào): CN104062211A
• 公開（公告）日: 2014-09-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 肖金球;雷巖;陳多觀;顧敏明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘇州科技學(xué)院
• 主分類號(hào): G01N15/00
• 分類號(hào): G01N15/00;G01N15/02
• 代理公司: 蘇州慧通知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32239
• 代理人: 安紀(jì)平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及空氣中粉塵濃度測量的技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種空氣粉塵的快速測量裝置。

背景技術(shù)

環(huán)境問題已成為危害人們健康、制約經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)穩(wěn)定的重要因素。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，環(huán)境問題已經(jīng)作為一個(gè)不可回避的重要問題提上了各國政府的議事日程。保護(hù)環(huán)境、減輕環(huán)境污染、遏制生態(tài)惡化趨勢成為政府社會(huì)管理的重要任務(wù)。我國環(huán)境保護(hù)目前形勢更加嚴(yán)峻，環(huán)境污染和生態(tài)破壞嚴(yán)重制約了經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，影響了人類的生存環(huán)境。因此，必須加強(qiáng)對(duì)環(huán)境的監(jiān)控力度，建立完善的監(jiān)控、管理體系，環(huán)境(包括水質(zhì)和大氣)監(jiān)測儀器既是環(huán)境信息的源頭，又是環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)、監(jiān)控及環(huán)境科學(xué)管理的手段，為了預(yù)防環(huán)境污染，在環(huán)保部門和各個(gè)易引起環(huán)境污染的單位配備先進(jìn)、智能在線監(jiān)測儀器成為必然的要求。

目前在礦山開采、火力發(fā)電、水泥制造及玻璃制造等行業(yè)中，由于產(chǎn)品本身或者燃料使用及輸運(yùn)過程中存在有大量的塵埃粒子飄揚(yáng)于空氣中，給現(xiàn)場工作人員帶來了極大的健康危害。這些行業(yè)的作業(yè)現(xiàn)場必須裝備相應(yīng)的除塵裝置，當(dāng)空氣中塵埃濃度超標(biāo)時(shí)，打開除塵裝置進(jìn)行除塵，而空氣質(zhì)量達(dá)標(biāo)時(shí)則關(guān)閉除塵裝置，以實(shí)現(xiàn)在保護(hù)環(huán)境的同時(shí)，達(dá)到節(jié)約能源、降低廠家成本的目標(biāo)。

此外一些先進(jìn)的制造行業(yè)如集成電路、生物制藥等產(chǎn)品質(zhì)量直接和制造車間的空氣潔凈度密切相關(guān)，在新的技術(shù)條件下，這些行業(yè)對(duì)空氣潔凈度的要求也越來越高，集成電路在1um技術(shù)工藝水平下，潔凈度要求是10級(jí)(每立方英尺體積內(nèi)含有0.5um粒徑的塵埃粒子數(shù)在10個(gè)以內(nèi))，0.5um工藝技術(shù)，潔凈度要求是1級(jí)甚至更高，而在0.25um技術(shù)工藝水平下，潔凈度要求是0.1級(jí)以上，受控的最大顆粒直徑則都要到0.1um以內(nèi)。隨著集成電路內(nèi)建可靠性的廣泛應(yīng)用，適應(yīng)于其潔凈度要求的塵埃粒子計(jì)數(shù)器和粉塵濃度測定儀成為必須的測試儀器。

在技術(shù)水平不斷提高的條件下，對(duì)空氣粉塵測試儀器的要求也在不斷提高，不僅要有其速度快、精度高、靈敏度高等特點(diǎn)，還要求具有使用壽命長，測量范圍廣、無二次污染、體積小等一些列其他指標(biāo)要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種空氣粉塵快速測量裝置，利用光學(xué)傳感器來檢測空氣中粉塵的數(shù)量和直徑，同時(shí)采用單獨(dú)的32位ARM處理器為控制核心，以實(shí)現(xiàn)對(duì)空氣中粉塵的快速檢測以及數(shù)據(jù)處理。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出如下技術(shù)方案：一種空氣粉塵快速測量裝置，包括光學(xué)傳感器，信號(hào)放大電路，AD轉(zhuǎn)換電路，微處理器和3G無線通信模塊，所述信號(hào)放大電路包括前置放大電路、二級(jí)放大電路及信號(hào)濾波整形電路，所述光學(xué)傳感器接入所述前置放大電路，用于根據(jù)空氣中的粉塵粒子濃度輸出電信號(hào)給所述前置放大電路；所述二級(jí)放大電路串接在所述前置放大電路和所述信號(hào)濾波整形電路之間，所述前置放大電路、二級(jí)放大電路及信號(hào)濾波整形電路依次對(duì)所述電信號(hào)進(jìn)行前置放大、二級(jí)放大及濾波整形，并輸出電壓信號(hào)給所述AD轉(zhuǎn)換電路；所述AD轉(zhuǎn)換電路與所述信號(hào)濾波整形電路相連，用于對(duì)所述電壓信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換；所述微處理器與所述AD轉(zhuǎn)換電路相連，用于對(duì)經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換后的所述電壓信號(hào)進(jìn)行算法處理，將所述粉塵粒子濃度換算成粉塵濃度數(shù)據(jù)送給所述3G無線通信模塊無線發(fā)送出去。

更近一步地，所述測量裝置還包括與微處理器相連的顯示單元和存儲(chǔ)單元，所述顯示單元接收并顯示所述粉塵濃度數(shù)據(jù)；所述存儲(chǔ)單元用于存儲(chǔ)所述粉塵濃度數(shù)據(jù)。

優(yōu)選地，所述顯示單元為LCM液晶顯示單元，所述存儲(chǔ)單元為SPIFLASH存儲(chǔ)單元。

優(yōu)選地，所述微處理器采用32位ARM處理器，所述32位ARM處理器可選用STM32F105處理器。

優(yōu)選地，所述光學(xué)傳感器包括半導(dǎo)體激光器，聚焦透鏡，柱面透鏡，粉塵采樣通道，非球面短焦距透鏡組，橢球反射鏡，消光器和雪崩型光敏二極管，所述半導(dǎo)體激光器，聚焦透鏡，柱面透鏡及消光器從前往后依次在水平方向上同軸設(shè)置，且所述粉塵采樣通道位于所述柱面透鏡和所述消光器之間；所述非球面短焦距透鏡組，橢球反射鏡及雪崩型光敏二極管從上往下依次在豎直方向上同軸設(shè)置，且所述非球面短焦距透鏡組、橢球反射鏡分別位于所述粉塵采樣通道的上游及下游；所述雪崩型光敏二極管位于所述非球面短焦距透鏡組的上游，且所述雪崩型光敏二極管接入所述前置放大電路。

優(yōu)選地，所述前置放大電路采用JFET結(jié)型場效應(yīng)運(yùn)算放大電路。

優(yōu)選地，所述二級(jí)放大電路中選用LF357放大緩沖器。

更進(jìn)一步地，所述3G無線通信模塊將所述粉塵濃度數(shù)據(jù)無線發(fā)送給遠(yuǎn)程監(jiān)控中心。