[發(fā)明專(zhuān)利]顆粒物傳感器及顆粒物監(jiān)測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410558502.6
• 申請(qǐng)日: 2014-10-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104266948A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-01-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 崔海林
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 崔海林
• 主分類(lèi)號(hào): G01N15/06
• 分類(lèi)號(hào): G01N15/06
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 王寶筠

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光電探測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種顆粒物傳感器及顆粒物監(jiān)測(cè)方法。

背景技術(shù)

目前，顆粒物傳感器主要用于工業(yè)上對(duì)礦山或者水泥廠等場(chǎng)所對(duì)粉塵濃度進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)。當(dāng)監(jiān)測(cè)到粉塵濃度超過(guò)一定限度時(shí)，需要采取降塵措施，防止由于粉塵濃度過(guò)高所帶來(lái)的粉塵爆炸等問(wèn)題。

傳統(tǒng)的顆粒物傳感器，如美國(guó)GE(General?Electric?Company)公司的SM-PWM-01A，Sharp公司的GP2Y1010，以及Sanyoung公司的DSM510等，都是基于紅外光散射法的顆粒物傳感器。如圖1所示，顆粒物傳感器由紅外發(fā)光二極管(LED)、兩個(gè)聚焦透鏡、紅外探測(cè)器以及信號(hào)處理電路組成。其中，LED光信號(hào)被第一聚焦透鏡匯聚后的傳輸方向與紅外光探測(cè)器接收光信號(hào)的方向有一定夾角。當(dāng)沒(méi)有任何顆粒物進(jìn)入顆粒物傳感器時(shí)，紅外探測(cè)器無(wú)法接收到LED輸出的光信號(hào)。當(dāng)有顆粒物進(jìn)入LED輸出的光信號(hào)出射方向所照射的區(qū)域時(shí)，顆粒物對(duì)LED輸出的光信號(hào)進(jìn)行散射，會(huì)有部分散射光信號(hào)被第二聚焦透鏡匯聚后由紅外探測(cè)器所接收。紅外探測(cè)器將接收到的散射光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，輸出至信號(hào)處理電路進(jìn)行放大處理得到一個(gè)電脈沖信號(hào)，對(duì)所述電脈沖信號(hào)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)獲得外部環(huán)境中的顆粒物個(gè)數(shù)。

但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員在采用上述顆粒物傳感器監(jiān)測(cè)顆粒物個(gè)數(shù)時(shí)，發(fā)現(xiàn)有如下缺點(diǎn)：

采用紅外LED作為顆粒物傳感器中的監(jiān)測(cè)光源，雖然經(jīng)過(guò)透鏡聚焦，但是監(jiān)測(cè)光源的探測(cè)面積較大，光信號(hào)在探測(cè)區(qū)域單位面積的光能量密度較低，僅適用于工礦企業(yè)中對(duì)直徑較大的顆粒物或者高濃度粉塵的監(jiān)測(cè)。而監(jiān)測(cè)小于1μm直徑的顆粒物時(shí)，由于顆粒物所散射的光信號(hào)的光能量很小，紅外探測(cè)器無(wú)法監(jiān)測(cè)到，導(dǎo)致上述顆粒物傳感器在監(jiān)測(cè)直徑小于1μm的顆粒物時(shí)，靈敏度很低。因此，上述基于紅外LED的顆粒物傳感器在監(jiān)測(cè)PM2.5顆粒物的濃度時(shí)，監(jiān)測(cè)結(jié)果誤差較大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種顆粒物傳感器及顆粒物監(jiān)測(cè)方法，從而采用激光器作為光源監(jiān)測(cè)顆粒物的濃度，提高監(jiān)測(cè)空氣中PM2.5或者直徑更小的顆粒物濃度的精確度。

為此，本發(fā)明解決技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案是：

一種顆粒物傳感器，所述顆粒物傳感器包括：

上蓋和底座，所述上蓋和底座形成一個(gè)包括氣流通道和光傳輸通道的避光空間；

所述氣流通道與所述光傳輸通道相互垂直，并且所述氣流通道與所述光傳輸通道相交區(qū)域正下方設(shè)置有光電探測(cè)器；

所述光傳輸通道一端設(shè)置有激光器，另一端設(shè)置有光吸收裝置；

所述PCB電路與所述光電探測(cè)器相連；

攜帶顆粒物的監(jiān)測(cè)氣流從氣流通道一端進(jìn)入，穿過(guò)所述氣流通道與所述光傳輸通道的相交區(qū)域時(shí)，光傳輸通道上的由激光器輸出的激光光束照射在所述監(jiān)測(cè)氣流中的顆粒物發(fā)生散射，光電探測(cè)器接收顆粒物對(duì)所述激光光束的散射的光信號(hào)，將所述光信號(hào)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)發(fā)送至PCB電路，所述PCB電路對(duì)所接收到的電信號(hào)進(jìn)行放大，分析所述放大后的電信號(hào)獲得所述監(jiān)測(cè)氣流中顆粒物的監(jiān)測(cè)結(jié)果，透過(guò)所述監(jiān)測(cè)氣流的剩余的激光光束被光吸收裝置吸收，所述監(jiān)測(cè)氣流從所述氣流通道的另一端排出。

可選的，所述顆粒物傳感器還包括：

所述避光空間的氣流通道的一端設(shè)置有一個(gè)采樣喇叭口，所述氣流通道的另一端設(shè)置有一個(gè)腔室，所述腔室遠(yuǎn)離氣流通道的一端設(shè)置有抽氣風(fēng)扇；

所述抽氣風(fēng)扇將所述腔室中的空氣排出顆粒物傳感器，以使得所述腔室中的氣壓低于所述顆粒物傳感器外部氣壓，監(jiān)測(cè)氣流從所述采樣喇叭口進(jìn)入所述氣流通道，所述采樣喇叭口、所述氣流通道、所述腔室以及所述抽氣風(fēng)扇實(shí)現(xiàn)在顆粒物傳感器中形成恒定流速的監(jiān)測(cè)氣流。

可選的，所述顆粒物傳感器還包括：

聚焦透鏡，所述聚焦透鏡設(shè)置在激光器的激光光束輸出口，用于將所述激光光束聚焦在所述氣流通道和所述光傳輸通道的相交區(qū)域。

可選的，所述顆粒物傳感器還包括：

監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示器，所述監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示器與所述PCB電路相連，設(shè)置在所述顆粒物傳感器的上蓋，用于顯示所述PCB電路輸出的所述監(jiān)測(cè)氣流中顆粒物的監(jiān)測(cè)結(jié)果。

可選的，所述PCB電路包括：

放大電路和微處理器；

所述放大電路用于對(duì)所接收到的電信號(hào)進(jìn)行放大；

所述微處理器用于分析所述放大后的電信號(hào)獲得所述監(jiān)測(cè)氣流中顆粒物的監(jiān)測(cè)結(jié)果。

可選的，所述PCB電路還包括：