[實(shí)用新型]微型PM2．5檢測(cè)傳感器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201420132903.0
• 申請(qǐng)日: 2014-03-24
• 公開（公告）號(hào): CN203720056U
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫吉勇;沈瑋棟;梁鳳飛;唐紅陽(yáng);周大農(nóng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇蘇凈集團(tuán)有限公司
• 主分類號(hào): G01N15/14
• 分類號(hào): G01N15/14
• 代理公司: 蘇州創(chuàng)元專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 32103
• 代理人: 孫仿衛(wèi);陸彩霞

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種用于測(cè)量大氣中PM2.5污染濃度的檢測(cè)裝置，尤其涉及一種基于光學(xué)顆粒計(jì)數(shù)原理的微型PM2.5檢測(cè)傳感器，該傳感器適用于個(gè)人或者家庭等PM2.5濃度檢測(cè)的普通民用市場(chǎng)需求。

背景技術(shù)

面對(duì)著頻繁發(fā)生的嚴(yán)重霧霾天氣，大氣污染已經(jīng)成為整個(gè)社會(huì)共同關(guān)注的內(nèi)容。PM2.5濃度是評(píng)價(jià)大氣污染程度的關(guān)鍵指標(biāo)之一。越來越多的普通民眾希望自己能對(duì)大氣PM2.5污染濃度進(jìn)行檢測(cè)。PM2.5是指大氣中空氣動(dòng)力學(xué)粒徑小于2.5微米氣溶膠粒子。目前的PM2.5檢測(cè)方式主要有稱重法、微振蕩天平法、β射線法和光散射法。稱重法測(cè)量過程復(fù)雜，需要專業(yè)人士進(jìn)行操作；微振蕩天平法和β射線法可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量，但是不能進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，而且儀器價(jià)格昂貴，體積比較大，不適合普通個(gè)人和家庭等民用檢測(cè)的需求。光散射法是根據(jù)微小顆粒對(duì)光的散射原理對(duì)PM2.5進(jìn)行檢測(cè)，它分為濁度法和顆粒計(jì)數(shù)法。濁度法是根據(jù)檢測(cè)腔內(nèi)所有粒子散射光強(qiáng)度的大小計(jì)算顆粒物的濃度。濁度法檢測(cè)精度低，本身只能測(cè)量出總的顆粒物的濃度，并不能單獨(dú)檢測(cè)出PM2.5的質(zhì)量濃度。光學(xué)顆粒計(jì)數(shù)法根據(jù)單個(gè)粒子的散射光大小測(cè)量粒子的粒徑，從而求出氣體采樣體積內(nèi)顆粒物的大小和分布，計(jì)算出PM2.5顆粒物的濃度。基于光學(xué)顆粒計(jì)數(shù)原理的PM2.5檢測(cè)儀器可以進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，測(cè)量方便，比較適合于個(gè)人或家庭等普通民用檢測(cè)市場(chǎng)。國(guó)內(nèi)外的幾家生產(chǎn)企業(yè)推出了幾款基于光學(xué)顆粒計(jì)數(shù)原理的手持式PM2.5檢測(cè)儀，它們的價(jià)格在幾千元至幾萬(wàn)元之間，超出了大多數(shù)個(gè)人或家庭的期望價(jià)格，限制了該類產(chǎn)品在市場(chǎng)的推廣應(yīng)用。

實(shí)用新型內(nèi)容

為解決上述問題，本實(shí)用新型的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低的微型PM2.5檢測(cè)傳感器，適用于普通個(gè)人或家庭民用市場(chǎng)，以解決普通民眾對(duì)PM2.5的檢測(cè)需求。

為了達(dá)到以上目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：微型PM2.5檢測(cè)傳感器，它包括基板、設(shè)置在基板上的入射光通道、檢測(cè)光通道以及開設(shè)在基板上的氣體通道，入射光通道、檢測(cè)光通道和氣體通道兩兩垂直并相交，相交處為檢測(cè)區(qū)域，入射光通道包括一端與激光器相連接另一端連接在基板上的入射光纖、用于將光線匯聚在檢測(cè)區(qū)域的中心位置的微柱面透鏡組，檢測(cè)光通道包括一端與檢測(cè)裝置相連接另一端連接在基板上的檢測(cè)光纖、設(shè)置在檢測(cè)區(qū)域底部的反射鏡，檢測(cè)區(qū)域底部被定義為檢測(cè)區(qū)域的與檢測(cè)光纖另一端相對(duì)并遠(yuǎn)離檢測(cè)光纖另一端的一端部。

進(jìn)一步地，基板上開設(shè)有入射光纖固定槽，入射光纖固定連接在該入射光纖固定槽內(nèi)。

進(jìn)一步地，入射光纖固定槽的對(duì)應(yīng)入射光纖另一端的端部呈階梯狀，以防止入射光纖另一端的端面和上述入射光纖固定槽的端部的端面直接接觸而受到損傷。

進(jìn)一步地，微柱面透鏡組包括第一微柱面透鏡和第二微柱面透鏡。第一微柱面透鏡將入射光纖輸出的光準(zhǔn)直為平行光，第二微柱面透鏡將平行光匯聚在檢測(cè)區(qū)域的中心位置，形成一個(gè)寬度為幾十微米的線光斑。

進(jìn)一步地，入射光纖另一端的端面位于第一微柱面透鏡的一個(gè)焦平面上，第一微柱面透鏡的另一個(gè)焦平面和第二微柱面透鏡的一個(gè)焦平面相重合，第二微柱面透鏡的另一個(gè)焦平面位于檢測(cè)區(qū)域的中心位置。

進(jìn)一步地，第一微柱面透鏡和第二微柱面透鏡的曲面為球面或非球面。

進(jìn)一步地，基板上開設(shè)有檢測(cè)光纖固定槽，檢測(cè)光纖固定連接在該檢測(cè)光纖固定槽內(nèi)。

進(jìn)一步地，入射光纖為單模光纖、多模光纖和塑料光纖中的一種，檢測(cè)光纖為單模光纖、多模光纖和塑料光纖中的一種。

進(jìn)一步地，反射鏡用于反射PM2.5微粒的散射光，增加檢測(cè)光纖接收的散射光信號(hào)范圍，其材質(zhì)為金屬。

進(jìn)一步地，基板內(nèi)設(shè)置有光闌，光闌由反射率較低的金屬薄膜制成，用于阻擋入射光路產(chǎn)生的雜散光，提高傳感器的信噪比。光闌在其對(duì)應(yīng)檢測(cè)區(qū)域的位置處開設(shè)有通孔，以使散射光通過。在一種更為優(yōu)先的方案中，光闌位于入射光通道和氣體通道的上方，通孔位于檢測(cè)區(qū)域的正上方。

進(jìn)一步地，基板材質(zhì)為石英玻璃，基板上的各種結(jié)構(gòu)通過MEMS的加工工藝進(jìn)行加工制作。

通過采用上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型微型PM2.5檢測(cè)傳感器，集成在一塊石英玻璃芯片上，體積小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)方便，降低了傳感器的制作成本，解決了普通民眾對(duì)PM2.5的檢測(cè)需求。

附圖說明