[發(fā)明專利]高精度光電塵埃顆粒檢測裝置及檢測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510581714.0
• 申請日: 2015-09-14
• 公開（公告）號: CN105115880B
• 公開（公告）日: 2018-06-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曲敬鐳;朱春靈;張建式
• 申請（專利權(quán)）人: 寧波中物東方光電技術(shù)有限公司
• 主分類號: G01N15/14
• 分類號: G01N15/14
• 代理公司: 寧波市鄞州甬致專利代理事務(wù)所(普通合伙) 33228
• 代理人: 張圓

1.一種高精度光電塵埃顆粒檢測裝置，包括照明光路、測量腔(4)、與照明光路的中心軸線垂直設(shè)置的氣路系統(tǒng)、用于將散射光進(jìn)行反射的反射鏡(5)、散射光收集系統(tǒng)及處理器，其特征在于：所述的照明光路包括光源(1)、第一掩膜(2)及用于聚焦的第一透鏡(3)，所述的散射光收集系統(tǒng)包括第二透鏡(6)、第二掩膜(7)及用于產(chǎn)生電脈沖的感光元件(8)，所述的第一掩膜(2)和第二掩膜(7)上開設(shè)有呈“呂”字形設(shè)置的透光通道；所述的測量腔(4)包括上下對稱疊合設(shè)置的第一光敏感區(qū)域(4.1)及第二光敏感區(qū)域(4.2)，所述的第一光敏感區(qū)域(4.1)的邊長小于所述的第二光敏感區(qū)域(4.2)，所述的第一光敏感區(qū)域(4.1)與第二光敏感區(qū)域(4.2)的厚度均大于最大可測量粒徑，且所述的第一光敏感區(qū)域(4.1)與第二光敏感區(qū)域(4.2)之間設(shè)有間隙d。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度光電塵埃顆粒檢測裝置，其特征在于：所述的第一光敏感區(qū)域(4.1)的邊長大于最大可測量粒徑，且小于極限濃度下單個(gè)粒子所占據(jù)正方體空間的邊長；第二光敏感區(qū)域(4.2)與第一光敏感區(qū)域(4.1)的邊長之差大于最大可測量粒徑的兩倍。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高精度光電塵埃顆粒檢測裝置，其特征在于：所述的第一光敏感區(qū)域(4.1)與第二光敏感區(qū)域(4.2)的厚度以及間隙d之和小于或等于第一光敏感區(qū)域(4.1)的邊長。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度光電塵埃顆粒檢測裝置，其特征在于：所述的第一光敏感區(qū)域(4.1)及第二光敏感區(qū)域(4.2)均呈平行六面體狀，所述的第一光敏感區(qū)域(4.1)及第二光敏感區(qū)域(4.2)的橫截面為對邊分別平行的四邊形。

5.利用權(quán)利要求1所述的高精度光電塵埃顆粒檢測裝置進(jìn)行的檢測方法，其特征在于：它包括以下步驟：

1)、光線從光源中射出，并經(jīng)第一掩膜后變成“呂”字形，再經(jīng)第一透鏡聚焦后入射至測量腔；

2)、氣流從氣路系統(tǒng)的通道垂直進(jìn)入測量腔的第一光敏感區(qū)域及第二光敏感區(qū)域，氣流中夾帶的顆粒物在光線的照射下，發(fā)生散射，產(chǎn)生散射光；

3)、散射光經(jīng)反射鏡反射后，再經(jīng)第二透鏡擴(kuò)束后穿過透光通道為“呂”字形的第二掩膜，并照射至感光元件并產(chǎn)生電脈沖。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的檢測方法，其特征在于：根據(jù)顆粒在上述步驟2)中從上至下穿越第一光敏感區(qū)域及第二光敏感區(qū)域分為三個(gè)情況，a、Ⅰ類粒子從上至下依次穿越第一光敏感區(qū)域及第二光敏感區(qū)域；b、Ⅱ類粒子沿第一光敏感區(qū)域的邊界經(jīng)過后再穿越第二光敏感區(qū)域；c、Ⅲ類粒子不經(jīng)過第一光敏感區(qū)域，僅穿過第二光敏感區(qū)域；

上述步驟3中粒子產(chǎn)生的脈沖波形分為三種：Ⅰ類粒子產(chǎn)生的脈沖為在Δt內(nèi)產(chǎn)生的兩個(gè)幅度和寬度都相同的脈沖波形，且U₁＝U₂；Ⅱ類粒子產(chǎn)生的脈沖為Δt內(nèi)產(chǎn)生的兩個(gè)幅度不同，寬度相同的脈沖波形，且U₁<U₂；Ⅲ類粒子產(chǎn)生的脈沖波形只有單個(gè)U₂；

其中，U₁表示粒子穿越第一光敏感區(qū)時(shí)產(chǎn)生的脈沖幅值電壓，U₂表示粒子穿越第二光敏感區(qū)時(shí)產(chǎn)生的脈沖幅值電壓；間隔時(shí)間為Δt＝(h+d)/v，h為第一光敏感區(qū)域及第二光敏感區(qū)域的厚度，d為第一光敏感區(qū)域及第二光敏感區(qū)域之間的間隙，v為空氣進(jìn)入測量腔的固定流速。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的檢測方法，其特征在于：處理器根據(jù)以下規(guī)則處理脈沖，a)Ⅰ類粒子脈沖根據(jù)U₁＝U₂判定粒子直徑，計(jì)入相應(yīng)尺寸類別并存儲；b)Ⅱ類粒子脈沖根據(jù)U₂判定粒子直徑，計(jì)入相應(yīng)尺寸類別并存儲；c)Ⅲ類粒子脈沖為無效信號，不予存儲。