[實用新型]一種小型PM2.5傳感器

有效

• 申請號: 201520734037.7
• 申請日: 2015-09-21
• 公開（公告）號: CN204988961U
• 公開（公告）日: 2016-01-20
• 發明（設計）人: 徐潔;陳晨;魏巍;孫磊;張帆;趙芳
• 申請（專利權）人: 天津費加羅電子有限公司
• 主分類號: G01N15/06
• 分類號: G01N15/06
• 代理公司: 天津天麓律師事務所 12212
• 代理人: 王里歌

(一)技術領域：

本實用新型涉及傳感器領域，特別指一種小型PM2.5傳感器，用于監測室內的空氣污染情況。

(二)背景技術：

近些年來隨著空氣污染情況日益嚴重，民眾越來越關注身邊的空氣質量情況，希望自己能實時監測自己周圍的空氣質量，因此PM10、PM2.5等詞匯經常出現在人們生活之中。PM2.5是指大氣中空氣動力學粒徑小于2.5微米氣溶膠粒子，是評價大氣污染程度的關鍵指標之一。它能較長時間懸浮于空氣中,其在空氣中含量(濃度)越高,就代表空氣污染越嚴重,對人體健康和大氣環境質量的影響也就越大。PM2.5能夠進入人體肺泡、血液系統中,直接導致心血管病等疾病。PM2.5表面積較大,通常富集As、Se、Pb、Cr等重金屬元素和PAHs、PCDD/Fs、VOCs等有機污染物,這些多為致癌物質和基因毒性誘變物質,對人體具有較大的危害。2012年聯合國環境規劃署公布的《全球環境展望5》指出,每年有近200萬的過早死亡病例與顆粒物污染有關。PM2.5粉塵顆粒的即時檢測,是有效防治PM2.5污染的前提和重要保障。

目前的PM2.5檢測方式主要有稱重法、微振蕩天平法、β射線法和光散射法。稱重法測量過程復雜,需要專業人士進行操作；微振蕩天平法和β射線法可以實現自動測量,但是不能進行實時檢測，而且儀器價格昂貴,體積比較大，不適合普通個人和家庭等民用檢測的需求。光散射法是根據微小顆粒對光的散射原理對PM2.5進行檢測,首先加熱系統會加熱一定空間內的空氣，使空氣連同其中的粉塵顆粒以一定的流速緩緩通過特定的檢測通道,形成一個均勻的粉塵顆粒場，同時光源以一束平行單色光入射到腔體內的顆粒場，受到顆粒周圍散射和吸收的影響，一部分入射光線的照射角度會發生偏移，進而被與入射光源有一定角度的檢測器所檢測到。由于散射光的量較少,一般檢測器前端會安裝濾鏡，使更多的散射光會聚到檢測器上，而檢測器后端則可加入信號放大器，進一步加強信號。檢測器檢測到的光信號經轉化輸出電信號,而顆粒物濃度和電信號強弱成正比,通過測得電信號就可以計算粉塵顆粒的濃度。光散射法可以實時監測周圍空氣的質量情況，操作方便適合普通個人使用。但是目前的現有的一些PM2.5傳感器仍存在一些問題，比如被檢測空氣不是實時流通，監測數據過于片面等問題。

(三)實用新型內容：

本實用新型的目的在于設計一種小型PM2.5傳感器，它可以克服現有技術的不足，提高傳感器在檢測周圍環境質量的時檢測結果的可靠性，同時該傳感器結構簡單、成本低，適用于普通民眾在家庭中進行實用。

本實用新型的技術方案：一種小型PM2.5傳感器，包括傳感器外部的光電探測器及信號放大電路，其特征在于它包括傳感器主體、入射光通道、透鏡組、入射光纖、電機I、電機II、出氣葉輪、聚光材料、檢測光纖、檢測光通道、空氣流通通道和入氣葉輪；其中，所述入射光通道和檢測光通道安裝在傳感器主體之中；所述出氣葉輪和入氣葉輪安裝在空氣流通通道中，分別在電機I和電機II帶動下產生運動，使空氣實時在空氣流通通道里流通；所述入射光通道和空氣流通通道呈角度分布；所述檢測光通道與入射光通道和空氣流通通道也呈角度分布，構成傳感器的檢測區域；所述入射光纖的一端與入射光源相連，另一端安裝在入射光通道中；所述檢測光纖的一端固定在檢測光通道中，另一端與光電探測器、信號放大電路相連；所述透鏡組安裝在入射光通道和檢測光通道中；所述透鏡組將入射光纖輸入的光轉換為平行光，平行光通過檢測區域照在空氣中的PM2.5微粒上產生散射光，由檢測光纖接收散射光，并將光電信號輸入到檢測光纖另一端的光電探測器、信號放大電路；所述聚光材料附著在檢測光通道中，用來聚集PM2.5顆粒產生的散射光。

所述傳感器主體是石英玻璃箱體，整體尺寸為500mm*350mm*200mm。

所述出氣葉輪和入氣葉輪是塑料葉輪，以減輕傳感器的整體重量。

所述入射光通道和檢測光通道設計有三組，分別獨立安裝在傳感器主體之中。

所述入射光通道和空氣流通通道呈垂直分布；所述檢測光通道與入射光通道和空氣流通通道分別呈135°角分布，三者的交匯處構成傳感器的檢測區域。

所述入射光纖是多模光纖或塑料光纖。

所述檢測光纖是多模光纖或塑料光纖。

所述檢測光通道和空氣流通通道里貼有可以降低通道里散光以提高傳感器的信噪比的低反射率金屬薄膜。

所述透鏡組由第一透鏡組和第二透鏡組構成；兩者是曲面為球面或非球面的透鏡；所述第一透鏡組將入射光纖輸出的光轉換為平行光；所述第二透鏡組反射PM2.5微粒的散射光，增加檢測光纖接收的散射光信號范圍。