[發(fā)明專利]一種低光底噪大流量塵埃粒子計數(shù)器光學傳感器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611192564.5
• 申請日: 2016-12-21
• 公開（公告）號: CN106769802B
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 詹永波;曾建雄;張健偉;李彬;駱延平;劉望彥
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東環(huán)凱微生物科技有限公司
• 主分類號: G01N15/10
• 分類號: G01N15/10
• 代理公司: 廣州三環(huán)專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 張艷美;龍莉蘋

本發(fā)明公開了一種低光底噪大流量塵埃粒子計數(shù)器光學傳感器，包括激光照明系統(tǒng)、粒子散射系統(tǒng)、消光系統(tǒng)和氣路系統(tǒng)，激光照明系統(tǒng)和消光系統(tǒng)之間形成光敏區(qū)，粒子散射系統(tǒng)包括沿第一反射鏡和光電二極管，氣路系統(tǒng)包括進氣采樣管和出氣管，進氣采樣管和出氣管方向垂直于粒子散射系統(tǒng)，并沿主光軸兩側(cè)分布，消光系統(tǒng)包括設(shè)在激光照明系統(tǒng)主光軸上的導光管、設(shè)在導光管末端管口一側(cè)并與導光管軸線互成夾角的錐形腔以及可將導光管內(nèi)的光線反射至錐形腔內(nèi)的第二反射鏡。本發(fā)明的消光系統(tǒng)能使幾乎所有進入到消光系統(tǒng)中的激光都不能夠重新回到光敏區(qū)，這樣大大地降低了光學傳感器的光底噪，提高了傳感器的信噪比，能夠?qū)崿F(xiàn)對更小粒徑粒子的檢測。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明用于食、藥品等潔凈廠房環(huán)境潔凈度監(jiān)測儀器技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種低光底噪大流量塵埃粒子計數(shù)器光學傳感器。

背景技術(shù)

激光塵埃粒子計數(shù)器是食、藥品等潔凈廠房環(huán)境中塵埃粒子數(shù)目濃度及粒徑大小監(jiān)測的重要儀器，它是根據(jù)米氏散射的原理設(shè)計而成。其構(gòu)成通常包括光學系統(tǒng)，氣路系統(tǒng)和信號處理電路系統(tǒng)三大塊，光學系統(tǒng)則由激光照明模塊、散射光收集模塊和消光模塊組成；而氣路系統(tǒng)通常是由進氣采樣管和出氣管構(gòu)成；信號處理電路系統(tǒng)是由前置放大電路和主控板控制電路兩大模塊組成。工作時，氣泵開啟，氣流穩(wěn)定地流過光敏區(qū)，當粒子穿越光敏區(qū)時，激光入射粒子產(chǎn)生散射光，一定角度范圍的粒子散射光由球面反射鏡收集到正上方的光電二極管上，再經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換，將散射光信號轉(zhuǎn)換成電信號，再通過前置放大器進行小信號放大，然后送入到后續(xù)的主控板電路進行分析處理，經(jīng)過電路比較、甄別后得到不同粒徑檔的粒子數(shù)。

現(xiàn)有的塵埃粒子計數(shù)器消光光路一般比較簡單，通常是直入射的錐形光阱腔，由于受機械加工工藝條件的限制，錐形光阱腔底部無法加工成一個點，至少是保留1～2mm的圓面，大功率的激光照射到圓面上，經(jīng)圓面反射，光線重新回到光敏區(qū)形成雜散光。另外，現(xiàn)有的塵埃粒子計數(shù)器粒子散射系統(tǒng)往往只考慮物像距公式，而對均勻光敏區(qū)不同區(qū)域立體角度變化對粒子散射系數(shù)所帶來的影響未加理論分析，如此所設(shè)計出來的球面反射鏡難以保證擁有較高的分辨率。在實際的應用中，由于受此類光阱腔的工藝局限性的影響，較小顆粒的散射信號可能與噪聲混合難以區(qū)分，進而影響到計數(shù)器對更小粒徑粒子的探測，這種光阱腔的光學傳感器信噪比一般都會比較大；粒子散射系統(tǒng)由于缺乏對光敏區(qū)邊緣立體角變化所引起的散射系數(shù)變化進行理論分析，設(shè)計出來的光學傳感器的粒徑分辨率一般也不高。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述問題，本發(fā)明提供一種信噪比更高，檢測粒徑更低的低光底噪大流量塵埃粒子計數(shù)器光學傳感器。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種低光底噪大流量塵埃粒子計數(shù)器光學傳感器，包括激光照明系統(tǒng)、粒子散射系統(tǒng)、消光系統(tǒng)和氣路系統(tǒng)，所述激光照明系統(tǒng)和消光系統(tǒng)之間形成光敏區(qū)，所述粒子散射系統(tǒng)包括沿主光軸一側(cè)的第一反射鏡和沿主光軸另一側(cè)的光電二極管，所述氣路系統(tǒng)包括進氣采樣管和出氣管，進氣采樣管和出氣管方向垂直于粒子散射系統(tǒng)，并沿主光軸兩側(cè)分布，所述消光系統(tǒng)包括設(shè)在所述激光照明系統(tǒng)主光軸上的導光管、設(shè)在所述導光管末端管口一側(cè)并與導光管軸線互成夾角的錐形腔以及可將導光管內(nèi)的光線反射至錐形腔內(nèi)的第二反射鏡。

進一步作為本發(fā)明技術(shù)方案的改進，所述導光管為末端具有傾斜端面的楔形管，所述第二反射鏡為設(shè)在所述傾斜端面后方的平面反射鏡。

進一步作為本發(fā)明技術(shù)方案的改進，所述導光管的軸線與激光照明系統(tǒng)的主光軸重合，錐形腔的軸線與導光管的軸線垂直，形成垂直式結(jié)構(gòu)，所述平面反射鏡法線與錐形腔軸線、導光管軸線所呈角度皆為45°。

進一步作為本發(fā)明技術(shù)方案的改進，導光管和錐形腔內(nèi)外表面均涂覆黑色吸光材料，平面反射鏡采用玻璃表面鍍銀膜，反射率達到90%以上。

進一步作為本發(fā)明技術(shù)方案的改進，平面反射鏡能夠繞垂直于紙面方向且位于錐形腔的軸線與導光管的軸線交匯處的旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)，且位置調(diào)好后能夠固定。