[實用新型]一種基于微米粒子捕捉的PM2.5濃度檢測裝置

有效

• 申請號: 201620064667.2
• 申請日: 2016-01-19
• 公開（公告）號: CN205317628U
• 公開（公告）日: 2016-06-15
• 發明（設計）人: 馬鐵英;李達波
• 申請（專利權）人: 中國計量學院
• 主分類號: G01N15/06
• 分類號: G01N15/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型屬于空氣質量檢測技術領域，尤其涉及一種基于微米粒子捕捉的 PM2.5濃度檢測裝置

技術背景

生活中的霧霾與PM2.5顆粒物息息相關，我們可以通過檢測PM2.5的濃度， 對霧霾天氣進行定量評價。

傳統PM2.5檢測裝置比較復雜，技術含量較高，因此傳統的PM2.5濃度檢測成 本也非常高，現有的PM2.5濃度檢測儀中，大多數是通過光學的手段，如圖像 信息的處理，申請號為201410200873的發明專利《基于無參考圖像清晰度評價 的PM2.5濃度檢測儀》，提出了一種利用圖像信息判斷PM2.5濃度的檢測裝置與 方法，該發明采用了無參考圖像的技術方案，通過測量多個目標得到圖像的模 糊累計概率，再與能見度清晰處圖像的模糊累計概率比較，確定最終目標物， 激光測距單元測量最終目標物的距離，PM2.5濃度顯示單元通過能見度與PM2.5 濃度關系計算PM2.5濃度。這種利用圖像來監測PM2.5濃度的檢測裝置，利用 光學的手段，需要用到多個目標以及激光測距儀，檢測成本高，且測試步驟繁 瑣，計算量大，檢測效果并不理想且自動化程度較低。

申請號為CN201480000500.3的發明專利《一種PM2.5濃度檢測裝置》，提出 一種利用空氣顆粒散射的光強度轉換為顆粒脈沖信號，進而對該信號進行放大， 與預設的PM2.5電壓脈沖信號進行比對，得到較高精度的PM2.5濃度檢測值。 這種利用顆粒散射的光強度轉化為電壓脈沖信號來檢測PM2.5濃度的檢測裝 置，同樣是利用光學的手段，需要大量的電阻、電容、放大器和電源等有源和 無源器件，檢測裝置較為復雜，成本較高。

本實用新型提出一種基于微米粒子捕捉的PM2.5濃度檢測裝置，是一種全新 的基于MEMS器件制造的PM2.5濃度檢測裝置，大大提高了PM2.5濃度檢測 的自動化程度，且MEMS器件易于大批量生產，大大節省了生產成本。

發明內容

本實用新型的目的在于提供一種基于微米粒子捕捉的PM2.5濃度檢測裝置， 該檢測裝置不需要大量的圖像分析或復雜的數學計算便可以得到空氣中PM2.5 濃度值，大大提高了PM2.5濃度檢測裝置的自動化程度。

本實用新型的實施例是這樣實現的：一種基于微米粒子捕捉的PM2.5濃度檢 測裝置包括：微米粒子捕獲裝置，微型氣壓傳感裝置，PM2.5濃度顯示裝置， 特征在于其微米粒子捕獲裝置，包括U型氣腔，石墨烯，抽氣泵，U型氣腔由 倒棱臺凹槽型硅片及通孔型硅片鍵合而成，倒棱臺凹槽型硅片位于通孔型硅片 的正下方，通孔型硅片有兩個通孔，分別為左通孔及右通孔，石墨烯置于左通 孔的正上方并覆蓋其上，石墨烯上均勻分布微米量級的小孔，每個小孔在石墨 烯的占空比為60％，抽氣泵位于右通孔的正上方，微型氣壓傳感裝置包括氣壓 傳感器及外部顯示器，氣壓傳感器緊貼于抽氣泵的右下方，位于U型氣腔內， 并與外部顯示器連接，外部顯示器貼合在倒棱臺凹槽型硅片的背面，PM2.5濃 度顯示裝置與外部顯示器相連接。

所述的倒棱臺凹槽型硅片與通孔型硅片均為長方體，長度為2cm，寬度為 1cm，厚度為300μm。

所述的左通孔和右通孔的形狀均為正方形，邊長為3mm。

所述的石墨烯的直徑大小為4.5mm。

所述的小孔的孔徑大小有7種，分別為0.07μm，0.12μm，0.19μm，0.32μm， 0.54μm，0.90μm，1.50μm。

所述的小孔的孔徑的個數按1∶2∶3∶4∶3∶2∶1的比例分布。

由于采用上述方案，本發明具有以下優點：

該裝置輕巧易于攜帶。

石墨烯小孔的分布有利于對微米粒子的捕捉。

整個檢測裝置自動化程度較高。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施例對本發明做進一步的說明。

圖1是該基于微米粒子捕捉的PM2.5濃度檢測裝置的剖面圖。

圖2是該基于微米粒子捕捉的PM2.5濃度檢測裝置的微米粒子捕獲裝置剖 面圖。

圖3是該基于微米粒子捕捉的PM2.5濃度檢測裝置的微米粒子捕獲裝置西 南側視圖。

圖4是該基于微米粒子捕捉的PM2.5濃度檢測裝置的倒棱臺凹槽型硅片西 南側視圖。

圖5是該基于微米粒子捕捉的PM2.5濃度檢測裝置的通孔型硅片西南側視 圖。

具體實施方式

圖1至圖5中，基于微米粒子捕捉的PM2.5濃度檢測裝置包括：微米粒子 捕獲裝置10，微型氣壓傳感裝置20，PM2.5濃度顯示裝置30，特征在于其微 米粒子捕獲裝置10，包括U型氣腔11，石墨烯12，抽氣泵13，U型氣腔11 由倒棱臺凹槽型硅片111及通孔型硅片112鍵合而成，倒棱臺凹槽型硅片111 位于通孔型硅片112的正下方，通孔型硅片112有兩個通孔，分別為左通孔1121 及右通孔1122，石墨烯12置于左通孔1121的正上方并覆蓋其上，石墨烯12 上均勻分布微米量級的小孔，每個小孔在石墨烯的占空比為60％，抽氣泵12 位于右通孔1122的正上方，微型氣壓傳感裝置20包括氣壓傳感器21及外部顯 示器22，氣壓傳感器21緊貼于抽氣泵12的右下方，位于U型氣腔11內，并 與外部顯示器22連接，外部顯示器22貼合在倒棱臺凹槽型硅片111的背面， PM2.5濃度顯示裝置30與外部顯示器22相連接。