[發明專利]顆粒物濃度測量系統

在審

• 申請號: 201710653124.3
• 申請日: 2017-08-02
• 公開（公告）號: CN107462502A
• 公開（公告）日: 2017-12-12
• 發明（設計）人: 郭天祥
• 申請（專利權）人: 北京海克智動科技開發有限公司
• 主分類號: G01N15/06
• 分類號: G01N15/06
• 代理公司: 北京布瑞知識產權代理有限公司11505
• 代理人: 孟潭

技術領域

本發明涉及顆粒物測量技術領域，尤其涉及一種顆粒物濃度測量系統。

背景技術

顆粒物，又稱塵。大氣中的固體或液體顆粒狀物質。顆粒物可分為一次顆粒物和二次顆粒物。一次顆粒物是由天然污染源和人為污染源釋放到大氣中直接造成污染的顆粒物，例如土壤粒子、海鹽粒子、燃燒煙塵等等。二次顆粒物是由大氣中某些污染氣體組分(如二氧化硫、氮氧化物、碳氫化合物等)之間，或這些組分與大氣中的正常組分(如氧氣)之間通過光化學氧化反應、催化氧化反應或其他化學反應轉化生成的顆粒物，例如二氧化硫轉化生成硫酸鹽。

隨著顆粒物污染，特別是PM2.5污染越來越嚴重，對大氣中的顆粒物濃度采集越來越引起人們的重視。因此，提供一種有效地采集大氣中的顆粒物濃度的設備是一個亟待解決的問題。

發明內容

本發明的實施例提供了一種顆粒物濃度測量系統，以實現有效地采集和測量大氣中的顆粒物濃度。

為了實現上述目的，本發明采取了如下技術方案。

一種顆粒物濃度測量系統，包括：空氣傳輸腔道、激光器驅動模塊、信號檢測模塊、濾波及轉換模塊、高通濾波及放大模塊和微處理器；

所述的激光器驅動模塊，用于驅動激光器發射一束激光，通過前端透鏡把激光束聚焦于所述空氣傳輸腔道中一點，當顆粒物通過所述空氣傳輸腔道中的激光束聚焦點時產生散射光；

所述的信號檢測模塊，用于接收顆粒物通過激光束聚焦點而產生的散射光，根據所述散射光產生脈沖信號，將脈沖信號傳輸給濾波及轉換模塊；

所述的濾波及轉換模塊，用于對所述脈沖信號進行濾波處理后，轉換為電壓信號，將所述電壓信號傳輸給高通濾波及放大模塊；

所述的濾波及轉換模塊，用于濾除掉所述電壓信號中的直流成分，對將所述電壓信號中的交流成分進行放大處理，得到有效數據，將所述有效數據傳輸給微處理器；

所述的微處理器，用于通過設定的計算過程對所述有效數據進行運算，得到所述空氣傳輸腔道中的顆粒物濃度值。

進一步地，所述的系統還包括：

連接器，用于連接電源模塊和微處理器，給微處理器提供8個引腳，其中：2個引腳為電源正極和電源負極，給微處理器提供穩定的直流電壓；2個引腳為微處理器程序燒錄引腳；1個引腳為微處理器復位引腳RESET；1個引腳為傳感器使能引腳SET；TXD引腳、RXD引腳2個引腳為微處理器UART串口，TXD引腳用于對外傳輸傳感器數據，RXD引腳用于接收外部校準數據。

進一步地，所述的系統還包括：

風扇驅動模塊，用于和所述微處理器電氣連接，包含風扇轉速反饋電路、風扇轉速控制開關、濾波電容和限流電阻，系統正常工作時，微處理器打開風扇轉速控制開關，電壓通過濾波電容和限流電阻傳輸給風扇；風扇轉速反饋電路把風扇當前工作狀態反饋至微處理器，當風扇轉速偏離目標轉速時，微處理器控制風扇轉速開關把風扇轉速調節至目標轉速；風扇把外界空氣抽入系統特定風路中，并使氣流通過空氣傳輸腔道。

進一步地，所述的系統還包括：

電源模塊，用于連接微處理器、風扇和激光啟動模塊，給所述微處理器、風扇和激光啟動模塊提供直流電壓。

進一步地，所述的信號檢測模塊，用于包含硅光二極管和分壓電路，所述分壓電路給所述硅光二極管提供電壓，所述硅光二極管置于所述空氣傳輸腔道中特定角度，與激光束聚焦點距離為設定距離,所述硅光二極管接收顆粒物通過激光束聚焦點而產生的散射光，根據所述散射光產生脈沖信號，將脈沖信號傳輸給濾波及轉換模塊。

進一步地，所述的濾波及轉換模塊，用于包含運算放大器、濾波電容、電阻和旁路電容，所述濾波電容濾除掉所述信號檢測模塊傳過來的脈沖信號中的雜質，所運算放大器、電阻及旁路電容把所述濾波電容輸出的脈沖信號轉變為電壓信號，將所述電壓信號傳輸給高通濾波及放大模塊。

進一步地，所述的高通濾波及放大模塊，用于包含高通濾波器和運算放大器，高通濾波器把濾波及轉換模塊傳輸過來的電壓信號中的直流成分濾除掉，再通過運算放大器把所述電壓信號中的交流成分放大至微處理器能夠采集到的有效數據，將所述有效數據傳輸給微處理器。