[發明專利]一種具有自歸零校準的粒子濃度檢測系統和方法

在審

• 申請號: 201711252146.5
• 申請日: 2017-12-01
• 公開（公告）號: CN108120659A
• 公開（公告）日: 2018-06-05
• 發明（設計）人: 王紹棟
• 申請（專利權）人: 上海先積集成電路有限公司
• 主分類號: G01N15/06
• 分類號: G01N15/06;G01N21/53
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種具有自歸零校準的粒子濃度檢測系統和檢測方法，所述檢測系統包括：信號處理單元、光傳感器和環境空氣凈化裝置，其中，光傳感器感測進入其粒子檢測區域的空氣樣本并輸出檢測到的電信號，信號處理單元根據該電信號來確定檢測到的粒子濃度，環境空氣凈化裝置與光傳感器之間具有導流通道以使得環境空氣凈化裝置不工作時環境空氣能夠通暢地流經粒子檢測區域，環境空氣凈化裝置工作時向粒子檢測區域引入被其凈化后的潔凈空氣。所述檢測方法包括：信號處理單元間斷的啟動環境空氣凈化裝置工作并記錄測量得到的潔凈空氣測量值，通過比較檢測到的潔凈空氣測量值與預先確定的潔凈空氣標定值的差異來判定測量數據是否存在漂移以及測量數據的漂移程度。

技術領域

本發明涉及空氣傳播粒子的檢測，尤其涉及一種光學原理粒子濃度檢測的系統和方法，屬于空氣質量監測技術領域。

技術背景

近年來，空氣傳播粒子（airborneparticle）作為空氣中重要的污染物之一備受關注。空氣傳播粒子對人類危害極大，尤其是小粒徑粒子，能長時間飄浮于大氣中，難以沉降到地面，易進入人體呼吸道，并且粒徑越小，在人體呼吸道中的沉降位置越深，危害越大。《環境空氣質量標準》將環境空氣中空氣動力學當量直徑≤10μm的空氣傳播粒子稱為可吸入顆粒物PM10，將環境空氣中空氣動力學當量直徑≤2.5μm的粒子稱為細顆粒物PM2.5。PM10易沉積在上呼吸道，引發各種疾病；PM2.5能夠沉積在支氣管和肺部，并且更易吸附有毒害的物質進入體內，危害人體健康。因此，對環境空氣中空氣傳播粒子濃度的準確測量顯得格外重要。基于光學原理的粒子檢測方法目前在國內外被大量采用，由于光學粒子檢測系統（例如，光學粒子傳感器），具有小型化、實時感測和成本低等特點，被廣泛應用于空氣凈化器、新風系統、空調、空氣質量檢測裝置等設備。

光學粒子檢測系統的光源單元、光接收單元、光路設計、信號處理以及粒子感測算法（particle sensing algorithm）等方面的設計各有不同，例如，光發射單元主要有紅外光和激光，粒子濃度感測原理包括光散射光度計法（light scattering photometersmethod）和光散射粒子計數法（light scattering particle counter method），具有或者不具有引入受控氣流的風扇。不同設計的光學粒子檢測系統的系統特性各有不同，包括檢測系統的粒徑感度（particle size sensitivity，即可測量的最小粒子的粒徑，以及不同粒徑的粒子測量準確度）、分辨率、量程、測量精度、響應時間、測量重復性及長期穩定性（measurement repeatability and long-term stability）、輸出曲線漂移特性（outputcurvedriftcharacteristics）、使用壽命以及產品成本等方面的產品特性各有優缺點。

另一方面，光學粒子檢測系統長期使用后光源單元的光強衰減、系統內部積灰和光路結構件發生變形等因素所造成的光路特性變化，系統其他部件的特性改變（例如，風扇的變化導致受控氣流發生變化），以及系統運行環境的溫濕度變化等因素，均將引起檢測系統的輸出特性發生變化，由此導致光學粒子檢測系統的測量輸出產生較大的誤差，或者說測量數據漂移嚴重。

發明內容

在基本特征中，本發明提供了使用小型的環境空氣凈化裝置對光傳感器引入潔凈空氣作為檢測樣本以進行自歸零校準的粒子濃度檢測方法和系統，其輸出特性漂移問題得以有效改善，并提高了光學粒子濃度檢測方法和系統的測量精度。由此，本方法和系統允許將具有實時自歸零校準的空氣傳播粒子濃度檢測合并到光學粒子傳感器模組、空氣凈化器、新風系統、空調、便攜式空氣質量檢測裝置等設備中。