[實用新型]顆粒傳感器設備和電子設備

有效

• 申請號: 201720318358.8
• 申請日: 2017-03-29
• 公開（公告）號: CN206818568U
• 公開（公告）日: 2017-12-29
• 發明（設計）人: 陳偉忠;J·唐;石軍;J·J·谷
• 申請（專利權）人: 皇家飛利浦有限公司
• 主分類號: G01N15/06
• 分類號: G01N15/06
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所11256
• 代理人: 鄭立柱

技術領域

本實用新型涉及用于確定通過顆粒傳感器的空氣流中的顆粒濃度的顆粒傳感器設備，該顆粒傳感器設備包括具有對周圍環境開放的第一開口和對周圍環境開放的第二開口的空氣流通道，該空氣流通道包括在第一開口和第二開口之間的感測區域。

本實用新型還涉及包括這種顆粒傳感器設備的電子設備。

背景技術

隨著對于例如PM2.5(小于2.5μm直徑范圍的顆粒)的空氣污染對人類健康的不利健康影響的越來越多的關注，對生活空間的污染信息的需求持續增長。例如，在諸如中國和印度的一些發展中國家，嚴重的PM2.5污染已經成為過去十年常見的問題。這已經使得人們變得對于獲取環境污染級別越來越有興趣，該興趣導致了對顆粒傳感器設備的越來越多的興趣，例如，集成在諸如智能電話或其他智能設備的消費電子設備中的顆粒傳感器設備。

大多數顆粒傳感器設備使用光散射原理來測量顆粒濃度。當顆粒穿過顆粒傳感器設備的感測區域時可以引起光散射，其中被散射的光被檢測并被變換成可以被放大和處理的電信號。由于信號的數量可以與感測區域中的顆粒數量相關聯的事實(其中信號波形包含有關于顆粒直徑的信息)，顆粒的數量和直徑可以通過分析這種電信號來獲得。

已知不同類型的基于光散射的傳感器。一種已知的原理是例如JP2008145353A和CN104089858A中所公開的基于LED的傳感器。另一種已知的原理是基于激光的傳感器，例如，用于檢測尺寸(直徑)小于2.5μm的大氣顆粒的基于激光的PM2.5檢測器，例如CN203551443U、CN203824872U和CN105021501A中所公開的。這種基于激光的PM2.5檢測器的基本原理是通過顆粒的激光散射可以用光學傳感器來檢測，光學傳感器被設置為產生可以轉換成數字信號的脈沖信號輸出。

通過這種傳感器的空氣流通常由電阻器、風扇、泵等生成。以這種方式，通過顆粒傳感器設備的空氣流動速度可以被準確地控制，這是準確確定每單位體積空氣的顆粒濃度所需要的。然而，這種組件相對昂貴，這造成了這種顆粒傳感器設備的制造成本上的所不期望的上漲壓力，特別是其中這樣的顆粒傳感器設備要被部署在競爭性的小利潤技術領域(例如諸如消費電子設備的電子設備)中。此外，這種組件增大了顆粒傳感器設備的尺寸以及增大了顆粒傳感器設備的功耗，這在某些應用領域(例如可穿戴設備)可能是不期望的。此外，這種組件在使用時產生熱量，這可能導致顆粒傳感器設備中的溫度波動以及相關的測量誤差。

US2016/0025628 A1公開了一種感測顆粒物質的移動設備。該移動設備包括：具有當移動設備被搖動時空氣流過的空氣流路徑的殼體；檢測移動設備的加速度的慣性傳感器；用光照射空氣流路徑并檢測流過空氣流路徑的空氣中的顆粒物質的光散射型傳感器；以及控制器，其包括用于對光散射型傳感器檢測到的顆粒物質計數的計數器，以及用于基于慣性傳感器的檢測信號來檢測空氣流路徑的空氣流率的流率計算器。以這種方式，空氣流產生組件可以被避免。

實用新型內容

本實用新型力圖提供具有更少組件以進一步最小化傳感器體積以及降低成本的無風扇顆粒傳感器設備。

本實用新型力圖提供包括這種顆粒傳感器設備的電子設備。

根據一個方面，提供了用于確定通過顆粒傳感器設備的空氣流中的顆粒濃度的顆粒傳感器設備，空氣流由顆粒傳感器設備的限定的移動生成，顆粒傳感器設備包括：具有對周圍環境開放的第一開口和對周圍環境開放的第二開口的空氣流通道，空氣流通道包括第一開口和第二開口之間的感測區域；顆粒傳感器，包括用于發射通過感測區域的光的光學模塊、以及用于檢測由空氣流中的顆粒散射的光的檢測器；以及處理器，耦合到檢測器，并被布置為使用與限定的移動相關聯的數學模型、由從檢測器接收的一個或多個信號來獲得空氣流中的顆粒濃度，所述數學模型不包括作為參數的空氣流速。

本實用新型基于以下認識：當通過無風扇顆粒傳感器設備的空氣流根據限定的移動(即，與典型空氣流速相關聯的移動)來生成時，不再需要獲得空氣流速的明確確定。代之，可以使用對于典型空氣流速有效的諸如經驗模型的數學模型，以確定顆粒濃度，該數學模型不包括作為參數的空氣流速度。因此，由于用于生成空氣流或用于確定空氣流速的組件未形成設備設計的一部分的事實，所以可以獲得更緊湊的顆粒傳感器設備。