CN205538672U - 一种基于激光散射原理的空气中颗粒物质量浓度检测装置 - Google Patents

Abstract

一种基于激光散射原理的空气中颗粒物质量浓度检测装置，属于空气质量浓度检测技术领域，本实用新型为解决现有激光粉尘检测仪器存在检测精度差、传感器一致性差、硬件电路波纹干扰严重、电磁防护不足的问题。本实用新型气流腔为“U”型中空腔，一端为进风口，另一端为出风口，进风口和出风口位于外壳同一侧边上，颗粒撞击壁设置在气流腔进风端，风扇设置在气流腔的出风口，进风口和出风口之间设有激光发生器，硅光电池安装在外壳上盖内侧面上，灰尘收集槽设置在外壳底端；气流腔上设置一开口，开口正对激光发生器信号发射端口，开口另一端正对折射板，折射板固定安装在外壳与气流腔之间。本实用新型用于测量空气颗粒物浓度。

Description

一种基于激光散射原理的空气中颗粒物质量浓度检测装置

技术领域

本实用新型涉及一种颗粒物质量浓度检测装置，属于空气质量浓度检测技术领域。

背景技术

颗粒物在空气中持续的时间很长，对人体健康和大气能见度的影响都很大。空气中的颗粒物一部分来自污染源的直接排放，比如烟囱与车辆，另一部分则是由环境空气中硫氧化物、氮氧化物、挥发性有机化合物及其它化合物互相作用形成的细小颗粒物，它们的化学和物理组成依地点、气候、一年中的季节不同而变化很大。可吸入颗粒物通常来自在未铺沥青、水泥的路面上行使的机动车、材料的破碎碾磨处理过程以及被风扬起的尘土。

颗粒物的监测分析方法为质量法，国内最常用的检测仪器为激光粉尘仪。但是现有的激光粉尘仪采用的激光颗粒物传感器检测精度较差，传感器一致性差，硬件电路纹波干扰严重，电磁防护不足，计数算法精度低，生产工艺不能满足一致性要求。

实用新型内容

本实用新型目的是为了解决现有激光粉尘检测仪器存在检测精度差、传感器一致性差、硬件电路波纹干扰严重、电磁防护不足的问题，提供了一种基于激光散射原理的空气中颗粒物质量浓度检测装置。

本实用新型一种基于激光散射原理的空气中颗粒物质量浓度检测装置，一种基于激光散射原理的空气中颗粒物质量浓度检测装置，它包括外壳、气流腔、颗粒撞击壁和灰尘收集槽，

气流腔为“U”型中空腔，“U”型中空腔的一端为进风口，另一端为出风口，气流腔的进风口和出风口位于外壳的同一侧边上，颗粒撞击壁设置在气流腔的进风端，且设置在气流腔的空腔内，风扇设置在气流腔的出风口，且风扇安装在外壳的内部，气流腔进风口和出风口之间设置有激光发生器，硅光电池安装在外壳的上盖的内侧面上，且硅光电池能够检测到激光发生器发射出的90°方向的散射光线，灰尘收集槽设置在外壳的底端；气流腔上设置一开口，开口正对激光发生器的信号发射端口，开口的另一端正对折射板，且折射板与开口呈45°角，折射板固定安装在外壳与气流腔之间；

激光发生器发射的激光照射在颗粒物上发生散射，硅光电池检测到颗粒物散射的光信号，并将光信号转换为电信号发送至电荷放大器，电荷放大器将放大的电信号输出至微分 电路，微分电路将转换后的电信号输出至一阶有源滤波器，一阶有源滤波器将无功补偿后的电信号输出至微处理器，风扇的转速通过信号采集电路输出至微处理器，微处理器的风扇转速控制信号输出端连接至风扇，微处理器的激光控制信号输出端连接激光发生器的激光控制信号输入端，微处理器根据接收的电信号获得脉冲的高度和单位时间内的脉冲个数，脉冲高度代表颗粒物的大小，单位时间内的脉冲个数代表单位时间内颗粒物的数量，即为颗粒物质量浓度。

本实用新型的优点：本实用新型提出的一种基于激光散射原理的空气中颗粒物质量浓度检测装置，通过硬件电路的改进，大幅度提升了传感器的准确性和一致性，基于90°激光散射原理来测量悬浮颗粒物，激光粒子传感器均经过出厂校准。结构设计包含大颗粒撞击壁和灰尘收集槽，这样可使传感器免受灰尘、粉尘以及其它大颗粒污染物的影响，从而提高耐用性。同侧进、出风的设计方便应用安装，并且能够提供稳定的气流。本实用新型能够获得单位体积内空气中0.3～2.5微米悬浮颗粒物质量浓度，并以数字接口形式输出。本实用新型还可以嵌入各种与空气中悬浮颗粒物浓度相关的仪器仪表或环境改善设备，为其提供及时准确的浓度数据。

附图说明

图1是本实用新型所述一种基于激光散射原理的空气中颗粒物质量浓度检测装置的结构示意图；

图2是本实用新型所述一种基于激光散射原理的空气中颗粒物质量浓度检测装置的电气原理图。

具体实施方式

具体实施方式一：下面结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述一种基于激光散射原理的空气中颗粒物质量浓度检测装置，它包括外壳1、气流腔2、颗粒撞击壁3和灰尘收集槽4，

气流腔2为“U”型中空腔，“U”型中空腔的一端为进风口，另一端为出风口，气流腔2的进风口和出风口位于外壳1的同一侧边上，颗粒撞击壁3设置在气流腔2的进风端，且设置在气流腔2的空腔内，风扇7设置在气流腔2的出风口，且风扇7安装在外壳1的内部，气流腔2进风口和出风口之间设置有激光发生器5，硅光电池6安装在外壳1的上盖的内侧面上，且硅光电池6能够检测到激光发生器5发射出的90°方向的散射光线，灰尘收集槽4设置在外壳1的底端；气流腔2上设置一开口，开口正对激光发生器5 的信号发射端口，开口的另一端正对折射板1-1，且折射板1-1与开口呈45°角，折射板1-1固定安装在外壳1与气流腔2之间；

激光发生器5发射的激光照射在颗粒物上发生散射，硅光电池6检测到颗粒物散射的光信号，并将光信号转换为电信号发送至电荷放大器8，电荷放大器8将放大的电信号输出至微分电路9，微分电路9将转换后的电信号输出至一阶有源滤波器10，一阶有源滤波器10将无功补偿后的电信号输出至微处理器11，风扇7的转速通过信号采集电路12输出至微处理器11，微处理器11的风扇转速控制信号输出端连接至风扇，微处理器11的激光控制信号输出端连接激光发生器5的激光控制信号输入端，微处理器11根据接收的电信号获得脉冲的高度和单位时间内的脉冲个数，脉冲高度代表颗粒物的大小，单位时间内的脉冲个数代表单位时间内颗粒物的数量，即为颗粒物质量浓度。

具体实施方式二：本实施方式对实施方式一作进一步说明，微处理器11采用单片机。

本发明中，风扇7能够提供稳定的气流，当颗粒物的粒子通过激光的时候会产生光散射现象，结构上安装在90°方向的硅光电池6会检测到散射的光线，通过光电二极管将光信号转变成电信号，经过电荷放大器8进入微处理器11，通过数字信号处理，获得电信号的脉冲高度以及单位时间的脉冲个数，脉冲数代表粒子数，脉冲高度代表粒子大小，最后和标准仪器(TSI8530)在密闭的空间进行出厂校准。

Claims (2)

1.一种基于激光散射原理的空气中颗粒物质量浓度检测装置，它包括外壳(1)、气流腔(2)、颗粒撞击壁(3)和灰尘收集槽(4)；

气流腔(2)为“U”型中空腔，“U”型中空腔的一端为进风口，另一端为出风口，气流腔(2)的进风口和出风口位于外壳(1)的同一侧边上，颗粒撞击壁(3)设置在气流腔(2)的进风端，且设置在气流腔(2)的空腔内，风扇(7)设置在气流腔(2)的出风口，且风扇(7)安装在外壳(1)的内部，气流腔(2)进风口和出风口之间设置有激光发生器(5)，硅光电池(6)安装在外壳(1)的上盖的内侧面上，且硅光电池(6)能够检测到激光发生器(5)发射出的90°方向的散射光线，灰尘收集槽(4)设置在外壳(1)的底端；气流腔(2)上设置一开口，开口正对激光发生器(5)的信号发射端口，开口的另一端正对折射板(1-1)，且折射板(1-1)与开口呈45°角，折射板(1-1)固定安装在外壳(1)与气流腔(2)之间；

激光发生器(5)发射的激光照射在颗粒物上发生散射，硅光电池(6)检测到颗粒物散射的光信号，并将光信号转换为电信号发送至电荷放大器(8)，电荷放大器(8)将放大的电信号输出至微分电路(9)，微分电路(9)将转换后的电信号输出至一阶有源滤波器(10)，一阶有源滤波器(10)将无功补偿后的电信号输出至微处理器(11)，风扇(7)的转速通过信号采集电路(12)输出至微处理器(11)，微处理器(11)的风扇转速控制信号输出端连接至风扇，微处理器(11)的激光控制信号输出端连接激光发生器(5)的激光控制信号输入端，微处理器(11)根据接收的电信号获得脉冲的高度和单位时间内的脉冲个数，脉冲高度代表颗粒物的大小，单位时间内的脉冲个数代表单位时间内颗粒物的数量，即为颗粒物质量浓度。

2.根据权利要求1所述的一种基于激光散射原理的空气中颗粒物质量浓度检测装置，其特征在于，微处理器(11)采用单片机。