CN206258345U - 一种激光发生模块及其粒子检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种激光发生模块及其粒子检测装置，激光发生模块包括模块壳体、模块壳体内垂直设置的空气流道和激光通道，激光通道上依次设置有激光灯、透镜、第一隔板和第二隔板，模块壳体在第二隔板的一侧设置有光腔陷阱，第一隔板和第二隔板上设置有同轴的透光孔，所述第一隔板、第二隔板、模块壳体的底部和顶部之间合围形成所述空气流道，自激光灯发出的激光束依次经过透镜、透光孔及空气流道后射入光腔陷阱内。本实用新型结构紧凑，激光发生模块呈模块化设置，激光光路预先统一固定，只需要将该激光发生模块卡固在粒子检测装置的壳体内，实现了所有产品的激光光路的标准化和统一性；避免了现有技术中激光光路不稳定的技术问题。

Description

一种激光发生模块及其粒子检测装置

技术领域

本实用新型涉及空气粒子检测技术领域，尤其是涉及一种激光散射法来进行粒子浓度分析的激光发生模块及粒子检测装置。

背景技术

随着工业的飞速发展，全球空气质量正在不断劣化。空气中的各种粒子很多都是对健康有害的。尤其是目前备受关注的PM2.5，使人们更加重视空气质量对于健康的影响，因此市场上出现了很多对空气粒子进行检测的装置。

现有的PM2.5粒子检测仪原理是：空气从其空气入口进入风道后，在激光光源发出的激光照射下，空气粒子产生散射光，散射光照射到光学传感器上，最后空气在风扇的作用下从空气出口排出粒子检测装置，从而完成一个空气循环。

然而，现有的PM2.5粒子检测仪由于激光发生装置的结构设置的不够合理，存在光路受组装人工操作影响较大，个体间光强不统一的现象，从而影响PM2.5粒子检测仪对粒子浓度的检测精度，因而发生输出结果失准或检测结果差异较大的不良现象。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种激光发生模块及其粒子检测装置，以解决现有技术中存在的光路受组装人工操作影响较大，个体间光强不统一的技术问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供的一种激光发生模块，其包括模块壳体、模块壳体内垂直设置的空气流道和激光通道，所述激光通道上依次设置有激光灯、透镜、第一隔板和第二隔板；所述模块壳体在所述第二隔板的一侧设置有光腔陷阱；所述第一隔板和第二隔板上设置有同轴的透光孔；所述第一隔板、第二隔板、模块壳体的底部和顶部之间合围形成所述空气流道。

本实用新型结构紧凑，激光发生模块呈模块化设置，激光光路预先统一固定，在制备空气粒子检测仪等装置时，只需要将该激光发生模块卡固在检测仪的壳体内，由此可以实现所有产品的激光光路的标准化和统一性；避免了现有技术中激光光路不稳定的技术问题。

进一步地，所述模块壳体内在所述透镜和所述第一隔板之间设置有一块或者若干块间隔布置的净化板；所述净化板上设置有用于激光束通过的通孔。

所述净化板用于遮挡住散射光而起到净化激光光路的作用。

进一步地，所述模块壳体在第二隔板远离所述第一隔板的一侧设置有光陷阱腔；所述光陷阱腔的内壁上铺设有吸光材料。

进一步地，所述光陷阱腔内设置有折射板，所述折射板与射入的激光束非垂直设置，用于将射入到所述光陷阱腔内的激光束折射到所述光陷阱腔的侧壁上。

通过设置折射板，防止激光束直接垂直照射到光陷阱腔的内壁上，从而最大程度地降低激光束按原路反射回去的概率，从而避免该反射光干扰和污染光路。

进一步地，所述模块壳体外包裹有用于电磁屏蔽的钣金板或者钣金层。

一种采用上述激光发生模块的粒子检测装置，所述粒子检测装置包括仪器壳体、所述仪器壳体内设置的气流通道、光电传感器和所述激光发生模块；所述光电传感器安装在所述激光发生模块的空气流道内；所述气流通道包括依次连通的第一风道、所述空气流道和第二风道。

进一步地，所述第一风道和第二风道的内侧端分别与所述空气流道的进口和出口连通；所述第一风道和第二风道的外侧端分别设置有进风口和出风口；所述第一风道或者第二风道上设置有风扇。

进一步地，所述模块壳体的底部在所述空气流道的对应部位设置有用于将所述光电传感器放入所述空气流道内的开口。

进一步地，所述粒子检测装置还包括电路板，所述电路板将所述仪器壳体的内腔划分成上腔室和下腔室；所述激光发生模块设置在所述下腔室内，激光发生模块的模块壳体的底部贴合在所述电路板位于所述下腔室内的一侧。

所述模块壳体的底部与所述电路板之间设置有限位机构，所述限位机构为限位孔和限位凸台。

进一步地，所述仪器壳体由上壳体和下壳体构成，所述电路板固定设置在上壳体和下壳体之间，电路板与所述上壳体形成所述上腔室，电路板与所述下壳体形成所述下腔室；下壳体内侧设置有用于合围形成所述第一风道和第二风道的隔板。

所述上壳体上设置有用于支撑所述电路板的环台和立柱；所述下壳体上设置有迫使所述电路板抵靠在环台和立柱上的固定柱。

进一步，所述模块壳体与所述仪器壳体通过卡扣和卡孔可拆卸连接。

进一步地，所述风扇为离心风扇。

进一步地，所述电路板的位于所述上腔室的一侧的正面上设置有电子元器件，电路板正面上罩有钣金壳体，钣金壳体罩住所述电子元器件用于屏蔽电磁干扰。

进一步地，所述电路板上设置有风扇安装孔，所述风扇插装在风扇安装孔内；所述出风口设置在所述上壳体的侧板上。

进一步地，所述电路板上设置有处理器、供电模块、信号处理电路以及数据/电源接口；所述供电模块与风扇连接。

进一步地，所述供电模块包括降压芯片，降压芯片用于将外部5V电压降至3.3V进而为电路板供电。5V电源直接为风扇供电。

采用上述技术方案，本实用新型具有如下有益效果：

本实用新型提供的激光发生模块及其粒子检测装置，结构紧凑，激光发生模块呈模块化设置，激光光路预先统一固定，空气粒子检测仪的风道固定。在组装空气粒子检测仪等装置时，只需要将该激光发生模块卡固在检测仪的壳体内，实现所有产品的激光光路的标准化和统一性，空气检测仪风道的一致性；避免了现有技术中激光光路不稳定的技术问题，提高了PM2.5粒子检测的准确性，减小了各个装置之间的差异。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的激光发生模块的主视图；

图2为图1所示的激光发生模块的左视图；

图3为图2所示的激光发生模块的AA视图；

图4为本实用新型实施例2提供的空气粒子检测装置出风口一侧的立体视图；

图5为本实用新型实施例2提供的空气粒子检测装置进风口一侧的立体视图；

图6为本实用新型实施例2提供的空气粒子检测装置去掉上壳体后结构示意图；

图7为本实用新型实施例2提供的空气粒子检测装置去掉下壳体后结构示意图；

图8为本实用新型实施例2提供的空气粒子检测装置去掉下壳体和激光发生模块后的结构示意图；

图9为本实用新型实施例2提供的空气粒子检测装置中空气流道路径示意图；

图10为本实用新型实施例2提供的空气粒子检测装置的电路模块示意图。

附图标记：

10-模块壳体； 11-底部；

11a-开口； 11c-限位凸台；

12-顶部； 12a-卡扣；

13-空气流道； 13a-出口；

13b-进口； 14-激光通道；

15-激光灯； 16-透镜；

17-第一隔板； 18-第二隔板；

19-光陷阱腔； 19a-折射板；

20-净化板； 20a-通孔；

21-透光孔； 30-仪器壳体；

30a-卡孔； 31-上壳体；

32-下壳体； 33-悬挂孔；

34-第一风道； 34a-进风口；

35-第二风道； 35a-出风口；

36-下腔室； 37-上腔室；

38-隔板； 39-6PIN接插件；

40-光电传感器； 50-风扇；

60-电路板； 61-限位孔；

62-风扇安装孔。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面结合具体的实施方式对本实用新型做进一步的解释说明。

实施例1

如图1-3所示，本实施例提供的一种激光发生模块，包括模块壳体10，模块壳体10内垂直设置的空气流道13和激光通道14，激光通道14上依次设置有激光灯15、透镜16、第一隔板17和第二隔板18，模块壳体10在第二隔板18的一侧设置有光陷阱腔19，具体为在第二隔板18远离第一隔板17的一侧设置有光陷阱腔19；第一隔板17和第二隔板18上设置有同轴的透光孔21，自激光灯15发出的激光束依次经过透镜16、透光孔21及空气流道13后射入光陷阱腔19内；

第一隔板17、第二隔板18、模块壳体10的底部和顶部之间合围形成空气流道13；

模块壳体10的底部在空气流道13的对应部位设置有用于将光电传感器放入空气流道13内的开口11a。

需要说明的是，在本实施例中，激光通道14上自右向左设置有激光灯15、透镜16、第一隔板17和第二隔板18，在第二隔板18的左侧设置有光陷阱腔19。在本实用新型的另一些实施例中，激光通道14上也可以自左向右设置有激光灯15、透镜16、第一隔板17和第二隔板18，在第二隔板18的右侧设置有光陷阱腔19。

本实用新型结构紧凑，激光发生模块呈模块化设置，激光光路预先统一固定，在制备空气粒子检测仪等装置时，只需要将该激光发生模块卡固在粒子检测装置的壳体内，由此可以实现所有产品的激光光路的标准化和统一性；避免了现有技术中激光光路不稳定的技术问题。

模块壳体10的底部包括底板和围绕底板边缘的侧板，二者可以一体注塑形成，也可以通过粘合等方式固定在一起，本实用新型对此不做限定。类似的，模块壳体10的顶部包括顶板和围绕顶板边缘的侧板，二者可以一体注塑形成，也可以通过粘合等方式固定在一起，本实用新型对此不做限定。在本实施例中，模块壳体10的底板在空气流道13的对应部位设置有用于将光电传感器放入空气流道13内的开口11a。

顶部12和底部11之间设置有用于分别放置激光灯15和透镜16的激光灯腔和透镜腔，分别用于将激光灯15和透镜16卡固住。

而顶部和底部的优选装配方式为，顶部12在其口沿处设置有卡槽，底部11的周边卡入卡槽内，进而实现顶部12和底部11的固定连接。该方式连接后，底部与顶部之间卡固的更加紧固，从而避免了生产过程中两者松动，进而影响光路的稳定性。

模块壳体10内在透镜16和第一隔板17之间设置有一块或者若干块间隔布置的净化板20；净化板20上设置有用于激光通过的通孔20a，其中，通孔20a与透光孔21同轴设置，净化板20用于遮挡住散射光而起到净化激光光路的作用。

光陷阱腔19内设置有折射板19a，折射板19a与射入的激光束非垂直设置，用于将射入到光陷阱腔19内的激光束折射到光陷阱腔19的侧壁上。光陷阱腔19的内壁上铺设有吸光材料。

通过设置折射板19a，防止激光束直接垂直照射到光陷阱腔19的内壁上，从而最大程度地降低激光束按原路反射回去的概率，从而避免该反射光干扰和污染光路。

实施例2

如图1-9所示，本实用新型公开了一种采用上述激光发生模块的空气粒子检测装置，其包括仪器壳体30，仪器壳体30由上壳体31和下壳体32构成。其中，33为悬挂孔。

仪器壳体30内设置有气流通道、光电传感器40和激光发生模块；模块壳体10罩住光电传感器40，光电传感器40安装在激光发生模块的空气流道13内。具体为模块壳体10的底部在空气流道13的对应部位设置有用于将光电传感器40放入的开口11a。进一步为模块壳体10的底板在空气流道13的对应部位设置有用于安装光电传感器40的开口11a。激光灯15和透镜16的位置经过计算，能够保证激光灯15发出的光恰好在开口11a处形成焦点，因此能够使得光电传感器40充分探测到光路焦点，从而保证了粒子检测的准确性和灵敏性。

另外，模块壳体10外包裹有用于电磁屏蔽的钣金板或者钣金层。钣金板或钣金层的材料例如为白铜。

模块壳体10与仪器壳体30通过卡扣12a和卡孔30a可拆卸连接。

仪器壳体30内的气流通道包括依次连通的第一风道34、空气流道13和第二风道35，第一风道34和第二风道35的内侧端分别与空气流道13的进口13b和出口13a连通；空气流道13的进口和出口较第一风道34和第二风道35偏小，因此能够保证进入空气流道的空气在此段保持较高的流速，从而增加测量的效率和灵敏度。第一风道34和第二风道35的外侧端分别设置有进风口34a和出风口35a。进风口34a和出风口35a分别设置在仪器壳体30的左、右两个侧面上。

在本实用新型实施例中，第二风道35上在临近出风口35a处设置有风扇50。风扇50优选地为离心风扇。

粒子检测装置还包括电路板60，电路板60将仪器壳体30的内腔划分成上腔室37和下腔室36；激光发生模块设置在下腔室36内，激光发生模块的模块壳体10的底部贴合靠在电路板60位于下腔室的一侧上，即贴合在电路板60朝向下壳体32的一侧上的背部。其中，39为电路板60上的6PIN接插头。

模块壳体10的底部与电路板60之间设置有限位机构，限位机构包括设置在电路板60上的限位孔61和设置在模块壳体10底部上限位凸台11c。限位孔61与限位凸台11c配合，防止激光发生模块产生错位。

电路板60位于上腔室的一侧(即位于电路板60朝向上壳体31的一侧)的正面上设置有电子元器件，电路板60正面电子元件上罩有钣金壳体，钣金壳体罩住电子元器件用于屏蔽电磁干扰。钣金壳体的材料例如为白铜。

电路板60固定设置在上壳体31和下壳体32之间，电路板60与上壳体31形成上腔室37，电路板60与下壳体32形成下腔室36；下壳体32内侧设置有用于合围形成第一风道34和第二风道35的隔板38。该隔板的材料可以为加强筋，一方面用于密闭第一风道34和第二风道35，另一方面用于限定空气的流动方向，同时能够增强整个粒子检测装置的物理结构，防止其在外力的作用下发生形变。

上壳体31上设置有用于支撑所述电路板60的环台和立柱；下壳体32上设置有迫使电路板60抵靠在环台和立柱上的固定柱。

电路板60上设置有风扇安装孔62，风扇50插装在风扇安装孔62内。在本实施方式中，进风口34a和出风口35a设置在壳体30的侧面，优选的，分别设置在壳体30相对的两个侧面上。

如图10所示，电路板60上设置有处理器CPU、供电模块、检测电路模块以及6PIN接插件(数据/电源接口)；

外部电源通过6PIN接插件直接给电扇模块供电，提供5V电压，其中经过降压芯片降压以向其他电路模块供电。具体来讲，供电电压经由降压芯片被降至3.3V，来给检测电路模块、CPU和激光模块供电；外部电源保持5V不变，直接给风扇模块供电；

检测电路模块将光学传感器接收的光信号转换成电信号并发送给CPU。CPU控制激光模块不断地发出激光，控制风扇调整转速，保持气流稳定。其中，激光模块包括激光灯及其相关电路。

本实用新型提供的激光发生模块及其粒子检测装置，结构紧凑，激光发生模块呈模块化设置，激光光路预先统一固定，在制备空气粒子检测仪等装置时，只需要将该激光发生模块卡固在检测仪的壳体内，由此可以实现所有产品的激光光路的标准化和统一性；提高了PM2.5粒子检测的准确性，减小了各个装置之间的差异。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种激光发生模块，其特征在于，包括模块壳体、模块壳体内垂直设置的空气流道和激光通道；所述激光通道上依次设置有激光灯、透镜、第一隔板和第二隔板；所述模块壳体在所述第二隔板的一侧设置有光腔陷阱；所述第一隔板和第二隔板上设置有同轴的透光孔；所述第一隔板、第二隔板、模块壳体的底部和顶部之间合围形成所述空气流道。

2.根据权利要求1所述的激光发生模块，其特征在于，所述模块壳体内在所述透镜和所述第一隔板之间设置有一块或者若干块间隔布置的净化板，所述净化板上设置有用于激光束通过的通孔。

3.根据权利要求1所述的激光发生模块，其特征在于，所述模块壳体在第二隔板远离所述第一隔板的一侧设置有光陷阱腔；所述光陷阱腔的内壁上铺设有吸光材料。

4.根据权利要求3所述的激光发生模块，其特征在于，所述光陷阱腔内设置有折射板，所述折射板与射入的激光束非垂直设置，用于将射入到所述光陷阱腔内的激光束折射到所述光陷阱腔的侧壁上。

5.根据权利要求1所述的激光发生模块，其特征在于，所述模块壳体外包裹有用于电磁屏蔽的钣金板或者钣金层。

6.一种包括权利要求1-5任一项所述的激光发生模块的粒子检测装置，其特征在于，所述粒子检测装置包括仪器壳体、所述仪器壳体内设置的气流通道、光电传感器和所述激光发生模块；所述光电传感器安装在所述激光发生模块的空气流道内；所述气流通道包括依次连通的第一风道、所述空气流道和第二风道。

7.根据权利要求6所述的粒子检测装置，其特征在于，所述第一风道和第二风道的内侧端分别与所述空气流道的进口和出口连通；所述第一风道和第二风道的外侧端分别设置有进风口和出风口；所述第一风道或者第二风道上设置有风扇。

8.根据权利要求6所述的粒子检测装置，其特征在于，所述模块壳体的底部在所述空气流道的对应部位设置有用于将所述光电传感器放入所述空气流道内的开口。

9.根据权利要求6所述的粒子检测装置，其特征在于，所述粒子检测装置还包括电路板，所述电路板将所述仪器壳体的内腔划分成上腔室和下腔室；所述激光发生模块设置在所述下腔室内，激光发生模块的模块壳体的底部贴合在所述电路板位于所述下腔室内的一侧。

10.根据权利要求9所述的粒子检测装置，其特征在于，所述仪器壳体由上壳体和下壳体构成，所述电路板固定设置在上壳体和下壳体之间，电路板与所述上壳体形成所述上腔室，电路板与所述下壳体形成所述下腔室；下壳体内侧设置有用于合围形成所述第一风道和第二风道的隔板。