本實(shí)用新型涉及檢測(cè)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體來說是一種適用于大氣中PM2.5的微型PM2.5傳感器。

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背景技術(shù)：
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大氣污染已經(jīng)成為整個(gè)社會(huì)共同關(guān)注的內(nèi)容。PM2.5濃度是評(píng)價(jià)大氣污染程度的關(guān)鍵指標(biāo)之一。雖然PM2.5只是地球大氣成分中含量很少的組分，但它對(duì)空氣質(zhì)量和能見度等有重要的影響，與較粗的大氣顆粒物相比，PM2.5粒徑小，面積大，活性強(qiáng)，易附帶有毒、有害物質(zhì)(例如，重金屬、微生物等)，且在大氣中的停留時(shí)間長(zhǎng)、輸送距離遠(yuǎn)，因而對(duì)人體健康和大氣環(huán)境質(zhì)量的影響更大。

越來越多的普通民眾希望自己能對(duì)大氣PM2.5污染濃度進(jìn)行檢測(cè)。目前的PM2.5檢測(cè)方式主要有稱重法、微振蕩天平法、β射線法和光散射法。稱重法測(cè)量過程復(fù)雜，需要專業(yè)人士進(jìn)行操作；微振蕩天平法和β射線法可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量，但是不能進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，而且儀器價(jià)格昂貴，體積比較大，不適合普通個(gè)人和家庭等民用檢測(cè)的需求。國(guó)內(nèi)外的幾家生產(chǎn)企業(yè)推出了幾款基于光學(xué)顆粒計(jì)數(shù)原理的手持式PM2.5檢測(cè)儀，它們的價(jià)格在幾千元至幾萬元之間，超出了大多數(shù)個(gè)人或家庭的期望價(jià)格，限制了該類產(chǎn)品在市場(chǎng)的推廣應(yīng)用。

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技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
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本實(shí)用新型是針對(duì)現(xiàn)有大氣PM2.5污染的問題，利用光散射原理，以激光作為光源設(shè)計(jì)出的一種用于大氣PM2.5檢測(cè)的微型PM2.5傳感器。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，設(shè)計(jì)一種微型PM2.5傳感器，包括一氣室、激光發(fā)生器和電路板，其特征在于氣室上部和下部分別設(shè)有進(jìn)氣口和出氣口，氣室一側(cè)設(shè)有激光發(fā)生器和光闌，激光發(fā)生器發(fā)射激光作為光源，沿激光束在光闌內(nèi)腔的進(jìn)光側(cè)及出光側(cè)分別設(shè)有開孔，氣室另一側(cè)設(shè)有錐形結(jié)構(gòu)的光陷阱用于吸收激光，經(jīng)過光闌過濾雜散光后的激光束進(jìn)入氣室內(nèi)的采樣區(qū)，當(dāng)有顆粒物通過進(jìn)氣口時(shí)會(huì)發(fā)生光散射現(xiàn)象，散射的光強(qiáng)與PM2.5濃度呈線性關(guān)系，電路板上的光電二極管將采樣區(qū)內(nèi)的光強(qiáng)轉(zhuǎn)換為隨濃度變化脈沖電壓信號(hào)，再經(jīng)過信號(hào)甄別與篩選電路得出穩(wěn)定的脈沖電信號(hào)，并傳輸給信號(hào)采集及無線發(fā)射電路進(jìn)行數(shù)據(jù)采集及發(fā)送。

所述的信號(hào)采集及無線發(fā)射電路由芯片U4控制，芯片U4的1號(hào)管腳接電阻R6后接至三極管Q1的基極，三極管Q1的集電極接激光三極管D3后接5V電源，芯片U4通過控制三極管Q1控制激光發(fā)射，使得激光管能夠按照一定的頻率進(jìn)行輸出，三極管Q1的發(fā)射極接地，該芯片U4采用BLE-M藍(lán)牙芯片，該芯片內(nèi)帶有AD轉(zhuǎn)換功能，其由8號(hào)管腳VCC端接3.3V低電平供電，芯片U4的15號(hào)管腳接有天線用以進(jìn)行無線數(shù)據(jù)發(fā)送，芯片U4的12號(hào)管腳連接至信號(hào)甄別與篩選電路。

所述的信號(hào)甄別與篩選電路由芯片U3控制，芯片U3的7號(hào)管腳與6號(hào)管腳之間接有電阻R3，另抽出一端連接電阻R4后接地，芯片U3的5號(hào)管腳與2號(hào)管腳之間接有電阻R5，芯片U3的2號(hào)管腳與1號(hào)管腳并聯(lián)后接電容C6后接地，芯片U3的3號(hào)管腳接光電二極管D2的正極，光電二極管D2的負(fù)極接地，光電二極管D2將激光二極管D3發(fā)射的激光信號(hào)轉(zhuǎn)換為隨濃度變化脈沖電壓信號(hào)，通過芯片U3的7號(hào)管腳將數(shù)據(jù)傳輸至芯片U4的12號(hào)管腳，并抽出一端接電容C7濾波。

所述的光闌的進(jìn)光側(cè)及出光側(cè)上的開孔直徑為3mm。

所述的光陷阱的后端與氣室相接，光陷阱前端呈錐形，從而形成錐度為38°為錐形結(jié)構(gòu)，使經(jīng)過采樣區(qū)的激光束在錐形結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生折射消除。

本實(shí)用新型同現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點(diǎn)在于：利用光散射原理，以激光作為光源，使雜散光通過光闌過濾，經(jīng)電路板上的信號(hào)甄別與篩選電路將雜散光的濃度檢測(cè)轉(zhuǎn)換為隨濃度變化脈沖電壓信號(hào)，并利用信號(hào)采集及無線發(fā)射電路進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，采集的數(shù)據(jù)精度高，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)緊湊，制作成本低，使用方便；進(jìn)一步，還可與電子口罩相結(jié)合，并通過APP端接收相關(guān)的數(shù)據(jù)，得到實(shí)時(shí)的PM2.5濃度值，使進(jìn)氣口產(chǎn)生負(fù)壓，從而省去了吸風(fēng)用的風(fēng)扇，使得結(jié)構(gòu)小型化。

[附圖說明]

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型的氣室內(nèi)腔截面示意圖；

圖3是本實(shí)用新型中電路結(jié)構(gòu)連接示意圖；

圖4是本實(shí)用新型中信號(hào)采集及無線發(fā)射電路圖；

圖5是本實(shí)用新型中信號(hào)甄別與篩選電路圖；

圖6是本實(shí)用新型的流程示意圖；

圖中：1.出氣口 2.激光發(fā)生器 3.光闌 4.電路板 5.進(jìn)氣口 6.光陷阱；

指定圖1作為本實(shí)用新型的摘要附圖。

[具體實(shí)施方式]

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明，這種裝置的結(jié)構(gòu)和原理對(duì)本專業(yè)的人來說是非常清楚的。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。

實(shí)施例1

參見圖1及圖2，本裝置包括一氣室、激光發(fā)生器和電路板，氣室上部和下部分別設(shè)有進(jìn)氣口和出氣口，氣室一側(cè)設(shè)有激光發(fā)生器和光闌，氣室另一側(cè)設(shè)有光陷阱，激光發(fā)生器發(fā)射激光作為光源，利用光散射原理，當(dāng)有顆粒物通過進(jìn)氣口時(shí)會(huì)發(fā)生光散射現(xiàn)象，散射的光強(qiáng)與PM2.5濃度呈線性關(guān)系，通過光電二極管的檢測(cè)轉(zhuǎn)換為隨濃度變化脈沖電壓信號(hào)再經(jīng)過信號(hào)甄別與篩選電路得出穩(wěn)定的脈沖電信號(hào)，并傳輸給信號(hào)采集及無線發(fā)射電路進(jìn)行數(shù)據(jù)采集及發(fā)送。根據(jù)采集的脈沖數(shù)按照給定的采樣周期進(jìn)行數(shù)值的轉(zhuǎn)換，通過采集到的數(shù)值按照16進(jìn)制的格式向手機(jī)端進(jìn)行發(fā)送，最后由APP端接收相關(guān)的數(shù)據(jù)，得到實(shí)時(shí)的PM2.5濃度值。

對(duì)于光闌結(jié)構(gòu)，本裝置在光闌內(nèi)腔的進(jìn)光側(cè)及出光側(cè)分別設(shè)有開孔，主要的作用為：進(jìn)光側(cè)的開孔將較多的雜散光予以濾除，再經(jīng)過出光側(cè)的開孔濾除少量的雜散光，這樣就使得光線全部予以濾除，經(jīng)過這一系列調(diào)整，采集到的數(shù)據(jù)基本上能夠與標(biāo)準(zhǔn)儀器對(duì)上號(hào)。

經(jīng)過采集后的激光束需及時(shí)的發(fā)射出去，不會(huì)影響到內(nèi)部光線的采樣，因此，特設(shè)計(jì)了呈錐形結(jié)構(gòu)的光陷阱，此前本設(shè)計(jì)中是將激光束打到空氣中，也就是通過開孔的方式，但是自然光能夠通過小孔進(jìn)入到采樣區(qū)，造成了數(shù)據(jù)的不準(zhǔn)確，由于光陷阱的前端呈錐形，使發(fā)射出來的激光束在錐形結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生折射，從而避免了光線對(duì)采樣區(qū)的干擾，同時(shí)為了能夠使激光束正好發(fā)生折射消除，將錐形結(jié)構(gòu)的錐度定為38°左右。

本裝置還與電子口罩相結(jié)合，使進(jìn)氣口產(chǎn)生負(fù)壓，從而省去了吸風(fēng)用的風(fēng)扇，這樣就使得結(jié)構(gòu)上得以小型化，電路部分可以放在口罩別的位置，這樣使得整個(gè)的體積更加的小巧。

本裝置中的電路板上集成有相應(yīng)控制傳感器工作的若干電路，包括電源轉(zhuǎn)換電路、信號(hào)采集及無線發(fā)射電路、運(yùn)算放大電路、信號(hào)甄別與篩選電路等，電路連接示意圖參見圖3，電路工作流程示意圖參見6。其中電源轉(zhuǎn)換電路是將輸入的電壓至各個(gè)芯片的工作電壓作為供電電源，由于本裝置中的電源轉(zhuǎn)換電路多采用本技術(shù)領(lǐng)域的公知電路，在此不做贅述，以下對(duì)本裝置中光學(xué)電路部分進(jìn)行著重描述，光學(xué)電路部分主要包括電路信號(hào)采集及無線發(fā)射電路、信號(hào)甄別與篩選電路。

信號(hào)采集及無線發(fā)射電路的電路原理圖參見圖4，主要由芯片U4控制，芯片U4采用BLE-M藍(lán)牙芯片，BLE-M內(nèi)部自帶AD轉(zhuǎn)換，通過自帶的AD轉(zhuǎn)換功能可以省去AD轉(zhuǎn)換芯片，使得電路更加的簡(jiǎn)潔，其電路的具體連接結(jié)構(gòu)為：芯片U4的1號(hào)管腳接電阻R6后接至三極管Q1的基極，三極管Q1的集電極接激光三極管D3后接5V電源，芯片U4通過控制三極管Q1控制激光發(fā)射，使得激光管能夠按照一定的頻率進(jìn)行輸出，實(shí)現(xiàn)低功耗的要求，三極管Q1的發(fā)射極接地，該芯片由8號(hào)管腳VCC端接3.3V低電平供電，芯片U4的15號(hào)管腳接有天線用以進(jìn)行無線數(shù)據(jù)發(fā)送，芯片U4的12號(hào)管腳連接至信號(hào)甄別與篩選電路。

信號(hào)甄別與篩選電路的電路原理圖參見圖5，該電路由芯片U3控制，芯片U3的7號(hào)管腳與6號(hào)管腳之間接有電阻R3，另抽出一端連接電阻R4后接地，芯片U3的5號(hào)管腳與2號(hào)管腳之間接有電阻R5，芯片U3的2號(hào)管腳與1號(hào)管腳并聯(lián)后接電容C6后接地，芯片U3的3號(hào)管腳接光電二極管D2的正極，光電二極管D2的負(fù)極接地，光電二極管D2將激光二極管D3發(fā)射的激光信號(hào)轉(zhuǎn)換為隨濃度變化脈沖電壓信號(hào)，取PM2.5通道數(shù)值，通過芯片U3的7號(hào)管腳將數(shù)據(jù)傳輸至芯片U4的12號(hào)管腳，并抽出一端接電容C7濾波。