本發(fā)明涉及環(huán)境監(jiān)控設備技術領域，尤其涉及一種顆粒物濃度檢測裝置。

背景技術：

“十三五”規(guī)劃進一步強調建設環(huán)境友好型社會，對清潔燃煤、低污染燃燒等技術發(fā)展的需求持續(xù)增長。相關研究表明：機動車、燃煤等高溫燃燒源產生的顆粒物是大氣環(huán)境中一次源顆粒物的主要來源。燃燒源產生的顆粒物微小，如發(fā)動機排放顆粒物濃度峰值粒徑小于50納米。其中，細顆粒物(pm2.5)，尤其是直徑小于100納米的超細顆粒物(pm0.1)對環(huán)境和健康的危害很大，且在人體呼吸道中的沉積率高于50％，且越是細小的顆粒物越能深入呼吸道末梢，甚至可以穿透人體肺泡進入血液，引起哮喘、肺癌和心血管疾病等。

現(xiàn)有技術中，顆粒物(以納米級顆粒物為例)濃度檢測方法主要有兩種，一是通過凝結核粒子計數(shù)器將納米級顆粒物長大到微米級，再利用光學粒子計數(shù)器計量，但該方法的系統(tǒng)復雜，體積龐大，且工作溫度限制較大；二是通過靜電計將顆粒物荷電后測量計數(shù)，但由于荷電分布存在一定不確定性，使得在高溫下靜電計難以正常工作。

因此，采用現(xiàn)在的顆粒物濃度檢測方法，使得顆粒物濃度的檢測復雜度較高，從而導致顆粒物濃度的檢測效率不高。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種顆粒物濃度檢測裝置，以提高顆粒物濃度的檢測效率。

本發(fā)明實施例提供一種顆粒物濃度檢測裝置，包括：

進氣管、壓電傳感器及控制單元，其中，所述進氣管的第一端與所述壓電傳感器的連通；所述壓電傳感器與所述控制單元連接；

所述進氣管用于將待檢測氣體輸送至所述壓電傳感器的內腔；所述壓電傳感器用于在所述待檢測氣體的顆粒物的撞擊下，產生壓電信號，并向所述控制單元發(fā)送所述壓電信號；所述控制單元，用于檢測輸入所述壓電傳感器的待檢測氣體的流量，并根據(jù)所述待檢測氣體的流量和所述壓電信號產生的脈沖頻率確定所述待檢測氣體中的顆粒物的濃度。

在本發(fā)明一實施例中，所述壓電傳感器內設置有壓電效應層，所述壓電效應層中的兩個相對應面上涂覆有金屬層，形成電極。

在本發(fā)明一實施例中，還包括：

出氣管，所述出氣管的第一端與所述壓電傳感器連通，且與所述進氣管的第一端的夾角為第一預設角度，所述第一預設角度大于等于60度且小于等于120度。

在本發(fā)明一實施例中，所述進氣管的第一端與所述壓電傳感器連通的開口為第一開口，所述出氣管的第一端與所述壓電傳感器連通的開口為第二開口，所述第一開口與所述第二開口為同一開口。

在本發(fā)明一實施例中，所述第一開口位于所述壓電傳感器的側壁的中間位置，且所述壓電傳感器與所述出氣管的夾角為第二預設角度，所述第二預設角度大于等于30度且小于等于45度。

在本發(fā)明一實施例中，還包括：

孔板部件，所述孔板部件設置在所述出氣管上，且所述孔板部件的兩端分別設置有壓力傳感器。

在本發(fā)明一實施例中，還包括：

高效過濾器，所述高效過濾器設置在所述出氣管上。

在本發(fā)明一實施例中，還包括：

溫度傳感器，所述度傳感器設置在所述壓電傳感器內，所述溫度傳感器用于檢測所述壓電傳感器內腔中待檢測氣體的溫度值，并將所述溫度值傳輸至所述控制單元，以使所述控制單元根據(jù)所述溫度值控制所述壓電傳感器的溫度。

在本發(fā)明一實施例中，還包括：

保溫套，所述保溫套包裹在所述壓電傳感器的外表面，且所述保溫套的外表面覆蓋有絕緣材料。

在本發(fā)明一實施例中，還包括：

泵，所述泵設置在所述出氣管上，所述泵用于將所述進氣管中的所述待檢測氣體輸送至所述壓電傳感器的內腔。

本發(fā)明實施例提供的顆粒物濃度檢測裝置，通過進氣管將待檢測氣體輸送至壓電傳感器的內腔，使得壓電傳感器在待檢測氣體的顆粒物的撞擊下，產生壓電信號，并將該壓電信號發(fā)送至控制單元，從而使得控制單元在檢測輸入壓電傳感器的待檢測氣體的流量之后，可以根據(jù)待檢測氣體的流量和壓電信號產生的脈沖頻率確定待檢測氣體中的顆粒物的濃度，降低了顆粒物濃度的檢測復雜度，從而提高了顆粒物濃度的檢測效率。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖做一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實施例提供的一種顆粒物濃度檢測裝置的結構示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例提供的另一種顆粒物濃度檢測裝置的結構示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例提供的再一種顆粒物濃度檢測裝置的結構示意圖。

附圖標記說明：

10：顆粒物濃度檢測裝置；

101：進氣管；

102：壓電傳感器；

1021：壓電效應層；

1022：溫度傳感器；

103：控制單元；

104：出氣管；

1041：孔板部件；

10411：壓力傳感器；

1042：高效過濾器；

1043：泵。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

本發(fā)明的說明書和權利要求書及上述附圖中的術語“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于區(qū)別類似的對象，而不必用于描述特定的順序或先后次序。應該理解這樣使用的數(shù)據(jù)在適當情況下可以互換，以便這里描述的本發(fā)明的實施例，例如能夠以除了在這里圖示或描述的那些以外的順序實施。此外，術語“包括”和“具有”以及他們的任何變形，意圖在于覆蓋不排他的包含，例如，包含了一系列步驟或單元的過程、方法、系統(tǒng)、產品或設備不必限于清楚地列出的那些步驟或單元，而是可包括沒有清楚地列出的或對于這些過程、方法、產品或設備固有的其它步驟或單元。

需要說明的是，下面這幾個具體的實施例可以相互結合，對于相同或相似的概念或過程可能在某些實施例中不再贅述。

圖1為本發(fā)明實施例提供的一種顆粒物濃度檢測裝置10的結構示意圖，當然，本發(fā)明實施例只是以圖1為例進行說明，但并不代表本發(fā)明僅局限于此。請參見圖1所示，該顆粒物濃度檢測裝置10可以包括：

進氣管101、壓電傳感器102及控制單元103，其中，進氣管101的第一端與壓電傳感器102的連通；壓電傳感器102與控制單元103連接。

進氣管101用于將待檢測氣體輸送至壓電傳感器102的內腔；壓電傳感器102用于在待檢測氣體的顆粒物的撞擊下，產生壓電信號，并向控制單元103發(fā)送壓電信號；控制單元103，用于檢測輸入壓電傳感器102的待檢測氣體的流量，并根據(jù)待檢測氣體的流量和壓電信號產生的脈沖頻率確定待檢測氣體中的顆粒物的濃度。

在實際應用過程中，檢測待檢測氣體的顆粒物濃度時，可以先通過進氣管101將待檢測氣體輸送至壓電傳感器102的內腔，使得壓電傳感器102在待檢測氣體的顆粒物的撞擊下，產生壓電信號，并將該壓電信號發(fā)送至控制單元103，從而使得控制單元103在檢測輸入壓電傳感器102的待檢測氣體的流量之后，可以根據(jù)待檢測氣體的流量和壓電信號產生的脈沖頻率確定待檢測氣體中的顆粒物的濃度，降低了顆粒物濃度的檢測復雜度，從而提高了顆粒物濃度的檢測效率。

基于圖1對應的實施例，在圖1對應的實施例的基礎上，進一步地，請參見圖2所示，圖2為本發(fā)明實施例提供的另一種顆粒物濃度檢測裝置10的結構示意圖，請參見圖2所示，該顆粒物濃度檢測裝置10還可以包括：

壓電傳感器102內設置有壓電效應層1021，壓電效應層1021中的兩個相對應面上涂覆有金屬層，形成電極。

其中，金屬層可以為金層，可以為銀層，也可以為銅層，當然，也可以為其他金屬層，具體可以根據(jù)實際需要進行設置，在此本發(fā)明不做具體限制。示例的，在本發(fā)明實施例中，該金屬層為金層。

在本發(fā)明實施例中，通過在壓電傳感器102內設置有壓電效應層1021，且在該壓電效應層1021中的兩個相對應面上涂覆有金屬層，形成電極，其目的在于：當待檢測氣體的顆粒物撞擊在電極上時，壓電傳感器102的諧振頻率發(fā)生變化，當待檢測氣體的顆粒物離開電極時，諧振頻率變回固有頻率，從而產生由諧振頻率的變化帶來的壓電信號，并將該壓電信號傳輸至控制單元103，以使控制單元103根據(jù)輸入壓電傳感器102的待檢測氣體的流量壓電信號產生的脈沖頻率確定待檢測氣體中的顆粒物的濃度。

可選的，該顆粒物濃度檢測裝置10還包括：

出氣管104，出氣管104的第一端與壓電傳感器102連通，且與進氣管101的第一端的夾角為第一預設角度，第一預設角度大于等于60度且小于等于120度。

在本發(fā)明實施例中，通過設置出氣管104，其目的在于：可以使得待檢測氣體通過該出氣管104流出該顆粒物濃度檢測裝置10。此外，通過將出氣管104的第一端與進氣管101的第一端的夾角設置為60度至120度的任一值，其目的在于：可以使得待檢測氣體中的顆粒物在撞擊到壓電傳感器102的電極之后，可以較好地進入出氣管104，進而從出氣管104流出。在本發(fā)明實施例中，第一預設角度為90度，當然，本發(fā)明實施例只是以第一預設角度為90度為例進行說明，但并不代表本發(fā)明僅局限于此。

可選的，進氣管101的第一端與壓電傳感器102連通的開口為第一開口，出氣管104的第一端與壓電傳感器102連通的開口為第二開口，第一開口與第二開口為同一開口。

在本發(fā)明實施例中，通過將第一開口與第二開口設置為同一開口，其目的在于：可以使得待檢測氣體通過第一開口進入到壓電傳感器102的內腔，并在沖擊內腔中的電極之后，可以直接通過第二開口直接進入到出氣管104中，以避免顆粒物滯留在壓電傳感器102的內腔中。

可選的，第一開口位于壓電傳感器102的側壁的中間位置，且壓電傳感器102與出氣管104的夾角為第二預設角度，第二預設角度大于等于30度且小于等于45度。

示例的，在本發(fā)明實施例中，第二預設角度為45度，當然，本發(fā)明實施例只是以第二預設角度為45度為例進行說明，但并不代表本發(fā)明僅局限于此。

進一步地，請參見圖3所示，圖3為本發(fā)明實施例提供的再一種顆粒物濃度檢測裝置10的結構示意圖，該顆粒物濃度檢測裝置10還可以包括：

孔板部件1041，孔板部件1041設置在出氣管104上，且孔板部件1041的兩端分別設置有壓力傳感器10411。

在本發(fā)明實施例中，通過在出氣管104上設置孔板部件1041，其目的在于：可以通過孔板部件1041兩端的壓力傳感器10411的壓力值計算壓差，并根據(jù)壓差監(jiān)測該顆粒物濃度檢測裝置10中的待檢測氣體的流量是否發(fā)生變化，從而控制待檢測氣體的流量，使得該顆粒物濃度檢測裝置10中的待檢測氣體的流量處于穩(wěn)定值。

可選的，該顆粒物濃度檢測裝置10還可以包括：高效過濾器1042，高效過濾器1042設置在出氣管104上。

在本發(fā)明實施例中，通過在出氣管104上設置高效過濾器1042，其目的在于：可以使得待檢測氣體在通過出氣管104流出顆粒物濃度檢測裝置10時，通過該高效過濾器1042對待檢測氣體的顆粒物進行過濾，從而降低了環(huán)境污染。

可選的，該顆粒物濃度檢測裝置10還可以包括：溫度傳感器1022，度傳感器設置在壓電傳感器102內，溫度傳感器1022用于檢測壓電傳感器102內腔中待檢測氣體的溫度值，并將溫度值傳輸至控制單元103，以使控制單元103根據(jù)溫度值控制壓電傳感器102的溫度。進一步地，該顆粒物濃度檢測裝置10還可以包括：保溫套，保溫套包裹在壓電傳感器102的外表面，且保溫套的外表面覆蓋有絕緣材料。

示例的，該溫度傳感器1022可以為熱電偶溫度傳感器1022，當然，也可以為其他類型的溫度傳感器1022，具體可以根據(jù)實際需要進行設置，在此，本發(fā)明實施例只是以熱電偶溫度傳感器1022為例進行說明，但并不代表本發(fā)明僅局限于此。

在本發(fā)明實施例中，通過設置溫度傳感器1022，其目的在于：當待檢測氣體的溫度較高時，為了防止待檢測氣體中的揮發(fā)性物質冷凝，可以通過傳感器檢測待檢測氣體的溫度值，并將溫度值傳輸至控制單元103，以使控制單元103根據(jù)溫度值控制壓電傳感器102的溫度，例如，可以將壓電傳感器102加熱到某一溫度(如250℃)，此外，通過在壓電傳感器102外表面包覆保溫套，可以有效地減少散熱損失，并保證壓電傳感器102內部溫度盡量均勻。

可選的，該顆粒物濃度檢測裝置10還可以包括：泵1043，泵1043設置在出氣管104上，泵1043用于將進氣管101中的待檢測氣體輸送至壓電傳感器102的內腔。

需要說明的是，在本發(fā)明實施例中，控制單元103可以通過外部通信單元(如串口通信等)與下位機(如屏幕、操控平臺等)以及上位機(如pc等)進行通信。下位機或這上位機中編有程序，可對顆粒物濃度檢測裝置10各項參數(shù)進行顯示以及設置，同時可實現(xiàn)顆粒物濃度連續(xù)測量，并實時以數(shù)字和變化圖譜的形式顯示，在此，本發(fā)明不做具體論述。

本領域普通技術人員可以理解：實現(xiàn)上述各方法實施例的全部或部分步驟可以通過程序指令相關的硬件來完成。前述的程序可以存儲于一計算機可讀取存儲介質中。該程序在執(zhí)行時，執(zhí)行包括上述各方法實施例的步驟；而前述的存儲介質包括：rom、ram、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質。

最后應說明的是：以上各實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發(fā)明各實施例技術方案的范圍。