本發(fā)明涉及一種傳感器，尤其涉及一種顆粒物質(zhì)量濃度傳感器及顆粒物質(zhì)量濃度檢測(cè)方法。

背景技術(shù)：

目前，顆粒物質(zhì)量濃度傳感器一般均采用激光散射法進(jìn)行測(cè)試，也就是，在氣體通過(guò)感光區(qū)時(shí)，激光照射在顆粒物上，產(chǎn)生散射，并且由感光元件對(duì)散射的激光進(jìn)行收集，并由此計(jì)算顆粒物含量。

這種測(cè)試方法使得顆粒物質(zhì)量濃度傳感器產(chǎn)生了積塵問(wèn)題，即顆粒物隨空氣流過(guò)感光區(qū)時(shí)，部分顆粒物并不能夠完全隨氣流離開(kāi)感光區(qū)，反而逐漸在感光區(qū)累積，導(dǎo)致傳感器性能下降，尤其在重污染環(huán)境下，需要經(jīng)常人工手動(dòng)清潔維護(hù)，清洗難度較大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的是顆粒物質(zhì)量濃度傳感器及顆粒物質(zhì)量濃度檢測(cè)方法，其能有效解決感光區(qū)的積塵問(wèn)題，而且對(duì)積塵的清除也比較簡(jiǎn)單。

本發(fā)明解決技術(shù)問(wèn)題采用如下技術(shù)方案：一種顆粒物質(zhì)量濃度傳感器，其包括顆粒物檢測(cè)模組；

所述顆粒物檢測(cè)模組包括顆粒物檢測(cè)模組下殼、顆粒物檢測(cè)模組上殼、pcb板、激光器座、光陷阱結(jié)構(gòu)、感光元件、激光發(fā)生器和透風(fēng)管；

所述顆粒物檢測(cè)模組上殼固定于所述顆粒物檢測(cè)模組下殼上，并且在所述上殼和下殼之間形成有容置空間；

所述pcb板固定于所述顆粒物檢測(cè)模組下殼上，并位于所述容置空間內(nèi)，所述激光器座和光陷阱結(jié)構(gòu)固定于所述pcb板上；

所述激光器座和光陷阱結(jié)構(gòu)之間設(shè)置有固定構(gòu)件；

所述透風(fēng)管安裝于所述固定構(gòu)件內(nèi)；

所述激光器座開(kāi)設(shè)有兩個(gè)平行的通孔，兩個(gè)激光發(fā)生器分別插入所述通孔，并被固定于所述激光器座內(nèi)。

可選的，所述固定構(gòu)件為空心的筒狀結(jié)構(gòu)，在激光束穿過(guò)的所述固定構(gòu)件的兩個(gè)側(cè)壁上沿激光束方向均開(kāi)設(shè)有通孔，所述固定構(gòu)件與所述pcb板接觸的部分開(kāi)設(shè)有第一孔和第二孔，所述第一孔和第二孔分別位于兩個(gè)激光發(fā)生器的激光發(fā)射方向上；所述感光元件的數(shù)量為2個(gè)，兩個(gè)所述感光元件分別位于所述第一孔和第二孔內(nèi)；所述透風(fēng)管為空心的筒狀結(jié)構(gòu)，其尺寸與所述固定構(gòu)件的內(nèi)部尺寸相對(duì)應(yīng)，并通過(guò)將所述透風(fēng)管插入所述固定構(gòu)件的方式，使得透風(fēng)管被固定于所述固定構(gòu)件上。

可選的，所述透風(fēng)管上沿激光束方向也開(kāi)設(shè)有兩個(gè)通孔，所述透風(fēng)管的通孔內(nèi)還設(shè)置有玻璃板；所述透風(fēng)管在對(duì)應(yīng)第一孔和第二孔的位置分別開(kāi)設(shè)有第三孔和第四孔，且所述第三孔和第四孔內(nèi)分別設(shè)置有玻璃板。

可選的，靠近所述激光器座的固定構(gòu)件側(cè)壁上的通孔直徑大于激光束的直徑，靠近所述光陷阱的固定構(gòu)件側(cè)壁上的通孔的尺寸與光陷阱結(jié)構(gòu)入口面積相同。

可選的，所述顆粒物檢測(cè)模組還包括接頭，所述接頭的一端固定于所述透風(fēng)管的一端，并與所述透風(fēng)管連通，所述接頭的另一端穿過(guò)所述顆粒物檢測(cè)模組上殼的排氣孔，位于所述顆粒物檢測(cè)模組上殼外部。

可選的，所述接頭的一端形成有方形孔，所述透風(fēng)管的一端插入于所述方形孔內(nèi)，所述接頭的另一端為圓形的插入部，所述插入部中形成有圓形孔，且所述插入部的外表面上形成有環(huán)形凸起，以方便套上軟管。

可選的，所述顆粒物質(zhì)量濃度傳感器還包括風(fēng)扇模組，所述風(fēng)扇模組包括風(fēng)扇模組面殼、風(fēng)扇模組底殼和風(fēng)扇，在所述風(fēng)扇模組面殼和風(fēng)扇模組底殼之間形成有容置空間，所述風(fēng)扇設(shè)置于所述容置空間內(nèi)；所述透風(fēng)管連接接頭的一端開(kāi)設(shè)有第二排風(fēng)口，所述顆粒物檢測(cè)模組下殼上相對(duì)于所述第二排風(fēng)口的位置開(kāi)設(shè)有第一通孔，所述風(fēng)扇模組面殼上相對(duì)于所述第一通孔的位置開(kāi)設(shè)有第二通孔，所述第二通孔與所述風(fēng)扇模組面殼和風(fēng)扇模組底殼之間形成的容置空間連通。

可選的，所述風(fēng)扇模組面殼上開(kāi)設(shè)有排風(fēng)口，當(dāng)所述風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，其抽吸的空氣從所述風(fēng)扇模組面殼上開(kāi)設(shè)有排風(fēng)口排出。

本發(fā)明解決技術(shù)問(wèn)題還采用如下技術(shù)方案：一種采用顆粒物質(zhì)量濃度傳感器檢測(cè)顆粒物濃度的方法，所述顆粒物質(zhì)量濃度傳感器包括兩個(gè)激光發(fā)生器，所述兩個(gè)激光發(fā)生器為第一激光發(fā)生器和第二激光發(fā)生器，所述第一激光發(fā)生器的波長(zhǎng)為λa，第二激光發(fā)生器的波長(zhǎng)為λb，λa>λb，所述第一激光發(fā)生器針對(duì)1～100微米的顆粒物的散射光進(jìn)行探測(cè)，第二激光發(fā)生器針對(duì)0.3～5微米的顆粒物的散射光進(jìn)行探測(cè)；其包括：

第一激光發(fā)生器和第二激光發(fā)生器對(duì)彼此的狀態(tài)進(jìn)行校驗(yàn)。

本發(fā)明具有如下有益效果：本發(fā)明通過(guò)透風(fēng)管對(duì)氣流路徑、激光發(fā)生器、感光元件和光陷阱結(jié)構(gòu)所組成的感光區(qū)域進(jìn)行物理隔離，即氣流通過(guò)物理隔離的獨(dú)立通道經(jīng)過(guò)感光區(qū)，使得灰塵不會(huì)直接沉積到感光區(qū)，當(dāng)需要清洗時(shí)，可以直接清洗透風(fēng)管即可，方便了用戶操作。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的顆粒物質(zhì)量濃度傳感器的爆炸結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的顆粒物質(zhì)量濃度傳感器的爆炸結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明的顆粒物質(zhì)量濃度傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明的透風(fēng)管和接頭的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中標(biāo)記示意為：1-氣泵；2-排氣管；3-風(fēng)扇模組；4-進(jìn)氣管；5-顆粒物檢測(cè)模組；6-顆粒物檢測(cè)模組上殼；7-顆粒物檢測(cè)模組下殼；8-pcb板；9-激光器座；10-光陷阱結(jié)構(gòu)；11-激光發(fā)生器；12-透風(fēng)管；13-接頭；14-風(fēng)扇模組面殼；15-風(fēng)扇；16-風(fēng)扇模組底殼。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步闡述。

實(shí)施例1

本實(shí)施例提供了一種顆粒物質(zhì)量濃度傳感器，其包括顆粒物檢測(cè)模組和風(fēng)扇模組。

如圖1所示，所述風(fēng)扇模組可以通過(guò)螺釘固定于所述顆粒物檢測(cè)模組上。

具體地，所述顆粒物檢測(cè)模組包括顆粒物檢測(cè)模組下殼、顆粒物檢測(cè)模組上殼、pcb板、激光器座、光陷阱結(jié)構(gòu)、感光元件、透風(fēng)管和接頭。

所述顆粒物檢測(cè)模組上殼固定于所述顆粒物檢測(cè)模組下殼上，例如通過(guò)十字螺釘將所述顆粒物檢測(cè)模組上殼和顆粒物檢測(cè)模組下殼固定在一起，并且在所述顆粒物檢測(cè)模組上殼和顆粒物檢測(cè)模組下殼之間形成有容置空間。

本實(shí)施例中，所述顆粒物檢測(cè)模組下殼呈平板狀，所述顆粒物檢測(cè)模組上殼呈下端開(kāi)口的立方體狀，且在所述顆粒物檢測(cè)模組上殼內(nèi)形成容置空間，所述顆粒物檢測(cè)模組下殼封閉所述顆粒物檢測(cè)模組上殼的開(kāi)口。

所述pcb板固定于所述顆粒物檢測(cè)模組下殼上，并位于所述容置空間內(nèi)，本實(shí)施例中，所述激光器座和光陷阱結(jié)構(gòu)固定于所述pcb板上。

所述感光元件設(shè)置于所述pcb板上，并位于所述激光器座和光陷阱結(jié)構(gòu)之間，本實(shí)施例中，pcb板上可以布置控制器，以對(duì)所述感光元件捕捉的激光散射光的信息進(jìn)行處理，從而得到顆粒物質(zhì)量濃度參數(shù)；更優(yōu)選地，所述pcb板上還可以布置多種通信接口，以將所述控制器得到的顆粒物濃度數(shù)據(jù)傳遞至與所述顆粒物質(zhì)量濃度傳感器信號(hào)連接的其他設(shè)備；對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，所述pcb板上的各電路元件可以通過(guò)其掌握的本領(lǐng)域技術(shù)常識(shí)來(lái)實(shí)現(xiàn)，在此不再一一贅述。

所述激光器座開(kāi)設(shè)有兩個(gè)平行的通孔，兩個(gè)激光發(fā)生器分別插入所述通孔，并被固定于所述激光器座內(nèi)，在所述每一個(gè)激光發(fā)生器的前端分別設(shè)置有凸透鏡和光闌。

所述激光器座和光陷阱結(jié)構(gòu)之間設(shè)置有固定構(gòu)件，所述激光束的中心線與所述固定構(gòu)件的軸線垂直；而且優(yōu)選地，所述固定構(gòu)件為空心的筒狀結(jié)構(gòu)(套筒結(jié)構(gòu))，其橫截面為矩形，激光束穿過(guò)的兩個(gè)側(cè)壁均垂直于所述激光束的中心線。

為使得所述激光發(fā)生器所發(fā)射的激光能夠穿過(guò)所述固定構(gòu)件和透風(fēng)管，在激光束穿過(guò)的所述固定構(gòu)件的兩個(gè)側(cè)壁上沿激光束方向均開(kāi)設(shè)有通孔，其中，靠近所述激光器座的固定構(gòu)件側(cè)壁上的通孔直徑略大于激光束的直徑，由此形成最后一個(gè)光闌，靠近所述光陷阱結(jié)構(gòu)的固定構(gòu)件側(cè)壁上的通孔的尺寸與光陷阱入口面積相同，由此用于收集經(jīng)過(guò)聚焦后擴(kuò)散的激光。

同時(shí)，所述透風(fēng)管上沿激光束方向也開(kāi)設(shè)有兩個(gè)通孔，以使得所述激光束能夠穿過(guò)所述透風(fēng)管，本實(shí)施例中，當(dāng)所述透風(fēng)管的截面為矩形時(shí)，所述透風(fēng)管上的通孔形成在所述透風(fēng)管的兩個(gè)相對(duì)的側(cè)壁上；更優(yōu)選地，所述透風(fēng)管的通孔內(nèi)還設(shè)置有玻璃板，以通過(guò)所述玻璃板密封所述透風(fēng)管的通孔，從而使得空氣僅僅通過(guò)所述透風(fēng)管流動(dòng)。

更優(yōu)選地，所述固定構(gòu)件與所述pcb板接觸的部分開(kāi)設(shè)有第一孔和第二孔，所述第一孔和第二孔分別位于兩個(gè)激光發(fā)生器的激光發(fā)射方向上；例如所述第一孔和第二孔可以為方形孔，所述感光元件的數(shù)量為2個(gè)，分別位于所述第一孔和第二孔內(nèi)，并用于接收兩個(gè)激光發(fā)生器發(fā)出的激光在照射到顆粒物之后的散射光，以防止散射光穿過(guò)固定構(gòu)件時(shí)，造成散射光的損失。

當(dāng)所述固定構(gòu)件上開(kāi)設(shè)有通孔和方形孔時(shí)，所述固定結(jié)構(gòu)與激光器座一體注塑成型，而且，所述固定構(gòu)件、激光器座和透風(fēng)管也可以一體注塑成型，同時(shí)，所述透風(fēng)管在對(duì)應(yīng)第一孔和第二孔的位置分別開(kāi)設(shè)有第三孔和第四孔，即對(duì)應(yīng)第一孔的位置開(kāi)設(shè)有第三孔，對(duì)應(yīng)第二孔的位置開(kāi)設(shè)有第四孔，且更優(yōu)選地，所述第三孔和第四孔內(nèi)分別設(shè)置有玻璃板，以將顆粒物散射的激光通過(guò)所述第三孔和第四孔的玻璃板，被感光元件所采集。

所述透風(fēng)管安裝于所述固定構(gòu)件內(nèi)，本實(shí)施例中，所述透風(fēng)管為空心的筒狀結(jié)構(gòu)，其橫截面為矩形，其尺寸與所述固定構(gòu)件的內(nèi)部尺寸相對(duì)應(yīng)，從而在將所述透風(fēng)管插入所述固定構(gòu)件時(shí)，所述固定構(gòu)件能實(shí)現(xiàn)對(duì)所述透風(fēng)管的固定。

而且，當(dāng)所述透風(fēng)管被固定于所述固定構(gòu)件時(shí)，所述透風(fēng)管的各個(gè)側(cè)壁與與其相對(duì)應(yīng)的固定構(gòu)件的側(cè)壁相平行。

所述接頭的一端固定于所述透風(fēng)管的一端，并與所述透風(fēng)管連通，所述接頭的另一端穿過(guò)所述顆粒物檢測(cè)模組上殼的排氣孔，位于所述顆粒物檢測(cè)模組上殼外部。

所述顆粒物檢測(cè)模組上殼上開(kāi)設(shè)有進(jìn)風(fēng)口，所述進(jìn)風(fēng)口內(nèi)設(shè)置有進(jìn)風(fēng)管，所述透風(fēng)管的另一端與所述進(jìn)風(fēng)管連通，本實(shí)施例中，所述進(jìn)風(fēng)管與所述透風(fēng)管以及接頭在同一直線上。

優(yōu)選地，所述接頭的一端形成有方形孔，所述透風(fēng)管的一端插入于所述方形孔內(nèi)，所述接頭的另一端為圓形的插入部，所述插入部中形成有圓形孔，且所述插入部的外表面上形成有環(huán)形凸起，以當(dāng)將所述插入部插入于管道時(shí)，能形成穩(wěn)定的連接。

也就是說(shuō)，所述接頭包括方形部和插入部，所述方形部上開(kāi)設(shè)有方形孔，所述圓形孔與所述方形孔連通，本實(shí)施例中，所述方形部上連接插入部的側(cè)壁采用濾網(wǎng)制備，以使得潔凈空氣可以從帶有顆粒物的空氣的四周進(jìn)入，壓迫顆粒物呈近似直線路徑流過(guò)兩個(gè)激光發(fā)生器，此時(shí)，所述圓形孔與所述方形孔的軸線重合。

本實(shí)施例中，所述顆粒物質(zhì)量濃度傳感器還包括氣泵，所述氣泵通過(guò)排氣管與所述接頭連通，以在所述氣泵抽氣時(shí)，氣體通過(guò)進(jìn)風(fēng)管進(jìn)入所述透風(fēng)管內(nèi)，并在所述透風(fēng)管內(nèi)完成顆粒物的檢測(cè)，然后通過(guò)氣泵排出到大氣中。

所述風(fēng)扇模組包括風(fēng)扇模組面殼和風(fēng)扇模組底殼，所述風(fēng)扇模組底殼呈平板狀，所述風(fēng)扇模組面殼為下部開(kāi)口的立方體狀，在所述風(fēng)扇模組面殼和風(fēng)扇模組底殼之間形成有容置空間，所述風(fēng)扇設(shè)置于所述容置空間內(nèi)。

本實(shí)施例中，所述透風(fēng)管連接接頭的一端開(kāi)設(shè)有第二排風(fēng)口，所述顆粒物檢測(cè)模組下殼上相對(duì)于所述第二排風(fēng)口的位置開(kāi)設(shè)有第一通孔，所述風(fēng)扇模組面殼上相對(duì)于所述第一通孔的位置開(kāi)設(shè)有第二通孔，所述第二通孔與所述風(fēng)扇模組面殼和風(fēng)扇模組底殼之間形成的容置空間連通，即該容置空間通過(guò)第一通孔和第二通孔與所述第二排風(fēng)口連通，以當(dāng)所述風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，能夠從透風(fēng)管內(nèi)抽氣，從而通過(guò)所述進(jìn)氣管使得空氣進(jìn)入所述透風(fēng)管內(nèi)，并且從所述風(fēng)扇處向外排出。

所述風(fēng)扇模組面殼上開(kāi)設(shè)有排風(fēng)口，當(dāng)所述風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，其抽吸的空氣從所述風(fēng)扇模組面殼上開(kāi)設(shè)有排風(fēng)口排出。

更進(jìn)一步，所述透風(fēng)管內(nèi)可以涂覆納米涂層，所述納米涂層可以為北京耐高溫涂料有限公司的zs-511型涂料，通過(guò)該涂料，可以達(dá)到單個(gè)灰塵顆粒與涂層表面接觸面積減小90％，使得所述透風(fēng)管的內(nèi)部非常光滑，灰塵極難附著。這樣就令顆粒物可以充分隨氣流流走，不在感光區(qū)沉積，并且很少需要人工維護(hù)。

相比于現(xiàn)有技術(shù)中的激光粒子計(jì)數(shù)器(顆粒物質(zhì)量濃度傳感器)，即使其顆粒物不能直接積累在感光區(qū)，但由于管道長(zhǎng)而彎曲，管道內(nèi)是很容易積累灰塵的，需要經(jīng)常清理。而且這種結(jié)構(gòu)因?yàn)闅饴泛荛L(zhǎng)，不適合放在小體積的傳感器內(nèi)；但是本發(fā)明的顆粒物質(zhì)量濃度傳感器光路較短，體積較小。

本發(fā)明的顆粒物質(zhì)量濃度傳感器將氣流通道設(shè)計(jì)成較短的長(zhǎng)方體透風(fēng)管，通過(guò)接頭和激光器座上的套筒結(jié)構(gòu)固定，使得氣流可以快速通過(guò)，降低積塵率。透風(fēng)管內(nèi)壁加納米涂層，增加光滑度，使得灰塵無(wú)法附著，通過(guò)拆下接頭，可以很方便地拆下透風(fēng)管，這樣即便經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間使用需要維護(hù)時(shí)也很方便。

而且通過(guò)兩個(gè)激光發(fā)生器，能夠更精確地檢測(cè)空氣中顆粒物的質(zhì)量濃度，此時(shí)，所述兩個(gè)激光發(fā)生器為第一激光發(fā)生器和第二激光發(fā)生器，所述第一激光發(fā)生器的波長(zhǎng)為λa，第二激光發(fā)生器的波長(zhǎng)為λb，λa>λb，所述第一激光發(fā)生器針對(duì)1～100微米的顆粒物的散射光進(jìn)行探測(cè)，第二激光發(fā)生器針對(duì)0.3～5微米的顆粒物的散射光進(jìn)行探測(cè)；從而使得有效探測(cè)顆粒物范圍擴(kuò)大到0.3～100微米(原有的只有0.3～10微米)。

實(shí)施例2

本實(shí)施例提供一種采用顆粒物質(zhì)量濃度傳感器檢測(cè)顆粒物濃度的方法，所述顆粒物質(zhì)量濃度傳感器包括兩個(gè)激光發(fā)生器，所述兩個(gè)激光發(fā)生器為第一激光發(fā)生器和第二激光發(fā)生器，所述第一激光發(fā)生器的波長(zhǎng)為λa，第二激光發(fā)生器的波長(zhǎng)為λb，λa>λb，所述第一激光發(fā)生器針對(duì)1～100微米的顆粒物的散射光進(jìn)行探測(cè)，第二激光發(fā)生器針對(duì)0.3～5微米的顆粒物的散射光進(jìn)行探測(cè)；從而使得有效探測(cè)顆粒物范圍擴(kuò)大到0.3～100微米(原有的只有0.3～10微米)。

第一激光發(fā)生器和第二激光發(fā)生器對(duì)彼此的狀態(tài)進(jìn)行校驗(yàn)，具體地，對(duì)于第一激光發(fā)生器和第二激光發(fā)生器探測(cè)的重合區(qū)(1～5微米)的顆粒物濃度，在顆粒物質(zhì)量濃度傳感器初始化時(shí)，將第一激光發(fā)生器和第二激光發(fā)生器的探測(cè)結(jié)果進(jìn)行記錄和標(biāo)定，此時(shí)第一激光發(fā)生器和第二激光發(fā)生器測(cè)試的結(jié)果之間的偏差最小(正負(fù)10％之間)；如果第一激光發(fā)生器和第二激光發(fā)生器探測(cè)顆粒物重合區(qū)濃度的偏差超過(guò)正負(fù)10％，則可判斷此顆粒物質(zhì)量濃度傳感器出現(xiàn)硬件故障，并報(bào)警。

以上實(shí)施例的先后順序僅為便于描述，不代表實(shí)施例的優(yōu)劣。

最后應(yīng)說(shuō)明的是：以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。