一种力敏油烟浓度传感器的制造方法
【专利摘要】一种力敏油烟浓度传感器，主要包括：固定端、弹性悬臂梁、电阻应变片、悬臂梁受力端、测量电路、油烟防护罩、悬挂在悬臂梁受力端的油烟吸附刷；其中油烟吸附刷成本低廉、易于更换，能有效将待测量油烟浓度转化为力敏传感器悬臂梁受力端的单位时间内的拉力增大值，通过力敏传感器将该拉力信号转换为电信号，可以实时、方便地监测油烟浓度；油烟防护罩能有效避免油烟对传感器敏感部位的粘附，保证测量结果的可靠性、仪器性能的稳定性；本发明的力敏油烟浓度传感器，结构简单、测量结果准确、能实现油烟浓度的在线监测。
【专利说明】一种力敏油烟浓度传感器
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种力敏传感器，特别涉及一种基于力敏传感的油烟浓度传感器。
【背景技术】
[0002]餐饮业在烹饪过程中产生大量的油烟是造成城市空气污染的主要来源。其排放的大气污染物主要为气、液和固三相组成的气溶胶，其中含有食用油及食品在高温下的挥发物，食用油及食品的氧化、裂解、水解而形成的醛类、酮类、链烷类和链烯类、多环芳烃等产物，成分极为复杂。油烟液固相颗粒物的粒径一般小于?ο μ m，粘着性强，大部分不溶于水，极性小。随着各研究机构对厨房油烟研究的深入，厨房油烟对人体的危害越来越引起人们的广泛关注。
[0003]随着人们生活水平的提高，物质的丰富，餐饮行业得到了快速的发展，但随之而来的餐饮业油烟排放对环境造成的污染，扰民遭到的投诉也引起越来越多的关注，成为了环境监管的新问题，因此加强对餐饮业油烟排放的监管已非常迫切。国家环境保护总局颁布的GB18483-2001《饮食业油烟排放标准(试行)》附录A中规定的油烟采样及分析方法为现场不锈钢金属滤筒采样，实验室红外分光光度法分析(简称国标法)。国标法样品需带回实验室分析，监测周期长、费用高、步骤繁琐、现场测试条件要求高，常常是执法人员来到现场，“案发地”已经改颜换貌难以取证了，难以满足餐饮业油烟监督检查和现场执法监测的需要。另外，由于城市餐饮店数量多、覆盖面广、污染源分散，难以有足够的人力和物力实行监管。因此亟需实时、准确获取油烟浓度且适用于烟道恶劣环境的新型油烟监测装置，可方便地将数据接入环保监管网络，真正实现对油烟污染快速反应、有的放矢地进行高效率的监管，实现从人防到技防的转变，可大大提高环保监管的反应速度和效率。另外，现有基于烟尘监测的各种技术和手段因无法适应粘附性高的油烟污染，而无法适用于油烟监测，无法解决油烟粘附造成的测量误差和仪器寿命短的问题。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种能有效解决上述问题，能准确在线获取油烟浓度、抗污染、寿命长、性能可靠、适用于烟道恶劣环境的油烟浓度传感器。
[0005]本发明的技术方案如下:
一种力敏油烟浓度传感器，主要包括:固定端、弹性悬臂梁、电阻应变片、悬臂梁受力端、测量电路、油烟防护罩、悬挂在悬臂梁受力端的油烟吸附刷；
其进一步的方案为:所述的油烟保护罩，其下表面油烟吸附刷悬挂处开有小孔；
其进一步的方案为:所述的电阻应变片为四片相同的金属或半导体应变片，组成全桥惠斯通电桥测量电路；
其进一步的方案为:所述的弹性悬臂梁为金属或陶瓷悬臂梁； 其进一步的方案为:所述的弹性悬臂梁优选为三角板形；
其进一步的方案为:所述的油烟吸附刷包括多层分布的刷毛、刷柄和悬挂孔； 其进一步的方案为:所述的油烟吸附刷材质优选为玻璃纤维或醋酸纤维素；
其进一步的方案为:所述的四片电阻应变片，其中两片成90度角粘贴于所述的弹性悬臂梁上表面，另两片成90度角粘贴于所述的弹性悬臂梁下表面。
[0006]本发明的力敏油烟浓度传感器，油烟浓度检测原理为:如图1所示，传感器主要包括固定端7、弹性悬臂梁5、电阻应变片1、2、3和4、悬臂梁受力端8、测量电路6、油烟保护罩10、悬挂于悬臂梁受力端8上的油烟吸附刷9 ;其中电阻应变片能将弹性悬臂梁上的应力变化转换为自身电阻的变化，当受力端的受力大小发生变化时，弹性悬臂梁发生形变，从而带动粘贴于悬臂梁上下表面的电阻应变片发生不同的形变，因为电阻应变片材料的电阻与其电阻率以及它的几何尺寸(长度和截面积)有关，故不同的形变导致电阻应变片的电阻发生不同程度的变化。而全桥力敏传感器是将四片相同的电阻应变片分别粘贴在弹性悬臂梁的上下两表面适当的位置，组成全桥惠斯通测量电路，如图2所示。当供桥端电压Utl恒定时，输出端的电压AU的大小与受力端的受力大小成正比。当悬臂梁的受力端悬挂有油烟吸附刷，当油烟吸附刷处于油烟通道中时，由于油烟的吸附，质量增大，使悬臂梁产生形变，梁的形变使四个电阻值发生变化，把应力的变化转化为电阻的变化，从而引起电桥的输出电压AU发生变化，而受力端的受力增加值与单位时间内的油烟浓度成正比，通过CPU进行数据处理，即可由AU的变化获得准确的油烟浓度。
[0007]本发明的有益效果为:本发明的力敏油烟浓度传感器，其中油烟吸附刷造价便宜、易于更换，能有效地将待测量油烟浓度转化为力敏传感器悬臂梁受力端的单位时间内的拉力增大值，通过力敏传感器将该拉力信号转换为电信号，因此可以实时、方便地监测油烟浓度；油烟防护罩能有效避免油烟对传感器敏感部位的粘附，保证测量结果的可靠性、仪器性能的稳定性；本发明的力敏油烟浓度传感器，可以在线监测，实时获取油烟浓度，能方便地将数据传给上位机，结构简单，测量结果准确。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1为本发明实施例1的力敏油烟浓度传感器结构示意图。
[0009]图2为全桥力敏传感器测量电路示意图。
[0010]图3为本发明实施例1的力敏油烟浓度传感器立体图(正面，俯视)。
[0011]图4为本发明实施例1的力敏油烟浓度传感器立体图(正面，仰视)。
[0012]图5为本发明实施例1的力敏油烟浓度传感器立体图(侧面，俯视)。
[0013]图6为本发明实施例1的力敏油烟浓度传感器立体图(侧面，仰视)。
[0014]图7为本发明实施例1的力敏油烟浓度传感器油烟吸附刷立体图。
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图与【具体实施方式】对本发明作进一步详细描述:
实施例1
本实施例为本发明一种力敏油烟浓度传感器的结构。如图1、图3、图4、图5和图6所示力敏油烟浓度传感器，主要包括:固定端7、弹性悬臂梁5、电阻应变片1、2、3和4、悬臂梁受力端8、测量电路6、油烟防护罩10、悬挂于悬臂梁受力端8上的油烟吸附刷9 ;油烟吸附刷9通过悬挂线12与受力端8相连，油烟吸附刷更换方便；所述的油烟防护罩10，其下表面油烟吸附刷9悬挂处开有小孔11 ;油烟防护罩10能有效避免油烟对传感器敏感部位的粘附，保证测量结果的可靠性、仪器性能的稳定性；油烟吸附刷造价便宜、易于更换，能有效将待测量油烟浓度转化为力敏传感器悬臂梁受力端的单位时间内的拉力增大值，通过力敏传感器将该拉力信号转换为电信号，因此可以实时、方便地监测油烟浓度；所述的电阻应变片1、2、3和4为相同的金属或半导体应变片，组成全桥惠斯通电桥测量电路6 ;弹性悬臂梁5为等腰三角板型，三角板的基底连在固定端7上，三角板的顶部为受力端8，所述的电阻应变片I和2成90度角粘贴于弹性悬臂梁5的上表面，所述的电阻应变片3和4成90度角粘贴于弹性悬臂梁5的下表面；电阻应变片这样的分布，更有利于传感弹性悬臂梁的形变；油烟防护罩10将所述的测量电路6、电阻应变片1、2、3、4、悬臂梁受力端8包围保护，使其不受油烟的粘附污染，保证测量结果的准确性；所述的悬臂梁受力端8上悬挂有油烟吸附刷9 ;所述的油烟保护罩10，其下表面油烟吸附刷9悬挂处开有小孔11 ;当油烟吸附刷处于油烟通道中时，由于油烟的吸附，质量增大，使悬臂梁产生形变，梁的形变使四个电阻应变片1、2、3、4的电阻值发生变化，把应力的变化转化为电阻的变化，从而引起电桥的输出电压Λ U发生变化，通过测量电路6得到输出电压AU的变化值，又由于受力端的受力增加值与单位时间内的油烟浓度成正比，通过CPU进行数据处理，即可由Λ U的变化获得准确的油烟浓度，从而实现利用力敏传感器的原理进行油烟浓度的测量，能够有效地进行非电量的电测量，可以实时监测油烟的浓度。
[0016]实施例2
本实施例为本发明一种力敏油烟浓度传感器中油烟吸附刷9的结构。如图7所示，本发明一种力敏油烟浓度传感器中油烟吸附刷9，主要包括:多层环形均匀分布的刷毛9-1，刷柄9-2和悬挂孔9-3，悬挂线12通过悬挂孔9-3将油烟吸附刷9悬挂在悬臂梁受力端8上。
[0017]实施例3
本实施例为实施例1和实施例2所述力敏油烟浓度传感器的测试结果与国标法结果对t匕，见表I。进一步地，所述电阻应变片为陶瓷应变片，所述油烟吸附刷刷毛为玻璃纤维。由表I结果可知:本发明力敏油烟浓度传感方法所得结果与国标法相比较，结果可靠、没有显著性差异。
[0018]表I
【权利要求】
1.一种力敏油烟浓度传感器，主要包括:固定端、弹性悬臂梁、电阻应变片、悬臂梁受力端、测量电路、油烟防护罩、悬挂在悬臂梁受力端的油烟吸附刷。
2.根据权利要求1所述的一种力敏油烟浓度传感器，其特征在于:所述的油烟防护罩的下表面油烟吸附刷悬挂处开有小孔。
3.根据权利要求1所述的一种力敏油烟浓度传感器，其特征在于:所述的电阻应变片为四片相同的金属或半导体应变片，组成全桥惠斯通电桥测量电路。
4.根据权利要求1所述的一种力敏油烟浓度传感器，其特征在于:所述的弹性悬臂梁为金属或陶瓷悬臂梁。
5.根据权利要求1所述的一种力敏油烟浓度传感器，其特征在于:所述的弹性悬臂梁优选为三角板形。
6.根据权利要求1所述的一种力敏油烟浓度传感器，其特征在于:所述的油烟吸附刷包括多层分布的刷毛、刷柄和悬挂孔。
7.根据权利要求1所述的一种力敏油烟浓度传感器，其特征在于:所述的油烟吸附刷材质优选为玻璃纤维或醋酸纤维素。
8.根据权利要求3所述的四片相同的电阻应变片，其特征在于:其中两片电阻应变片成90度角粘贴于所述的弹性悬臂梁上表面，另两片电阻应变片成90度角粘贴于所述的弹性悬臂梁下表面。
【文档编号】G01N27/12GK103995027SQ201410244192
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年6月4日 优先权日:2014年6月4日
【发明者】顾文秀, 邹路易, 杨光东, 刘世伟, 卢先领, 徐升, 吴志江 申请人:江南大学