基于CCD感光器件的雾霾浓度传感器的制作方法

本发明涉及雾霾浓度传感器，尤其涉及一种基于CCD感光器件的雾霾浓度传感器，属于大气环境监测技术领域。

背景技术：

近年来，随着我国社会经济的快速发展和工业化的进程，大气污染现象日益加重，尤其是城市建设、房地产开发、混凝土生产、钢铁业制造、汽车尾气排放、冬季房屋取暖和少数农村无组织焚烧秸秆和废弃生物质，使大气污染日趋严重，严重影响了人们的身体健康和生活质量，有时还不断因雾霾天气造成交通事故，为此，关于雾霾的测量与控制已成为当今的热门话题，许多研究人员不断研制雾霾测量工具，试图测量雾霾浓度，对大气污染进行治理，常见雾霾浓度测量主要通过测量气体的通量、不同粒径颗粒的吸收程度，比如用激光的吸收衰减方法或者是利用光的散射来进行检测，但现有的技术有的生产成本较高，不利普及，有的测量精度有限，误差较大，有的体积较大，不方便携带。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种制作成本较低、测量精度较高、便于携带的基于CCD感光器件的雾霾浓度传感器。

本发明所要解决的技术问题是通过以下技术方案实现的：基于CCD感光器件的雾霾浓度传感器，包括固体激光器(1)、宽束激光束(2)、准直限束光阑(3)、狭窄激光束(4)、气流与光束相交区(5)、气流喷嘴(6)、进气管(7)、吸收光阑(8)、光陷阱(9)、吸光层(10)、凸透镜(11)、CCD感光器件(12)、遮光罩(13)、出气管(14)、白色底板(15)和光路(16)；

固体激光器(1)、宽束激光束(2)、准直限束光阑(3)、狭窄激光束(4)、气流与光束相交区(5)、吸收光阑(8)、光陷阱(9)和吸光层(10)构成光路机构，凸透镜(11)、CCD感光器件(12)、遮光罩(13)和光路(16)构成测量机构，气流喷嘴(6)、进气管(7)和出气管(14)构成雾霾气流机构；

固体激光器(1)发出的宽束激光束(2)前进光路上设有准直限束光阑(3)、气流与光束相交区(5)、吸收光阑(8)、光陷阱(9)和吸光层(10)，宽束激光束(2)经准直限束光阑(3)后变成狭窄激光束(4)照向气流与光束相交区(5)，从气流与光束相交区(5)出来的狭窄激光束(4)经过吸收光阑(8)后进入光陷阱(9)由吸光层(10)吸收，固体激光器(1)的工作电压为3V，波长为532nm，绿色，宽束激光束(2)的横截面为圆形，直径为1mm，狭窄激光束(4)的横截面为长方形，长为0.8mm，高为0.6mm，光陷阱(9)内部进行发黑磨砂处理；

气流与光束相交区(5)位于准直限束光阑(3)和吸收光阑(8)之间正中位置，气流与光束相交区(5)上方设有白色底板(15)，下方设有凸透镜(11)、CCD感光器件(12)和遮光罩(13)，气流与光束相交区(5)中的雾霾浓度与粒子经凸透镜(11)聚焦后倒立清晰成像在CCD感光器件(12)上，白色底板(15)模糊倒立成像在CCD感光器件(12)上，遮光罩(13)内外侧面全部进行发黑磨砂处理，遮光罩(13)遮挡和吸收杂散光线；

气流与光束相交区(5)两侧设有进气管(7)和出气管(14)，进气管(7)和出气管(14)靠近气流与光束相交区(5)处设有气流喷嘴(6)，气流喷嘴(6)的喷口呈长方形，尺寸为1.5×0.6mm，气流喷嘴(6)的俯视图截面呈梯形，梯形的底边长为3mm，进气管(7)和出气管(14)两者气流喷嘴(6)相距2mm，进气管(7)和出气管(14)采用铝合金材质，其内外侧面全部进行发黑磨砂处理；

根据CCD感光器件(12)成像的色度、亮度、频谱和细节分析出雾霾情况，色度基色为绿色时气流与光束相交区(5)的气流是以霾为主，此时亮度越亮，霾浓度越小，亮度越暗，霾浓度越大，色度基色中参有白色时气流与光束相交区(5)的气流是以雾为主，此时亮度越亮，雾浓度越小，亮度越暗，雾浓度越大。

由于采用上述技术方案，本发明所具有的优点和积极效果是：本传感器具有制作成本较低、测量精度较高、便于携带、操作简单、稳定性好和测量速度快等特点，可广泛应用于大气环境测量以及轻工业生产。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，本发明有如下2幅附图：

图1是本发明的主体结构图；

图2是本发明主体结构移除白色底板后的俯视图。

附图中所标各数字分别表示如下：

1.固体激光器，2.宽束激光束，3.准直限束光阑，4.狭窄激光束，5.气流与光束相交区，6.气流喷嘴，7.进气管，8.吸收光阑，9.光陷阱，10.吸光层，11.凸透镜，12.CCD感光器件，13.遮光罩，14.出气管，15.白色底板，16.光路。

具体实施方式

1.根据图1和图2，基于CCD感光器件的雾霾浓度传感器，包括固体激光器(1)、宽束激光束(2)、准直限束光阑(3)、狭窄激光束(4)、气流与光束相交区(5)、气流喷嘴(6)、进气管(7)、吸收光阑(8)、光陷阱(9)、吸光层(10)、凸透镜(11)、CCD感光器件(12)、遮光罩(13)、出气管(14)、白色底板(15)和光路(16)。

2.固体激光器(1)、宽束激光束(2)、准直限束光阑(3)、狭窄激光束(4)、气流与光束相交区(5)、吸收光阑(8)、光陷阱(9)和吸光层(10)构成光路机构，凸透镜(11)、CCD感光器件(12)、遮光罩(13)和光路(16)构成测量机构，气流喷嘴(6)、进气管(7)和出气管(14)构成雾霾气流机构。

3.固体激光器(1)发出的宽束激光束(2)前进光路上设有准直限束光阑(3)、气流与光束相交区(5)、吸收光阑(8)、光陷阱(9)和吸光层(10)，宽束激光束(2)经准直限束光阑(3)后变成狭窄激光束(4)照向气流与光束相交区(5)，从气流与光束相交区(5)出来的狭窄激光束(4)经过吸收光阑(8)后进入光陷阱(9)由吸光层(10)吸收，固体激光器(1)的工作电压为3V，波长为532nm，绿色，宽束激光束(2)的横截面为圆形，直径为1mm，狭窄激光束(4)的横截面为长方形，长为0.8mm，高为0.6mm，光陷阱(9)内部进行发黑磨砂处理。

4.气流与光束相交区(5)位于准直限束光阑(3)和吸收光阑(8)之间正中位置，气流与光束相交区(5)上方设有白色底板(15)，下方设有凸透镜(11)、CCD感光器件(12)和遮光罩(13)，气流与光束相交区(5)中的雾霾浓度与粒子经凸透镜(11)聚焦后倒立清晰成像在CCD感光器件(12)上，白色底板(15)模糊倒立成像在CCD感光器件(12)上，遮光罩(13)内外侧面全部进行发黑磨砂处理，遮光罩(13)遮挡和吸收杂散光线。

5.气流与光束相交区(5)两侧设有进气管(7)和出气管(14)，进气管(7)和出气管(14)靠近气流与光束相交区(5)处设有气流喷嘴(6)，气流喷嘴(6)的喷口呈长方形，尺寸为1.5×0.6mm，气流喷嘴(6)的俯视图截面呈梯形，梯形的底边长为3mm，进气管(7)和出气管(14)两者气流 喷嘴(6)相距2mm，进气管(7)和出气管(14)采用铝合金材质，其内外侧面全部进行发黑磨砂处理。

6.根据CCD感光器件(12)成像的色度、亮度、频谱和细节分析出雾霾情况，色度基色为绿色时气流与光束相交区(5)的气流是以霾为主，此时亮度越亮，霾浓度越小，亮度越暗，霾浓度越大，色度基色中参有白色时气流与光束相交区(5)的气流是以雾为主，此时亮度越亮，雾浓度越小，亮度越暗，雾浓度越大。