颗粒物浓度检测装置的制作方法

本发明涉及环境监控设备技术领域，尤其涉及一种颗粒物浓度检测装置。

背景技术：

“十三五”规划进一步强调建设环境友好型社会，对清洁燃煤、低污染燃烧等技术发展的需求持续增长。相关研究表明：机动车、燃煤等高温燃烧源产生的颗粒物是大气环境中一次源颗粒物的主要来源。燃烧源产生的颗粒物微小，如发动机排放颗粒物浓度峰值粒径小于50纳米。其中，细颗粒物(pm2.5)，尤其是直径小于100纳米的超细颗粒物(pm0.1)对环境和健康的危害很大，且在人体呼吸道中的沉积率高于50％，且越是细小的颗粒物越能深入呼吸道末梢，甚至可以穿透人体肺泡进入血液，引起哮喘、肺癌和心血管疾病等。

现有技术中，颗粒物(以纳米级颗粒物为例)浓度检测方法主要有两种，一是通过凝结核粒子计数器将纳米级颗粒物长大到微米级，再利用光学粒子计数器计量，但该方法的系统复杂，体积庞大，且工作温度限制较大；二是通过静电计将颗粒物荷电后测量计数，但由于荷电分布存在一定不确定性，使得在高温下静电计难以正常工作。

因此，采用现在的颗粒物浓度检测方法，使得颗粒物浓度的检测复杂度较高，从而导致颗粒物浓度的检测效率不高。

技术实现要素：

本发明提供一种颗粒物浓度检测装置，以提高颗粒物浓度的检测效率。

本发明实施例提供一种颗粒物浓度检测装置，包括：

进气管、压电传感器及控制单元，其中，所述进气管的第一端与所述压电传感器的连通；所述压电传感器与所述控制单元连接；

所述进气管用于将待检测气体输送至所述压电传感器的内腔；所述压电传感器用于在所述待检测气体的颗粒物的撞击下，产生压电信号，并向所述控制单元发送所述压电信号；所述控制单元，用于检测输入所述压电传感器的待检测气体的流量，并根据所述待检测气体的流量和所述压电信号产生的脉冲频率确定所述待检测气体中的颗粒物的浓度。

在本发明一实施例中，所述压电传感器内设置有压电效应层，所述压电效应层中的两个相对应面上涂覆有金属层，形成电极。

在本发明一实施例中，还包括：

出气管，所述出气管的第一端与所述压电传感器连通，且与所述进气管的第一端的夹角为第一预设角度，所述第一预设角度大于等于60度且小于等于120度。

在本发明一实施例中，所述进气管的第一端与所述压电传感器连通的开口为第一开口，所述出气管的第一端与所述压电传感器连通的开口为第二开口，所述第一开口与所述第二开口为同一开口。

在本发明一实施例中，所述第一开口位于所述压电传感器的侧壁的中间位置，且所述压电传感器与所述出气管的夹角为第二预设角度，所述第二预设角度大于等于30度且小于等于45度。

在本发明一实施例中，还包括：

孔板部件，所述孔板部件设置在所述出气管上，且所述孔板部件的两端分别设置有压力传感器。

在本发明一实施例中，还包括：

高效过滤器，所述高效过滤器设置在所述出气管上。

在本发明一实施例中，还包括：

温度传感器，所述度传感器设置在所述压电传感器内，所述温度传感器用于检测所述压电传感器内腔中待检测气体的温度值，并将所述温度值传输至所述控制单元，以使所述控制单元根据所述温度值控制所述压电传感器的温度。

在本发明一实施例中，还包括：

保温套，所述保温套包裹在所述压电传感器的外表面，且所述保温套的外表面覆盖有绝缘材料。

在本发明一实施例中，还包括：

泵，所述泵设置在所述出气管上，所述泵用于将所述进气管中的所述待检测气体输送至所述压电传感器的内腔。

本发明实施例提供的颗粒物浓度检测装置，通过进气管将待检测气体输送至压电传感器的内腔，使得压电传感器在待检测气体的颗粒物的撞击下，产生压电信号，并将该压电信号发送至控制单元，从而使得控制单元在检测输入压电传感器的待检测气体的流量之后，可以根据待检测气体的流量和压电信号产生的脉冲频率确定待检测气体中的颗粒物的浓度，降低了颗粒物浓度的检测复杂度，从而提高了颗粒物浓度的检测效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种颗粒物浓度检测装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的另一种颗粒物浓度检测装置的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的再一种颗粒物浓度检测装置的结构示意图。

附图标记说明：

10：颗粒物浓度检测装置；

101：进气管；

102：压电传感器；

1021：压电效应层；

1022：温度传感器；

103：控制单元；

104：出气管；

1041：孔板部件；

10411：压力传感器；

1042：高效过滤器；

1043：泵。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例，例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

需要说明的是，下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。

图1为本发明实施例提供的一种颗粒物浓度检测装置10的结构示意图，当然，本发明实施例只是以图1为例进行说明，但并不代表本发明仅局限于此。请参见图1所示，该颗粒物浓度检测装置10可以包括：

进气管101、压电传感器102及控制单元103，其中，进气管101的第一端与压电传感器102的连通；压电传感器102与控制单元103连接。

进气管101用于将待检测气体输送至压电传感器102的内腔；压电传感器102用于在待检测气体的颗粒物的撞击下，产生压电信号，并向控制单元103发送压电信号；控制单元103，用于检测输入压电传感器102的待检测气体的流量，并根据待检测气体的流量和压电信号产生的脉冲频率确定待检测气体中的颗粒物的浓度。

在实际应用过程中，检测待检测气体的颗粒物浓度时，可以先通过进气管101将待检测气体输送至压电传感器102的内腔，使得压电传感器102在待检测气体的颗粒物的撞击下，产生压电信号，并将该压电信号发送至控制单元103，从而使得控制单元103在检测输入压电传感器102的待检测气体的流量之后，可以根据待检测气体的流量和压电信号产生的脉冲频率确定待检测气体中的颗粒物的浓度，降低了颗粒物浓度的检测复杂度，从而提高了颗粒物浓度的检测效率。

基于图1对应的实施例，在图1对应的实施例的基础上，进一步地，请参见图2所示，图2为本发明实施例提供的另一种颗粒物浓度检测装置10的结构示意图，请参见图2所示，该颗粒物浓度检测装置10还可以包括：

压电传感器102内设置有压电效应层1021，压电效应层1021中的两个相对应面上涂覆有金属层，形成电极。

其中，金属层可以为金层，可以为银层，也可以为铜层，当然，也可以为其他金属层，具体可以根据实际需要进行设置，在此本发明不做具体限制。示例的，在本发明实施例中，该金属层为金层。

在本发明实施例中，通过在压电传感器102内设置有压电效应层1021，且在该压电效应层1021中的两个相对应面上涂覆有金属层，形成电极，其目的在于：当待检测气体的颗粒物撞击在电极上时，压电传感器102的谐振频率发生变化，当待检测气体的颗粒物离开电极时，谐振频率变回固有频率，从而产生由谐振频率的变化带来的压电信号，并将该压电信号传输至控制单元103，以使控制单元103根据输入压电传感器102的待检测气体的流量压电信号产生的脉冲频率确定待检测气体中的颗粒物的浓度。

可选的，该颗粒物浓度检测装置10还包括：

出气管104，出气管104的第一端与压电传感器102连通，且与进气管101的第一端的夹角为第一预设角度，第一预设角度大于等于60度且小于等于120度。

在本发明实施例中，通过设置出气管104，其目的在于：可以使得待检测气体通过该出气管104流出该颗粒物浓度检测装置10。此外，通过将出气管104的第一端与进气管101的第一端的夹角设置为60度至120度的任一值，其目的在于：可以使得待检测气体中的颗粒物在撞击到压电传感器102的电极之后，可以较好地进入出气管104，进而从出气管104流出。在本发明实施例中，第一预设角度为90度，当然，本发明实施例只是以第一预设角度为90度为例进行说明，但并不代表本发明仅局限于此。

可选的，进气管101的第一端与压电传感器102连通的开口为第一开口，出气管104的第一端与压电传感器102连通的开口为第二开口，第一开口与第二开口为同一开口。

在本发明实施例中，通过将第一开口与第二开口设置为同一开口，其目的在于：可以使得待检测气体通过第一开口进入到压电传感器102的内腔，并在冲击内腔中的电极之后，可以直接通过第二开口直接进入到出气管104中，以避免颗粒物滞留在压电传感器102的内腔中。

可选的，第一开口位于压电传感器102的侧壁的中间位置，且压电传感器102与出气管104的夹角为第二预设角度，第二预设角度大于等于30度且小于等于45度。

示例的，在本发明实施例中，第二预设角度为45度，当然，本发明实施例只是以第二预设角度为45度为例进行说明，但并不代表本发明仅局限于此。

进一步地，请参见图3所示，图3为本发明实施例提供的再一种颗粒物浓度检测装置10的结构示意图，该颗粒物浓度检测装置10还可以包括：

孔板部件1041，孔板部件1041设置在出气管104上，且孔板部件1041的两端分别设置有压力传感器10411。

在本发明实施例中，通过在出气管104上设置孔板部件1041，其目的在于：可以通过孔板部件1041两端的压力传感器10411的压力值计算压差，并根据压差监测该颗粒物浓度检测装置10中的待检测气体的流量是否发生变化，从而控制待检测气体的流量，使得该颗粒物浓度检测装置10中的待检测气体的流量处于稳定值。

可选的，该颗粒物浓度检测装置10还可以包括：高效过滤器1042，高效过滤器1042设置在出气管104上。

在本发明实施例中，通过在出气管104上设置高效过滤器1042，其目的在于：可以使得待检测气体在通过出气管104流出颗粒物浓度检测装置10时，通过该高效过滤器1042对待检测气体的颗粒物进行过滤，从而降低了环境污染。

可选的，该颗粒物浓度检测装置10还可以包括：温度传感器1022，度传感器设置在压电传感器102内，温度传感器1022用于检测压电传感器102内腔中待检测气体的温度值，并将温度值传输至控制单元103，以使控制单元103根据温度值控制压电传感器102的温度。进一步地，该颗粒物浓度检测装置10还可以包括：保温套，保温套包裹在压电传感器102的外表面，且保温套的外表面覆盖有绝缘材料。

示例的，该温度传感器1022可以为热电偶温度传感器1022，当然，也可以为其他类型的温度传感器1022，具体可以根据实际需要进行设置，在此，本发明实施例只是以热电偶温度传感器1022为例进行说明，但并不代表本发明仅局限于此。

在本发明实施例中，通过设置温度传感器1022，其目的在于：当待检测气体的温度较高时，为了防止待检测气体中的挥发性物质冷凝，可以通过传感器检测待检测气体的温度值，并将温度值传输至控制单元103，以使控制单元103根据温度值控制压电传感器102的温度，例如，可以将压电传感器102加热到某一温度(如250℃)，此外，通过在压电传感器102外表面包覆保温套，可以有效地减少散热损失，并保证压电传感器102内部温度尽量均匀。

可选的，该颗粒物浓度检测装置10还可以包括：泵1043，泵1043设置在出气管104上，泵1043用于将进气管101中的待检测气体输送至压电传感器102的内腔。

需要说明的是，在本发明实施例中，控制单元103可以通过外部通信单元(如串口通信等)与下位机(如屏幕、操控平台等)以及上位机(如pc等)进行通信。下位机或这上位机中编有程序，可对颗粒物浓度检测装置10各项参数进行显示以及设置，同时可实现颗粒物浓度连续测量，并实时以数字和变化图谱的形式显示，在此，本发明不做具体论述。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：rom、ram、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。