用于检测空气中的颗粒物的传感器及检测设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种用于检测空气中的颗粒物的传感器，特别是涉及用于检测空气中的细颗粒物，例如PM2.5的传感器。
【背景技术】
[0002]随着科技的进步，生活水平的提高，人们对健康问题越发关注。其中就包括人们对污染防范的意识逐渐加强，越来越关注所居住环境的污染问题。空气污染作为一个不可被忽视的较为严重污染情况，也日益受到更多关注。相应地，可用于检测空气中的颗粒物，特别是细颗粒物，例如PM2.5的含量的传感器炙手可热。
[0003]目前，人们获得环境中的空气质量数据，例如PM2.5浓度数据的途径主要有两个。一是，国家环保部门定期发布的空气质量报告，其更新的周期最短为1小时，具体信息及数据可以通过相关网站获取，或通过手机APP查询。二是，市场上有很多可以实时检测空气质量的设备，通常可用于家庭或办公区的室内空气质量检测。
[0004]其中，第一种途径的缺点在于非实时性和非实地性，数据所反映的仅仅是空气采样地点当时、当地的空气质量，不足以代表使用者所在位置处的实时的空气质量。因此仅能用于参考，尤其是对于北京这样的大城市，局部的空气质量受很多因素的影响，这种劣势就更显突出。第二种途径，即各种商用的空气检查装置，存在体积和重量大、大不便于携带，以及检测精度不高等缺陷。
[0005]此外，中国实用新型专利CN204044033U公开了一种用于检测空气中的颗粒物的装置及包括该装置的可穿戴设备。其中所述用于检测空气中的颗粒物的装置主要包括:由硅基材料制成的上部部分和下部部分；形成在上述上、下部部分之间的测量室；以及至少一个发光元件和至少一个感光元件。其中，所述测量室包括互相平行的上、下表面，以及相对所述上、下表面倾斜的侧表面。并且所述发光元件设置在所述测量室中且包括具有发射口的第一侧面，所述发射口用于沿着平行于所述上表面且朝着所述侧表面的方向发射光。所述感光元件也位于所述测量室中，且邻近所述发光元件的第二侧面而设置，所述第二侧面与所述第一侧面相对。
[0006]上述装置解决了传统技术中空气检测设备体积大、不便于携带等缺点。然而根据上述装置的结构可以看到，其结构较为复杂，构成测量室的各表面之间需要具有一定的位置及相对倾斜关系。且发光元件及感光元件在测量室中位置的设定也有较为严格要求，否则将影响到测量结果的精度。
[0007]鉴于以上情况，有必要提出一种结构简单、易于制造，且体积小、功耗低、精度高的用于检测空气中颗粒物的传感器及其制造方法。
【实用新型内容】
[0008]本实用新型正是针对以上问题所提出。根据本实用新型的第一方面，提供一种用于检测空气中的颗粒物的传感器，所述传感器包括:上部分，在其里侧上设置有颗粒筛选器，以及分别轴对称地设置多个光源腔和多个探测腔，以及形成在其上的贯穿的、分别作为待测空气进入和排出的进气口和出气口 ；以及面对上部分的所述里侧固定到上部分的下部分，该下部分的里侧上形成有电路，以及在对应于所述光源腔和探测腔的范围内，在其里侧分别轴对称地设置多个发光元件和多个光检测元件；其中所述轴为进气口中心与出气口中心连线形成的轴。
[0009]根据本实用新型的具有以上结构的传感器，由于相对于进气口和出气口的中心连线，轴对称地设置多个发光元件，以及多个光检测元件，使得传感器对待测空气形成的气流的检测不受传感器的倾斜、位置变化以及空气流动方式等因素的影响。且由于取对称位置的多个检测输出的平均值作为最终检测结果，使得检测精度进一步提高。进一步地，当采用对称组的检测元件时，当其中一组元件损坏，另一组仍可继续工作，从而提高了检测设备的鲁棒性。
[0010]优选地，本实用新型采用“虚拟”颗粒筛选器，即所述颗粒筛选器包括:第一通道，其为待测空气从进气口进入后首先经过的初始通道，经过该第一通道的待测空气形成的气流获得一预定流速；第二通道，其为所述轴对称地形成在第一通道和所述多个探测腔之间的多个通道；以及第三通道，其为形成在第一通道与出气口之间的通道。
[0011]采用该种筛选方式，无需设置特定孔径的筛网进行筛选，从而避免了使用筛网进行筛选时，大颗粒物会在筛网的网眼处堆积，长时间使用发生堵塞，需要定期更换筛网等缺陷。取得了简化传感器结构、节约制造成本等有益效果。
[0012]本实用新型的传感器，优选进一步包括:入射光准直器，其为以所述轴对称的方式形成在所述光源腔与探测腔之间通道，用于对发光元件发出的光进行准直，以便进一步提高检测精度。
[0013]为使得待测空气的流速达到测量需要，或根据所检测颗粒物的大小设置相应的空气流速，本实用新型的传感器优选进一步包括，气流发生装置，用于在所述传感器内形成气流。
[0014]为提高待测空气在传感器内的流速，从而满足测量需要，根据本实用新型的传感器，优选所述进气口的大小小于出气口。
[0015]根据本实用新型的第二方面，提供一种用于检测空气中的颗粒物的检测设备，其包括根据本实用新型第一方面所述的传感器，以及驱动电路，用于对多个光检测元件输出的信号进行运算，取其平均值作为检测结果。
[0016]为便于检测结果的展示和获取，根据本实用新型第二方面的所述检测设备，其特征在于还包括显示设备，用于显示所述检测结果。
[0017]根据本实用新型所述的检测设备，其可以是可穿戴设备。即所述传感器适合制造随身可穿戴的空气质量检测装置，也适合集成到可穿戴电子设备，如智能手机、手表、手环等。
[0018]根据本实用新型的第三方面，提供一种制造根据本实用新型第一方面的所述传感器的方法，所述方法包括:形成上部分的步骤，以氧化硅薄膜为掩模对硅基板进行刻蚀，得到形成在所述上部分的所述里侧的结构，以及贯穿的进气口和出气口 ；形成下部分的步骤:在以氧化硅薄膜为掩模对沉积了金属薄膜的硅基板进行刻蚀，得到形成在所述下部分的所述里侧的结构，以及所需电路；发光元件以及光检测元件固定步骤:将作为发光元件的光源芯片和作为光检测元件的光线探测器芯片固定到下部分的所述里侧；以及上部分和下部分粘合步骤:将所述上、下部分以里侧面对并对准的方式将两者粘合在一起。
[0019]根据本实用新型的具有以上结构的传感器的制造方法，由于所述传感器具有轴对称的结构，因此，制造工艺简单，降低了对制造精度的要求，从而降低了制造成本。
[0020]以下结合附图以及本实用新型的优选实施方式，对本实用新型的传感器及其制造方法，以及包含该传感器的检测设备做进一步具体描述，本实用新型的优点将进一步明确。
【附图说明】
[0021]此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，其用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。
[0022]图1是根据本实用新型一优选实施例的应用了传感器的检测系统的系统结构示意图。
[0023]图2是根据本实用新型一优选实施例的传感器及电路结构图。
[0024]图3是根据本实用新型一优选实施例传感器上、下部分的平面结构示意图；图3(a)为上部分的结构示意图；图3(b)为下部分的结构示意图。
[0025]图4是根据本实用新型一优选实施例的传感器制造方法的流程图。
【具体实施方式】
[0026]为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型的具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。需要指出的是，显然，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
[0027]首先结合图1说明应用了本实用新型的传感器的空气颗粒物检测设备的构成示意图。如图所示，所述检测设备包括传感器1，及其驱动电路2，以及必要的情况下可连接用以显示相关检测数据或信息的显示设备3。其中，传感器1用于检测空气中的具有预定大小的颗粒物，例如PM2.5，其