一种光散射式气溶胶浓度测量仪的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种光散射式气溶胶浓度测量仪，包括设于壳体内的Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区、Ⅳ区、Ⅴ区和Ⅵ区，设于壳体表面的出气口、进气口、USB接口和液晶显示屏。本实用新型所述的光散射式气溶胶浓度测量仪用于测量区域环境中气溶胶颗粒物粒子数和质量浓度，并且可在液晶显示屏上实时显示或通过无线、USB输出，用户可通过电脑或手机客户端接收测量数据，因此全程操作十分简便；此外，所述测量仪测量精度高，功能齐全。
【专利说明】
_种光散射式气溶胶浓度测量仪
技术领域
[0001]本实用新型属于空气中气溶胶检测领域，涉及气溶胶检测装置，尤其涉及一种高精度多功能的光散射式气溶胶浓度测量仪。
【背景技术】
[0002]气溶胶颗粒物存在于日常生产生活的各个方面，天空中的云、雾、尘埃，工业上和运输业上用的锅炉和各种发动机未燃尽的燃料所形成的烟等都是气溶胶的具体实例。随着社会的发展，大气中的气溶胶颗粒物越来越多，人类活动不仅直接向大气排放大量粒子，更严重的是向大气排放大量的S02，S02在大气中通过化学反应逐渐转化成硫酸盐粒子形成二次气溶胶。气溶胶颗粒物增多最主要的表现形式就是雾霾，高浓度的气溶胶可以降低大气的能见度而影响城市的正常生活;微米级的气溶胶粒子严重危害人的呼吸系统并引起各种呼吸道疾病。因此，许多应用领域对气溶胶浓度检测的需求更为迫切，目前的气溶胶浓度检测方法大多存在测量精度不高、功能单一等缺陷。
【发明内容】
[0003]解决的技术问题:为了克服现有技术中的缺陷，获得一种精度高、功能齐全且操作简便的气溶胶检测装置，本实用新型提供了一种光散射式气溶胶浓度测量仪。
[0004]技术方案:一种光散射式气溶胶浓度测量仪，包括设于壳体内的I区、π区、m区、IV区、V区和VI区，设于壳体表面的出气口、进气口、USB接口和液晶显示屏;所述I区内设有气溶胶浓度传感器和光电传感器，其中气溶胶浓度传感器内设有光源和光敏区；所述Π区内设有滤波放大电路，由I /V转换电路、滤波电路、TL082放大器组成;所述m区内设有模数转换器;所述IV区内设有ARM处理器和继电器;所述V区内设有电源;所述VI区内设有流量计和气栗;其中气溶胶浓度传感器、光电传感器、滤波放大电路、模数转换器和ARM处理器顺次连接，且均连接到电源，ARM处理器通过继电器与电源相连;所述气溶胶浓度传感器与进气口之间设有滤网，且气溶胶浓度传感器、流量计、气栗和出气口顺次连接。
[0005]所述壳体为金属材质，全面覆盖保护传感器，使其免于外力的破坏，起到保护作用，同时屏蔽外界的电磁干扰。所述滤网可选择性过滤不同粒径的气溶胶颗粒物，实现多粒径测量气溶胶颗粒物的浓度。所述流量计和气栗可以控制气溶胶颗粒物的流速和流量。
[0006]优选的，所述光电传感器为GP1S50传感器，该传感器具有低功耗、高灵敏度等特性。
[0007]优选的，所述模数转换器AD9656转换器，该转换器具有低功耗、转换速率快、单电源供电等特性。
[0008]优选的，所述ARM处理器采用STM32F103芯片，该处理器具有低功耗，实时性能出色等特性。
[0009]优选的，所述继电器为HK41OOF继电器，该继电器具有寿命高、可靠等特性。
[0010]有益效果:本实用新型所述的光散射式气溶胶浓度测量仪用于测量区域环境中气溶胶颗粒物粒子数和质量浓度，并且可在液晶显示屏上实时显示或通过无线、USB输出，用户可通过电脑或手机客户端接收测量数据，因此全程操作十分简便;此外，所述测量仪测量精度高，功能齐全。
【附图说明】
[0011 ]图1是光散射式气溶胶浓度测量仪的系统结构图；
[0012]图2是光散射式气溶胶浓度测量仪的外观结构图；
[0013]其中I为气溶胶传感器，2为光电传感器，3为滤波放大电路，4为模数转换器，5为ARM处理器，6为继电器，7为出气口，8为进气口，9为USB接口，10为液晶显示屏，11为滤网，12为光源，13为光敏区，14为流量计，15为气栗，16为电源，17为壳体。
【具体实施方式】
[0014]以下实施例进一步说明本发明的内容，但不应理解为对本发明的限制。在不背离本发明精神和实质的情况下，对本发明方法、步骤或条件所作的修改和替换，均属于本发明的范围。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。
[0015]实施例1
[0016]如图2所示，光散射式气溶胶浓度测量仪包括设于壳体17内的I区、Π区、m区、IV区、V区和VI区，设于壳体17表面的出气口7、进气口8、USB接口9和液晶显示屏10。如图1所示，光散射式气溶胶浓度测量仪的I区内设有气溶胶浓度传感器I和光电传感器2，其中气溶胶浓度传感器I内设有光源12和光敏区13;所述Π区内设有滤波放大电路3，由I/V转换电路、滤波电路、TL082放大器组成;所述ΙΠ区内设有模数转换器4;所述IV区内设有ARM处理器5和继电器6;所述V区内设有电源16;所述VI区内设有流量计14和气栗15;其中气溶胶浓度传感器1、光电传感器2、滤波放大电路3、模数转换器4和ARM处理器5顺次连接，且均连接到电源16，ARM处理器5通过继电器6与电源16相连;所述气溶胶浓度传感器I与进气口 8之间设有滤网11，且气溶胶浓度传感器1、流量计14、气栗15和出气口 7顺次连接。
[0017]构成上述光散射式气溶胶浓度测量仪的一些部件在工作时会产生极大的电磁干扰，影响到传感器对微压的测量精度，因此本实用新型采用分区设计与布局，各功能模块屏蔽隔离，数据传输线与信号控制线分组连接的设计方案来解决电磁干扰对传感器的影响。
[0018]所述滤网11可选择性过滤PM0.5、PM1.5、PM2.5、PM10，以实现多粒径测量气溶胶颗粒物浓度。
[0019 ]所述光敏区13提高了气溶胶传感器I对光信号的敏感度，使测量结果更精确。
[0020]Π区中的滤波放大电路3前端的光电传感器2得到光电流信号先经I/V转换电路变为电压信号，TL082放大器具有低噪声、高增益、转换速率快等特性，可以提高系统精度，能满足放大电路对器件的高性能要求。
[0021]m区中的模数转换器4包括了 16位模数转换器AD9656，模数转换器4共有四个通道，选择四个比较点。选用的AD9656转换器具有低功耗、转换快，可达到125MSPS、可单电源供电等特点，该转换器无需外部基准源或驱动器件即可满足许多需求。每一路通道电位都会设置比较点甄别电压，对前端得到的放大电压值即气溶胶颗粒物进行标定，并设置以下四个粒径通道:0.65μπι、I.65μπι、2.65μπι、10.0Oym0
[0022]IV区为ARM处理器5和继电器6工作区域，其中包括了32位嵌入式单片机STM32F103和继电器HK4100FJTM32F103具有低功耗、实时性能出色等特点。继电器6连接ARM处理器5与电源16，可通过控制ARM处理器5通断电来控制其工作与否。测量所得结果通过前面板的液晶显示屏10显示出来，还可以通过无线输出和USB接口9输出，用户可在PC或手机客户端接收测量数据。
[0023]USB接口 9可以作为充电接口和输出端，其通过线缆与ARM处理器5、电源16相连。
[0024]本实用新型是基于Mie散射理论的，一定体积的采样气体通过气溶胶浓度传感器I，输出的光电流信号经过光电传感器2得到对应的电压值，电压信号与气溶胶颗粒物的尺寸大小有关，此电压值通过模数转换器4的四个通道时，可以根据电压的大小通过不同的通道，各个脉冲的幅值对应于粒子的粒径大小，信号脉冲幅度对应于粒径分布。在已知被测气溶胶颗粒物的密度，便可通过ARM处理器5处理得知气溶胶颗粒物的质量浓度，不仅可以实时显示，还可以通过无线发送和USB输出。
【主权项】
1.一种光散射式气溶胶浓度测量仪，其特征在于，包括设于壳体(17)内的I区、π区、m区、IV区、V区和VI区，设于壳体(17)表面的出气口(7)、进气口(8)、USB接口(9)和液晶显示屏(10);所述I区内设有气溶胶浓度传感器(I)和光电传感器(2)，其中气溶胶浓度传感器(I)内设有光源(12)和光敏区(13);所述Π区内设有滤波放大电路(3)，由I/V转换电路、滤波电路、TL082放大器组成;所述ΙΠ区内设有模数转换器(4);所述IV区内设有ARM处理器(5)和继电器(6);所述V区内设有电源(16);所述VI区内设有流量计(14)和气栗(15);其中气溶胶浓度传感器(I)、光电传感器(2)、滤波放大电路(3)、模数转换器(4)和ARM处理器(5)顺次连接，且均连接到电源(16)，ARM处理器(5)通过继电器(6)与电源(16)相连;所述气溶胶浓度传感器(I)与进气口(8)之间设有滤网(11)，且气溶胶浓度传感器(I)、流量计(14)、气栗(15)和出气口(7)顺次连接。2.根据权利要求1所述的一种光散射式气溶胶浓度测量仪，其特征在于，所述光电传感器(2)为GP1S50传感器。3.根据权利要求1所述的一种光散射式气溶胶浓度测量仪，其特征在于，所述模数转换器(4)AD9656转换器。4.根据权利要求1所述的一种光散射式气溶胶浓度测量仪，其特征在于，所述ARM处理器(5)采用STM32F103芯片。5.根据权利要求1所述的一种光散射式气溶胶浓度测量仪，其特征在于，所述继电器(6)为HK4100F继电器。
【文档编号】G01N15/06GK205538575SQ201620330792
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年4月19日
【发明人】顾芳, 汪程, 张加宏, 刘毅, 冒晓莉
【申请人】南京信息工程大学