颗粒物传感器的制作方法

本实用新型涉及颗粒物检测技术领域，具体涉及一种颗粒物传感器。

背景技术：

近些年来，随着空气污染情况日益严重，民众越来越关注身边的空气质量情况，希望自己能实时监测自己周围的空气质量，因此PM10、PM2.5等词汇经常出现在人们生活之中。PM2.5是指大气中空气动力学粒径小于2.5微米气溶胶粒子，是评价大气污染程度的关键指标之一。它能较长时间悬浮于空气中，其在空气中含量(浓度)越高，就代表空气污染越严重，对人体健康和大气环境质量的影响也就越大，通常富集As、Se、Pb、Cr等的重金属元素和PAHs、PCDD/Fs、VOCs等有机污染物，这些多为致癌物质和基因毒性诱变物质，对人体具有较大的危害。2012年联合国环境规划署公布的《全球环境展望》指出，每年有近200万的过早死亡病例与颗粒物污染有关。PM2.5粉尘颗粒的即时检测，是有效防治PM2.5污染的前提和重要保障。

目前的PM2.5检测方式有微振荡天平法。微振荡天平法可以实现自动测量，但是仪器价格昂贵，体积比较大，不适合普通个人和家庭等民用检测的需求。

技术实现要素：

本实用新型实施例提供一种颗粒物传感器，引流件设置在气流通道内，引流件占用气流通道的一部分空间，不需要在气流通道外设置预留安装空间，使得颗粒物传感器的整体体积较小，适合普通个人和家庭使用。

一方面，本实用新型实施例提出了一种颗粒物传感器，包括：壳体，具有容纳空间；压盖，设置在壳体的容纳空间内，壳体与压盖形成包括气流通道以及与气流通道相交的光路通道的避光空间，其中，气流通道包括进口以及出口；抽气组件，设置在壳体的容纳空间内，包括设置在气流通道的进口与出口之间的引流件，引流件的旋转方向由进口朝向出口，引流件在转动状态下用于将含颗粒物的气流从进口引入到气流通道，再从出口排出气流通道。

根据本实用新型实施例的一个方面，抽气组件还包括与引流件驱动连接的驱动装置。

根据本实用新型实施例的一个方面，引流件包括叶轮，驱动装置包括电机，电机包括与叶轮相连接的输出轴，输出轴的轴线与气流通道的轴线相垂直。

根据本实用新型实施例的一个方面，壳体上设置有固定支架，固定支架设置在壳体的容纳空间内。

根据本实用新型实施例的一个方面，固定支架包括侧部以及从侧部延伸出的承托部，驱动装置设置在承托部上。

根据本实用新型实施例的一个方面，颗粒物传感器还包括设置在固定支架上的光源发射器，驱动装置与光源发射器并排设置。

根据本实用新型实施例的一个方面，压盖包括主体以及从主体上延伸出的罩部，罩部与壳体共同罩住引流件。

根据本实用新型实施例的一个方面，压盖的主体背向气流通道的表面上设置有容置槽。

根据本实用新型实施例的一个方面，颗粒物传感器还包括设置在容置槽中的光电探测器，光电探测器对应于气流通道以及光路通道相交的区域设置。

根据本实用新型实施例的一个方面，引流件的旋转轴线与气流通道的轴线相交，引流件沿旋转轴线的直径最大的纵截面形状与气流通道垂直所述轴线的横截面形状相同。

本实用新型实施例提供的颗粒物传感器，由于包括设置在气流通道内部的引流件，且引流件的旋转方向由进口朝向出口，因此，引流件转动时，可以使得外界气流流经气流通道。还由于引流件设置在气流通道的内部，引流件占用气流通道的一部分空间，不需要在气流通道外设置预留安装空间，从而使得由叶轮和气流通道组成的结构更加的紧凑，进而使得颗粒物传感器的整体更加紧凑。

附图说明

下面将参考附图来描述本实用新型示例性实施例的特征、优点和技术效果。

图1是本实用新型颗粒物传感器一实施例的分解结构示意图。

图2是图1所示颗粒物传感器的另一视角的分解结构示意图。

图3是图1所示颗粒物传感器的壳体结构示意图。

图4是图1所示颗粒物传感器的压盖结构示意图。

图5是图1所示颗粒物传感器的光源发射器、抽气组件及壳体的装配状态示意图。

图6是图1所示颗粒物传感器的光源发射器、抽气组件、壳体及压盖的装配状态示意图。

图7是图1所示颗粒物传感器的整体装配状态示意图。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本实用新型的原理，但不能用来限制本实用新型的范围，即本实用新型不限于所描述的实施例。

图1、图2示意性地显示了本实用新型的颗粒物传感器10的不同角度的分体结构。

本实用新型实施例的颗粒物传感器10，用于对外界环境中的颗粒物的浓度或者颗粒物自身粒径的大小进行检测。如图1所示，颗粒物传感器10包括壳体11、压盖13、叶轮15、电机17、光源发射器19、电路板23以及盖体(图未示)。壳体11与盖体一并收纳压盖13、叶轮15、电机17、光源发射器19及电路板23。

请参阅图3，图3是壳体11的结构示意图。如图3所示，壳体11为具有弧形底部的长条状凹槽结构体且长条状凹槽结构体的两端均具有与该长条状凹槽结构体的横截面相匹配的侧壁。底部与侧壁定义一容纳空间100。容纳空间100内形成有与弧形底部相连接的框架结构110，包括多边形的第一格构结构1101、第二格构结构1102、第三格构结构1103、第四格构结构1104及承托部117。第一格构结构1101、第二格构结构1102、第三格构结构1103及第四格构结构1104依序相连且相邻的格构结构共边设置，承托部117由第四格构结构1104的一侧边(图未标)向容纳空间100延伸形成。

第一格构结构1101界定一第一凹部115，用于形成光陷阱。第二格构结构1102界定一第一凹槽111。第一格构结构1101与第二格构结构1102共用的边上设置有第二凹槽114。第二格构结构1102与第三格构结构1103共用的边上也设置有第二凹槽114。壳体11上设置有与第一凹槽111相连通的进口112和出口113。

图4示意性地显示了压盖13朝向壳体11一侧的结构。

请一并参阅图1和图4，图4是压盖13的结构示意图。压盖13为具有预定厚度的多边形结构体，其形状与上述壳体11的第一格构结构1101、第二格构结构1102和第三格构结构1103连接在一起形成的框架结构的形状相匹配。压盖13包括主体138和罩部139。主体138包括相邻设置的第一侧边1381和第二侧边1382。罩部139由第二侧边1382远离该第二侧边1382的方向延伸形成。压盖13具有在压盖13的厚度方向上相对的第一表面1383与第二表面1384。主体138上在第一表面1383上由该第一表面1383向第二表面1384方向凹陷的容置槽135，在容置槽135的底部还进一步设置有贯穿第二表面1384的通孔137。压盖13包括设置在第二表面1384上的第三凹槽131、设置在第二表面1384上的第二凹部132以及设置在第一侧边1381上的第四凹槽133。

壳体11与压盖13扣合形成包括气流通道以及与气流通道相交的光路通道的避光空间。

气流通道是由壳体11上设置的第一凹槽111(如图1所示)与压盖13上设置的第三凹槽131(如图4所示)拼合形成的贯穿颗粒物传感器10的通道。气流通道的截面可以是圆形、矩形或者六边形。形成气流通道的壳体11的第一凹槽111和压盖13的第三凹槽131并不仅限于对称分布，也可以是壳体11上的第一凹槽111的截面积小于压盖13上的第三凹槽131的截面积，或者，壳体11上的第一凹槽111的截面积大于压盖13上的第三凹槽131的截面积，只要保证壳体11的第一凹槽111和压盖13的第三凹槽131可以形成贯穿于颗粒物传感器10的气流通道即可。

如图2、图3所示，气流通道包括进口112和出口113。进口112和出口113设置在壳体11上。外部气流从进口112进入气流通道，从出口113排出气流通道，从而气流贯穿颗粒物传感器10。优选地，进口112与出口113为圆孔，且同轴设置。

本实用新型实施例包括用于将外部气流从进口112抽进气流通道并从出口113排出气流通道的抽气组件。抽气组件设置在壳体11的容纳空间100内。抽气组件包括引流件。引流件的旋转方向由进口112朝向出口113。引流件在转动状态下，可以将含颗粒物的气流从进口112引入气流通道，从出口113排出气流通道。

如图1、图5所示，本实用新型实施例的引流件包括叶轮15。叶轮15设置在压盖13和壳体11形成的气流通道内，位于进口112和出口113之间。叶轮15的旋转方向从进口112朝向出口113。叶轮15的旋转轴线与气流通道的轴线相交，叶轮15沿其旋转轴线的直径最大的纵截面形状与气流通道垂直其轴线的横截面形状相同。这里的叶轮15沿其旋转轴线的直径最大的纵截面与气流通道垂直其轴线的横截面位于同一平面。叶轮15的外表面与压盖13以及壳体11之间形成有间隙且叶轮15的外表面任何一点到压盖13以及壳体11之间的间距相同，保证通过叶轮15的气流的稳定性。优选地，叶轮15的旋转轴线与气流通道的轴线相互垂直。

叶轮15沿自身旋转轴线的纵截面的截面形状与气流通道的横截面的截面形状相同，使得叶轮15与形成气流通道的第一凹槽111和第三凹槽131的表面之间形成有间隙。因此，当叶轮15转动时，气流在叶轮15的驱动下，可以从进口112进入气流通道中并平稳地通过叶轮15与第一凹槽111和第三凹槽131之间的间隙后再从出口113排出，保证了气流可以以恒定速率通过气流通道，同时，保证叶轮15不与第一凹槽111和第三凹槽131表面发生接触，从而叶轮15可以在气流通道内正常旋转。

可选地，叶轮15设置在靠近进口112的位置，容易将气流从进口112引入气流通道。

本实用新型的抽气组件还包括与引流件驱动连接的驱动装置。驱动装置设置在气流通道的外部。

如图6所示，本实用新型实施例的驱动装置包括电机17。电机17的输出轴伸入到气流通道内部并与叶轮15固定连接。通过调节电机17的转速可以控制叶轮15的转速，进而可以控制气流在单位时间内流过气流通道的体积，方便对流经气流通道的不同流动速率状态下的气流进行检测。进一步地，如图1所示，电机17的输出轴的轴线与气流通道的轴线相互垂直。电机17的输出轴的轴线与叶轮15的旋转轴线同轴重合。

可选地，本实用新型实施例的驱动装置包括电机17以及与电机17驱动连接的传动机构，叶轮15与传动机构的动力输出部驱动连接。

如图3、图4所示，光路通道是由壳体11上设置的第二凹槽114与压盖13上设置的第四凹槽133拼合形成的通道。光路通道的截面可以是圆形、矩形或者六边形。形成光路通道的壳体11的第二凹槽114和压盖13的第四凹槽133和并不仅限于对称分布，也可以是壳体11上的第二凹槽114的截面积小于压盖13上的第四凹槽133的截面积，或者，壳体11上的第二凹槽114的截面积大于压盖13上的第四凹槽133的截面积，只要保证压盖13与壳体11的第二凹槽114和第四凹槽133可以形成贯穿于颗粒物传感器10的光路通道即可。优选地，光路通道与气流通道的截面积形状相同，尺寸相同。

气流通道与光路通道相交形成通道重叠区。优选地，气流通道与光路通道相互垂直设置。

光路通道的一端设置有光源发射器19。光源发射器19在工作状态下，可以向光路通道内发射光波。当气流从气流通道中通过时，光波可以照射到流到通道重叠区的气流中包含的颗粒物而发生散射。未照射到颗粒物发生散射的光波继续沿光路通道传播并最终穿出光路通道。

可选地，在光路通道的另一端设置有光吸收装置，用于将穿出光路通道的光波吸收掉。光吸收装置包括光陷阱或者光吸收器。本实用新型实施例的光源发射器19包括激光发射器。激光发射器设置在光路通道的一端。激光发射器产生的激光能量高，传播性能好，抗干扰能力强。

本实用新型实施例的颗粒物传感器10还包括用于接收气流通道中颗粒物对光波的散射的光信号的接收器21。接收器21与通道重叠区相对地设置。光源发射器19发射出的光波在通道重叠区照射到气流通道中的颗粒物时，光波会发生散射，散射后的光波会被接收器21接收到。接收器21可以将接收到的光信号转化成电信号，并将该电信号输出。可选地，接收器21包括光电探测器。光电探测器包括硅光电二极管。

本实用新型实施例的颗粒物传感器10还包括与抽气组件、光源发射器19以及接收器21电性连接的电路板23。电路板23可以向光源发射器19发送第一控制信号，用于控制光源发射器19的开启或关闭。电路板23也可以向抽气组件发送第二控制信号，用于控制电机17的启动、停止或者转动速率。电路板23可以接收接收器21发出的电信号并放大该电信号，进而对电信号进行分析处理并输出处理后的数据。

如图1、图7所示，电路板23上还设置有传输模块231。传输模块231包括蓝牙模块或者WIFI模块，便于将处理后的数据通过蓝牙模块或者WIFI模块发送到电脑端或者手机端。

本实用新型实施例的颗粒物传感器10还包括与电路板23电性连接的显示器(图中未示出)。显示器显示电路板23输出的数据。

如图6所示，压盖13设置在电路板23和壳体11之间。压盖13背向壳体11的表面上设置有容置槽135。该容置槽135用于容纳接收器21。容置槽135的底部上还设置有通孔137。通孔137与通道重叠区相对。被颗粒物散射出的光波可以通过该通孔137并到达接收器21。可选地，接收器21设置在电路板23朝向压盖13的表面上。电路板23与压盖13组装后，电路板23朝向压盖13的表面与压盖13朝向电路板23的表面相贴合，从而电路板23与压盖13组装后的整体结构更加紧凑，也可以使得颗粒物传感器10的整体结构更加紧凑，缩小了颗粒物传感器10的整体体积。

如图2、图6所示，本实用新型实施例的压盖13包括主体138以及从主体138上延伸出的罩部139。主体138包括设置有容置槽135的基部以及从基部上延伸出的侧部。罩部139设置在侧部上并背向侧部延伸。主体138和罩部139上分别设置有形成气流通道的第三凹槽131。主体138上设置有形成光路通道的第四凹槽133。可选地，主体138上还设置有形成光陷阱的第二凹部132。该第二凹部132与形成光路通道的第四凹槽133相连通。罩部139与壳体11共同罩住叶轮15。罩部139与壳体11之间形成有供驱动装置的动力输出部穿过的通道。

如图3所示，壳体11上设置有形成气流通道的壁部。壁部上背离壳体11的表面上设置有形成光路通道的第二凹槽114。在光路通道的一侧的壳体11上设置有用于形成光陷阱的第一凹部115，另一侧设置有用于安装光源发射器19的固定支架116。固定支架116包括支承光源发射器19的支承面以及从支承面上同侧延伸出的两个侧部。两个侧部可以对光源发射器19形成限位。在朝向叶轮15的侧部上延伸出用于承托驱动装置的承托部117。驱动装置安装在承托部117上后，驱动装置与安装在固定支架116上的光源发射器19并排设置。这样，光源发射器19与驱动装置排布合理，结构紧凑，进而可以使得颗粒物传感器10的整体结构更加紧凑，缩小颗粒物传感器10的整体结构。本实施例中，电机17安装在固定支架116上。

固定支架116的侧部上远离壳体11的端面高于壁部上远离壳体11的端面，从而侧部与壁部之间形成台阶状结构。当将压盖13安装到壳体11的过程中，侧部高于壁部的部分可以对压盖13进行定位并引导压盖13准确地安装到壳体11上。

容纳空间100包括开口。颗粒物传感器10包括盖合该开口的盖体。壳体11的侧部上设置有至少一组从底部朝向开口延伸的卡接板118。电路板23上设置有与卡接板118相配合的卡槽。在安装电路板23时，将电路板23上的卡槽对准壳体11上的卡接板118，然后将电路板23从开口处推进到壳体11内。电路板23安装到位后，由于电路板23受到卡接板118的限位，使得电路板23固定在壳体11内，并与壳体11的相对位置保持不变，从而保证电路板23的位置稳定性。由于卡接板118可以对电路板23起到导引作用，从而当电路板23被推进壳体11内并朝向压盖13移动时，电路板23上的接收器21可以自动对准压盖13上的容置槽135，提升了电路板23与压盖13组装工作的便捷性。

本实用新型实施例的颗粒物传感器10的工作方式如下：

1)启动激光发射器，向光路通道中发射激光光束，预热一定时间。

2)启动电机17，驱动叶轮15转动，气流通道内形成负压，外部环境中的气流从进口112进入气流通道并最终从出口113排出；

可选地，在该步骤中调节电机17的转速，使其转速保持在恒定速率，进而使得气流通道中的气流保持恒定流速。

3)激光光束照射到通道重叠区的颗粒物而发生散射，光电探测器接收到激光光束的散射的光信号时，将光信号转换成电信号发送至电路板23。

4)电路板23对接收到的电信号进行放大和模/数转换，分析处理放大后的电信号，获得气流中颗粒物的监测结果。

5)显示器输出监测结果。

在3)中，未被散射的激光光束穿过光路通道后进入光陷阱。

本实用新型实施例所提供的颗粒物传感器10可以监测PM0.3、PM0.5、PM1、PM2.5、PM5以及PM10等多种直径的颗粒物。

本实用新型实施例的颗粒物传感器10，包括用于产生光波的光源发射器19、接收光信号的接收器21以及用于处理数据信号的电路板23。当颗粒物进入气流通道并经过气流通道和光路通道的通道重叠区时，光源发射器19发射的光波可以照射到颗粒物上并被颗粒物散射。与通道重叠区相对设置的接收器21可以接收到被颗粒物散射的光波，并将该光信号转换成电信号发送到电路板23。电路板23包括微处理器。微处理器对接收到的电信号进行放大。微处理器对放大后的电信号进行分析处理并输出监测结果。用户可以实时获得测量结果，使用便捷。另外，引流件设置在气流通道内，自身体积小，占用空间小，也使得气流通道与引流件构造成的结构更加紧凑。进一步地，由于与引流件驱动连接的驱动装置与光源发射器19并排设置，因此使得光源发射器19、抽气组件以及构成气流通道和光路通道的压盖13和壳体11的整体结构更加紧凑，颗粒物传感器10的整体小型化，提升了颗粒物传感器10的便携性。

虽然已经参考优选实施例对本实用新型进行了描述，但在不脱离本实用新型的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。