颗粒物浓度检测设备、方法及空气处理装置与流程

本发明涉及空气检测领域，具体涉及一种颗粒物浓度检测设备、方法及空气处理装置。

背景技术：

目前市场上的普通空气颗粒物传感器具有一个负压出风部，一个入风口，仅能实现一种环境的空气中细颗粒物测量。但在一些新的应用领域中，例如新风设备、车载净化器等领域中，有对两个隔离的环境，例如净化环境和自然环境两个环境进行检测的需求，现有的空气颗粒物传感器无法实现对两个不同环境的检测，不能很好的满足需求。

技术实现要素：

本发明的实施例提供一种颗粒物浓度检测设备、方法及空气处理装置，用以对不同环境的空气中的颗粒物进行检测。

为达到上述目的，本发明的实施例一方面提供一种颗粒物浓度检测设备，包括主体，主体内设有检测风道和风道控制装置，检测风道中设有光电检测器和抽风机构，主体还设有第一进风部、第二进风部、第一出风部和第二出风部；第一进风部和第二进风部分别通过风道控制装置与检测风道的进风端相连接，第一出风部和第二出风部分别通过风道控制装置与检测风道的出风端相连接；风道控制装置用于选择控制第一进风部和第二进风部中的一个与进风端相连通，以及用于选择控制第一出风部和第二出风部中的一个与出风端相连通。

可选地，风道控制装置为一个二位六通阀。

可选地，风道控制装置包括第一二位三通阀和第二二位三通阀，其中第一二位三通阀连接第一进风部、第二进风部和进风端；第二二位三通阀连接第一出风部、第二出风部和出风端。

可选地，二位六通阀为电磁阀或液压阀。

可选地，第一二位三通阀和第二二位三通阀为电磁阀或液压阀。

可选地，还包括测量电路、驱动电路、信号输出电路和处理器；测量电路、驱动电路和信号输出电路均与处理器相连接；测量电路与光电检测器相连接，用于获取光电检测器的检测信号；驱动电路与光电检测器、风道控制装置和抽风机构分别连接，并根据处理器的控制信号控制光电检测器、风道控制装置和抽风机构；处理器用于根据检测信号生成检测结果，并向驱动电路发送光电检测器、风道控制装置和抽风机构的控制信号；信号输出电路用于输出检测结果。

可选地，第一进风部和/或第二进风部设有过滤装置、加热装置和干燥装置中的至少一种。

本发明实施例第二方面提供一种空气处理设备，采用了前述的颗粒物浓度检测设备

本发明实施例第三方面提供一种颗粒物浓度检测方法，采用前述的颗粒物浓度检测设备，检测方法包括以下步骤：将第一进风部与进风端相连通，将第一出风部与出风端相连通，从光电检测器获取第一检测信号；或者将第二进风部与进风端相连通，将第二出风部与出风端相连通，从所述光电检测器获取第二检测信号。

本发明实施例提供的颗粒物浓度检测设备及空气处理装置能够实现对不同环境的空气中的颗粒物进行检测，在对某一环境检测过程中，环境空气从环境中被吸入颗粒物浓度检测设备，经过检测后再流回到环境中，不会与其他环境的空气发生混流。由于进气出气处于同一个压强和颗粒物环境，无混流现象，可防止因颗粒物浓度检测设备的进风部和出风部处于不同的环境，因颗粒物浓度不同、气流不同或者压差不同导致的混流和测量不精确问题，实现了对两个不同环境的空气的精确测量，操作方便，成本低。

本发明实施例提供的颗粒物浓度检测方法，通过切换不同的进风部和出风部，分别利用光电检测器进行颗粒物的检测，可以获得不同环境的准确的颗粒物数值，测量精度高，操作方便。

附图说明

图1为本发明实施例的颗粒物浓度检测设备的示意图；

图2和图3为本发明实施例的颗粒物浓度检测设备的另一种实现方式的示意图；

图4为本发明实施例的颗粒物浓度检测设备的电路结构示意图；

图5为本发明实施例的颗粒物浓度检测方法的流程图。

附图标号说明：

11、第一进风部；12、第二进风部；21、第一出风部；22、第二出风部；3、风道控制装置；31、阀芯；32、第一二位三通阀；33、第二二位三通阀；3a、第一进风接口；3b、第二进风接口；3d、第一出风接口；3c、第一检测接口；3e、第二出风接口；3f、第二检测接口；100、颗粒物浓度检测设备；200、第一环境；300、第二环境；4、检测风道；5、光电检测器；6、抽风机构；71、光电检测器驱动电路；72、抽风机构驱动电路；73、风道控制装置驱动电路；8、测量电路；9、处理器；10、信号输出电路10。

具体实施方式

提供参考附图的以下说明来帮助全面理解由权利要求及其等价物限定的本公开的各种实施例。其包括各种特定细节来帮助理解，但是它们应当仅仅被认为是示意性的。因此，本领域普通技术人员将认识到，可以对这里描述的各种实施例做出各种改变或修改，而不会脱离本公开的范围和精神。此外，为了清楚和简明，将省略对公知功能和结构的描述。

应当理解，单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数形式，除非上下文明确指出并非如此。因此，例如，对“一个组件表面”的指代也包括对一个或多个这样的表面的指代。

当在这里使用时，术语“包括”和/或“包括”指定所公开的功能、操作或组件的存在，但是不排除存在或添加一个或多个其他功能、操作或组件。进一步应当理解，当在本说明书中使用时，术语“包括”和/或“具有”指定所阐述的特征、整数、操作、元件和/或组件的存在，但是不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、操作、元件和/或组件和/或其组。

当在这里使用时，术语“和/或”包括一个或多个前述列出项的任何和全部组合。例如，“a或b”可以包括a、或包括b、或包括a和b。

当在这里所使用时，诸如“第一”、“第二”等的序数可以修饰各种实施例的各种组件，但是不限制这些组件。例如，这些术语不限制组件的次序和/或重要性。这些术语仅仅用于将一个组件与另一个组件相区分。例如，第一用户设备与第二用户设备是彼此不同的用户设备。例如，第一组件可以被指示为第二组件，并且反之亦然，而不会脱离本公开的范围。

当一个组件被“连接到”另一个组件时，该组件可以被直接连接或耦接到另一个组件，或者其间可以插入其他组件(或多个)。相反，当一个组件被“直接连接到”另一个组件时，其间不可以插入居间组件。

实施例一

如图1所示，实施例一提供了一种颗粒物浓度检测设备100，包括主体，主体内设有检测风道4和风道控制装置3，检测风道4中设有光电检测器5和抽风机构6，主体还设有第一进风部11、第二进风部12、第一出风部21和第二出风部22；第一进风部11和第二进风部12分别通过风道控制装置3与检测风道4的进风端相连接，第一出风部21和第二出风部22分别通过风道控制装置3与检测风道4的出风端相连接；风道控制装置3用于选择控制第一进风部11和第二进风部12中的一个与进风端相连通，以及用于选择控制第一出风部21和第二出风部22中的一个与出风端相连通。

本实施例的颗粒物浓度检测设备100，分别设有两个进风部、两个出风部，两个进风部和两个出风部分别通过风道控制装置3与检测风道4相连接，风道控制装置3可以选择将第一进风部11和第二进风部12中的一个与进风端相连通，以及用于选择控制第一出风部21和第二出风部22中的一个与出风端相连通，这样可将第一进风部11、第一出风部21与第一环境200相连通，第二进风部12、第二出风部22与第二环境300相连通，通过风道控制装置3选择光电检测器5检测来自第一环境200的空气或者来自第二环境300的空气，实现了一个颗粒物浓度检测设备100检测两个环境。

可选地，检测风道4为弧形通道结构，可以有效防止积尘的产生。可选地，如图1中所示，进风部沿水平方向延伸，空气经大致水平方向进入后，经过弧形的检测管道，转为沿大致竖直方向流动。

具体地，在需要检测第一环境200时，风道控制装置3将第一进风部11与进风端相连通，将第一出风部21与出风端相连通，第一进风部11和第一出风部21可通过连接管路连接第一环境200。开启抽风机构6，在抽风机构6作用下，第一环境200的空气经第一进风部11进入到检测风道4中，光电检测器5检测空气中的颗粒物浓度，然后空气经第一出风部21回到第一环境200中，在这过程中，第一环境200的空气从第一环境200中被吸入颗粒物浓度检测设备100，经过检测后再流回到第一环境200中，不会与其他环境，例如第二环境300的空气发生混流。对第二环境300的检测与对第一环境200的检测原理相同，不同之处在于风道控制装置3控制将第二进风部12与进风端相连通，将第二出风部22与出风端相连通。

由于进气出气处于同一个压强和颗粒物环境，无混流现象，可防止因颗粒物浓度检测设备100的进风部和出风部处于不同的环境，因颗粒物浓度不同、气流不同或者压差不同导致的混流和测量不精确问题，实现了对两个不同环境的空气的精确测量，操作方便，成本低。

进一步地，如图1中所示，风道控制装置3可采用二位六通阀。具体地，该二位六通阀具有第一进风接口3a、第二进风接口3b、第一出风接口3d、第一检测接口3c、第二出风接口3e和第二检测接口3f共计六个接口；第一进风接口3a通过第一进风部11与第一环境200相连通；第一出风接口3d通过第一出风部21与第一环境200相连通，第二进风接口3b通过第二进风部12与第二环境300相连通；第二出风接口3e通过第二出风部22与第二环境300相连通；第一检测接口3c与检测风道4的进风端相连通；第二检测接口3f与检测风道4的出风端相连通；在二位六通阀内部，第一进风接口3a和第二进风接口3b与第一检测接口3c相连通；第一出风接口3d、第二出风接口3e与第二检测接口3f相连通；二位六通阀具有阀芯31，阀芯31可在第一位置和第二位置之间移动。

可选地，阀芯31为杆状，阀芯31的两端分别设有密封部，阀芯31可被驱动进而控制两个密封部同步运动，如图1中所示，当阀芯31向上运动时，封闭第一进风接口3a和第一出风接口3d，打开第二进风接口3b和第二出风接口3e；当阀芯31向下运动时，打开第一进风接口3a和第一出风接口3d，封闭第二进风接口3b和第二出风接口3e。

下面对具体的检测过程进行说明。

当需要对第一环境200的空气进行检测时，控制阀芯31运动到第一位置，阀芯31关闭第二进风接口3b和第二出风接口3e，将第一进风接口3a与第一检测接口3c相连接，将第一出风接口3d与第二检测接口3f相连接。这样，抽风机构6开启后，可将第一环境200的空气从第一进风部11引入，经过第一检测接口3c进入到检测风道4的进风端，然后经过光电检测器5检测后，经过检测风道4的出风端进入到第二检测接口3f，然后经第一出风部21回到第一环境200中。整个过程中空气不会与其他环境的空气发生混流，可以保证测量结果的准确性。

当需要对第二环境300的空气进行检测时，控制阀芯31运动到第二位置，阀芯31关闭第一进风接口3a和第一出风接口3d，将第二进风接口3b与第一检测接口3c相连接，将第二出风接口3e与第二检测接口3f相连接。这样，抽风机构6开启后，可将第二环境300的空气从第二进风部12引入，经过第一检测接口3c进入到检测风道4的进风端，然后经过光电检测器5检测后，经过检测风道4的出风端进入到第二检测接口3f，然后经第二出风部22回到第二环境300中。整个过程中空气不会与其他环境的空气发生混流，可以保证测量结果的准确性。

可选地，二位六通阀为电磁阀或液压阀。较优地，二位六通阀为电磁阀，这样可以将二位六通阀的体积做的比较紧凑，有利于缩小颗粒物浓度检测设备100的整体体积。

图2和图3中示出了的风道控制装置3的另一种实现方式，风道控制装置3采用了两个二位三通阀，为第一二位三通阀32和第二二位三通阀33。第一二位三通阀32连接第一进风部11、第二进风部12和检测风道4的进风端，并选择性地将第一进风部11和第二进风部12中的一个与进风端相连通；第二二位三通阀33连接第一出风部21、第二出风部22和检测风道4的出风端，并选择性地将第一出风部21和第二出风部22中的一个与检测风道4的出风端相连通。第一进风部11和第一出风部21与第一环境200相连通，第二进风部12和第二出风部22与第二环境300相连通。

具体地，第一二位三通阀31内部设有第一进风接口3a、第二进风接口3b和第一检测接口3c，第一进风接口3a与第一进风部11相连接，第二进风接口3b与第二进风部12相连接，第一检测接口3c与检测风道4的进风端相连接。第一二位三通阀可选择性地将第一进风接口3a和第二进风接口3b中的一个与第一检测接口3c相连通。第二二位三通阀32的内部结构和连接关系与第一二位三通阀相似，不再详细说明。

这样，通过分别控制两个二位三通阀，可以实现将对两个环境的检测。下面对具体的检测过程进行说明。

当需要对第一环境200的空气进行检测时，控制第一二位三通阀32将第一进风部12与第一检测接口3c相连接，控制第二二位三通阀33将第一出风部21与第二检测接口3f相连接。这样，抽风机构6开启后，可将第一环境200的空气从第一进风部11引入，经过第一检测接口3c进入到检测风道4的进风端，然后经过光电检测器5检测后，经过检测风道4的出风端进入到第二检测接口3f，然后经第一出风部21回到第一环境200中。整个过程中空气不会与其他环境的空气发生混流，可以保证测量结果的准确性。

当需要对第二环境300的空气进行检测时，控制第一二位三通阀32将第二进风部12与第一检测接口3c相连接，控制第二二位三通阀33将第二出风部22与第二检测接口3f相连接。这样，抽风机构6开启后，可将第二环境300的空气从第二进风部12引入，经过第一检测接口3c进入到检测风道4的进风端，然后经过光电检测器5检测后，经过检测风道4的出风端进入到第二检测接口3f，然后经第二出风部22回到第二环境300中。整个过程中空气不会与其他环境的空气发生混流，可以保证测量结果的准确性。

此外，采用两个二位三通阀的情况下，还可以实现其他的测量方式，例如将第一环境200的空气引入，经过光电检测器5检测后排入到第二环境300中；或者将第二环境300的空气引入，经过光电检测器5检测后排入到第一环境200中。以上实施方式均在本申请的保护范围之内。

可选地，第一二位三通阀32和第二二位三通阀33可以采用电磁阀或液压阀。优选采用电磁阀。

需要说明的是，本实施例中的风道控制装置3并不限于二位六通阀和二位三通阀的方式，任何能够实现风道切换的结构均在本申请的限制范围内。

此外，本实施例不限于检测两个不同的环境，还可通过增加或者调整控制阀的方式检测三个以上的不同环境，任何采用了与本实施例同样的技术构思的方案均在本实施例的限制范围内。

进一步地，如图4中所示，颗粒物浓度检测设备100还包括测量电路8、驱动电路、信号输出电路10和处理器9；测量电路8、驱动电路和信号输出电路10均与处理器相连接；测量电路8与光电检测器5相连接，用于获取光电检测器5的检测信号；驱动电路与光电检测器5、风道控制装置3和抽风机构6分别连接，并根据处理器9的控制信号控制光电检测器5、风道控制装置3和抽风机构6；处理器9用于根据检测信号生成检测结果，并向驱动电路发送光电检测器5、风道控制装置3和抽风机构6的控制信号；信号输出电路10用于输出检测结果。

可选地，在检测风道4中设有与检测风道4交叉设置的光传输通道(图中未示出)，光电检测器5设置在光传输通道中。

具体地，光电检测器5包括激光发射器和接收器(图中未示出)，激光发射器设置在光传输通道的一侧，接收器设置在光传输通道的另一侧，激光发射器发射的激光穿过检测风道4后由接收器接收。

当检测风道4中有携带颗粒物的气流通过时，穿过检测风道4与光传输通道的相交区域的颗粒物对光传输通道中的激光光束进行散射，光电检测器5接收散射的光信号，并将光信号转换成电信号发送至测量电路8，测量电路8将电信号放大、滤波和模数转换处理为数字信号后发送给处理器9，处理器9进行分析得到颗粒物的检测结果。

具体地，测量电路8可包括放大电路、滤波电路和模数转换电路。由于激光发射器所输出的激光光束的横截面直径很小，单位面积的光能量密度很高。检测风道4和光传输通道有气流通过时，气流中的少部分颗粒物穿过激光光束的照射区域，每个颗粒物穿过激光光束照射区域产生散射的光信号都可以被光电检测器5检测到，并且颗粒物穿过激光光束照射区域的时间很短(μs量级)，因此，光电检测器5会将接收到的光信号转换成一个μs量级的电信号，测量电路8对电信号进行放大、滤波和模数转换后经过处理器9的分析就可以得到气流中颗粒物的检测结果。

对于pm2.5或者比pm2.5直径更小的颗粒来说，由于激光器输出的激光光束的单位面积光能量密度很高，即使颗粒物的直径很小，颗粒物对激光光束散射所产生的光信号的能量也足以被光电检测器5检测到，提高颗粒物的检测精度。

接收器用于吸收透过气流通过光传输通道传输的激光光束。激光发射器输出的激光光束虽然在照射到检测风道4与光传输通道相交区域的气流中的颗粒物会发生散射，但是只有小部分的激光光束被散射，大部分的激光光束还会沿着光传输通路继续传输，颗粒物传感器的体积有限，需要采用光吸收装置吸收未被散射的大部分激光光束。

可选地，接收器可以为光陷阱，例如可以为五边形光陷阱，三角形光陷阱或圆形光陷阱。但并不限于此，还可采用其他形式的接收器。

具体地，测量电路8可包括放大电路，用于对获取的光电检测器5的检测信号进行放大。

具体地，驱动电路可包括光电检测器驱动电路71、抽风机构驱动电路72和风道控制装置驱动电路73。

光电检测器驱动电路71用于接收处理器9的第一控制信号，并控制光电检测器5的工作状态，具体地，控制激光发射器和接收器工作；

抽风机构驱动电路72用于接收处理器9的第二控制信号，并控制抽风机构6的工作状态；

风道控制装置驱动电路73用于接收处理器9的第三控制信号，并控制风道控制装置3的工作状态。

处理器9用于根据检测信号生成检测结果，并向驱动电路发送光电检测器5、风道控制装置3和抽风机构6的控制信号。

可选地，所述第一进风部11和/或所述第二进风部12设有过滤装置、加热装置和干燥装置中的至少一种。

其中，过滤装置可以采用过滤网、过滤棉，用以过滤空气中的大颗粒杂质，例如柳絮等，以减少杂质对检测结果的干扰。

加热装置和干燥装置用于去除由进风部进入的空气中的水分，防止空气进入到检测通道内后产生凝雾，进而影响测试结果的准确性。加热装置可采用电加热装置，干燥装置可采用除湿装置，或者采用吸湿材料制作。

实施例二

实施例二提供了一种空气处理设备，其采用了实施例一的颗粒物浓度检测设备100。本实施例的空气处理设备可以是空气净化器、新风机构、空调等任何能够对空气进行处理的设备，可以实现对两个不同环境的空气的颗粒物浓度进行检测。例如，空气处理设备可以是汽车空调或者车载空气净化器，第一环境200为车外环境，第二环境300为车内驾驶室中的环境，这样空气处理设备可以实现对车外环境的颗粒物浓度和对车内驾驶室中的颗粒物浓度的分别检测。

实施例三

实施例三提供了一种颗粒物浓度检测方法，采用了实施例一的颗粒物浓度检测设备100。图5中示出了实施例三的颗粒物浓度检测方法的流程图。

本实施例的颗粒物浓度检测方法包括以下步骤：

s03将所述第一进风部11第一进风部11与所述进风端相连通，将所述第一出风部21与所述出风端相连通；

s04从所述光电检测器5获取第一检测信号；

或者

s05将所述第二进风部12与所述进风端相连通，将所述第二出风部22与所述出风端相连通，

s06从所述光电检测器5获取第二检测信号。

本实施例的颗粒物浓度检测方法通过执行步骤s03、s04，或者步骤s05、s06，可实现对不同环境的空气中的颗粒物进行检测，在对某一环境检测过程中，环境空气从环境中被吸入颗粒物浓度检测设备100，经过检测后再流回到环境中，不会与其他环境的空气发生混流。由于进气出气处于同一个压强和颗粒物环境，无混流现象，可防止因颗粒物浓度检测设备100的进风部和出风部处于不同的环境，因颗粒物浓度不同、气流不同或者压差不同导致的混流和测量不精确问题，实现了对两个不同环境的空气的精确测量，操作方便，成本低。

可选地，在执行步骤s03、s04，或者步骤s05、s06，还包括：步骤s01，获取控制信号；步骤s02，确定检测第一环境200还是检测第二环境300。

即根据外部的控制信号确认需要检测第一环境200还是检测第二环境300，若需要检测第一环境200时，则执行步骤s03、s04；若需要检测第二环境300时，则执行步骤s05、s06。

实施例三提供的颗粒物浓度检测方法，通过切换不同的进风部和出风部，分别利用光电检测器进行颗粒物的检测，可以获得不同环境的准确的颗粒物数值，测量精度高，操作方便。

以上，仅为本发明的具体实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。