一种激光检测空气颗粒物质量浓度传感器的制作方法

本实用新型涉及光学领域，尤其涉及一种激光检测空气颗粒物质量浓度传感器领域。

背景技术：

随着空气污染问题成为社会各界普遍关注的问题，空气污染检测装置——空气颗粒物质量浓度传感器(PM2.5传感器)的应用更加广泛，同时市场对传感器的精度和可靠性提出了更高的要求。

技术实现要素：

本实用新型旨在提供一种激光检测空气颗粒物质量浓度传感器，在复杂的使用环境中仍然能保证较高的精度和可靠性。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

本实用新型公开的一种激光检测空气颗粒物质量浓度传感器，包括箱体，所述箱体内安装风道系统、光学组件、光电二极管；所述风道系统包括进风口、风道、风扇、出风口，所述进风口和出风口设置在箱体表面，进风口和出风口分别设置在风道的两端，所述出风口设有风扇；所述光学组件包括激光光源、聚焦透镜、光路折叠镜、光陷阱、集光透镜，所述激光光源发出的发出光束穿过聚焦透镜后形成汇聚光束，所述汇聚光束经光路折叠镜反射后形成反射光束，所述反射光束再穿过集光透镜后形成再汇聚光束，所述再汇聚光束照在光电二极管上，所述光陷阱设置在光路折叠镜与集光透镜之间的光路上，所述反射光束的焦点位于光路折叠镜与光陷阱之间，所述反射光束垂直穿过风道，所述焦点位于风道的中轴线上。

优选的，所述光路折叠镜包括横截面为五边形的腔体，所述腔体相邻且相互垂直的两面上分别开设入光孔、出光孔，腔体内壁设有至少两面镜面反射镜，所述出光孔与风道连通。

优选的，所述入光孔直径大于出光孔直径。

进一步的，所述激光光源的中心、聚焦透镜的中心、入光孔的中心位于同一轴线上，所述出光孔的中心、光陷阱的中心、集光透镜的中心、光电二极管的中心位于同一轴线上。

进一步的，所述光陷阱为V型，V的开口正对焦点。

优选的，所述光陷阱位于风道的侧壁，光陷阱正对出光孔，光陷阱两侧分别开设有大小相同的方形通光孔。

优选的，所述激光光源为激光二极管，波长为650nm。

进一步的，所述聚焦透镜为双凸透镜。

进一步的，所述集光透镜为双凸透镜。

优选的，还包括电路模块，所述光电二极管与电路模块连接。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型采用更为复杂、精密的光学组件，大大提高了传感器在复杂实用环境中的精度和可靠性；光路折叠镜的结构能够在保证传感器精度和可靠性的基础上，缩小体积；本实用新型采集与颗粒物粒径特征相关性更高的前向散射光信号进行分析计算，从而能得出更准确的检测数据。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为光电二极管接收颗粒物前向散射光示意图；

图中：1-箱体、2-激光光源、3-聚光透镜、4-光路折叠镜、5-风道、6-中轴线、7-方形通光孔、8-风扇、9-出风口、10-进风口、11-光陷阱、12-集光透镜、13-光电二极管、14-电路模块、15-集光镜中心线、16-入光孔、17-汇聚光束、18出光孔、19-焦点。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本实用新型进行进一步详细说明。

如图1所示，本实用新型公开的一种激光检测空气颗粒物质量浓度传感器，包括箱体1，箱体1内安装风道系统、光学组件、光电二极管13、电路模块14；风道系统包括进风口10、风道5、风扇8、出风口9，进风口10和出风口9设置在箱体1表面，进风口10和出风口9分别设置在风道5的两端，出风口9设有风扇8；光学组件包括激光光源2、聚焦透镜3、光路折叠镜4、光陷阱11、集光透镜12，激光光源2发出的发出光束穿过聚焦透镜3后形成汇聚光束17，汇聚光束17经光路折叠镜4反射后形成反射光束，反射光束再穿过集光透镜12后形成再汇聚光束，再汇聚光束照在光电二极管13上，光陷阱11设置在光路折叠镜4与集光透镜12之间的光路上，反射光束的焦点19(即反射光束聚焦汇聚于一点的点)位于光路折叠镜4与光陷阱11之间，反射光束垂直穿过风道5，焦点19位于风道5的中轴线上；光电二极管13与电路模块14连接，光路折叠镜4包括横截面为五边形的腔体，五边形的腔体包括依次连接的第一侧壁、第二侧壁、第三侧壁、第四侧壁、第五侧壁，第一侧壁与第二侧壁垂直，第一侧壁开设入光孔16，第二侧壁开设出光孔18，第三侧壁内壁设有一面镜面反射镜，第五侧壁内壁设有一面镜面反射镜，出光孔18与风道5连通，入光孔16直径大于出光孔18直径，激光光源2的中心、聚焦透镜3的中心、入光孔16的中心位于同一轴线上，出光孔18的中心、光陷阱11的中心、集光透镜12的中心、光电二极管13的中心位于同一轴线上，光陷阱11为V型，V的开口正对焦点19，光陷阱11位于风道5的侧壁，光陷阱11正对出光孔18，光陷阱11两侧分别开设有大小相同的方形通光孔7，激光光源2为激光二极管，波长为650nm，聚焦透镜3为双凸透镜，集光透镜12为双凸透镜，箱体1为不透光材质。

本实用新型的工作原理：

激光光源2发出的发出光束经聚焦透镜3聚焦后形成汇聚光束17，沿x方向传播；汇聚光束17由入光孔16进入光路折叠镜4，在光路折叠镜4中发生两次全反射后传播方向改变形成反射光束，沿y方向由出光孔18垂直穿过风道5，同时反射光束的焦点19在风道5的中轴线6上。反射光束穿过风道5后到达光陷阱11，被全部阻挡吸收。反射光束与风道5在空间上的相交区域为测量区。颗粒物随空气由进风口10进入风道5，经过上述测量区时颗粒物被激光照射，产生较强的前向散射光信号，前向散射光信号经过方形通光孔7后被集光透镜12汇聚于光电二极管13上，光电二极管13将接收到散射光信号转化为电脉冲信号，输送给电路模块14；颗粒物粒径越大，产生的散射光信号越强，电路模块14对脉冲信号的个数和大小进行统计分析，并计算出空气中对应的颗粒物的质量浓度数据。

如图2所示，在焦点19处的颗粒物散射激光，前向散射光绕过光陷阱11被集光透镜12收集汇聚到光电二极管13上。

当然，本实用新型还可有其它多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。