粉尘浓度传感器和粉尘浓度检测模块的制作方法

本发明涉及一种粉尘浓度传感器和粉尘浓度检测模块，属于粉尘浓度检测技术领域。

背景技术：

申请公布号为cn106769718a，发明名称为“粉尘检测装置及粉尘检测方法”的专利申请文件，公开了一种粉尘检测装置，包括光线发射模块和光线接收模块，光线发射模块和光线接收模块之间形成粉尘浓度检测区域，该粉尘浓度检测区域内形成有检测腔，检测腔内流经有待测粉尘气流。该粉尘检测装置能够对粉尘浓度进行有效检测，但是，随着粉尘检测装置使用时间的增长，粉尘检测装置的测量精度会逐渐降低，当测量精度降低到一定程度时，就需要对长时间使用后的粉尘检测装置进行精度标定。

目前的精度标定方式，通常是利用专门的精度标定设备对粉尘检测装置进行精度标定，由于这两种设备需要配合使用，因此需要花费较长的时间在设备调整、测试上，无法在需要进行精度标定的时候立即进行精度标定，而且，这种方式需要专门的精度标定设备，投入成本较高。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种粉尘浓度传感器和粉尘浓度检测模块，用以解决利用专门的精度标定设备对粉尘检测装置进行精度标定的方式，无法在需要进行精度标定的时候立即进行精度标定的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种粉尘浓度传感器，包括光线发射模块和光线接收模块，光线发射模块和光线接收模块之间形成粉尘浓度检测区域，所述粉尘浓度传感器还包括标定装置，所述标定装置包括透光结构部分和切换部分，所述透光结构部分包括一个具有一定透光率的透光结构或者至少两个具有不同透光率的透光结构，所述切换部分与透光结构部分中的各透光结构装配设置，用于将透光结构部分中的任意一个透光结构投切到光线发射模块和光线接收模块之间的检测光路上。

本发明的粉尘浓度传感器的有益效果是：由于粉尘浓度传感器自带标定装置，在需要进行精度标定时，即通过切换部分将任意一个具有一定透光率的透光结构投切到光线发射模块和光线接收模块之间的检测光路上，利用具有一定透光率的透光结构模拟粉尘浓度，完成一次精度标定，通过投切不同透光率的透光结构，可完成不同粉尘浓度下的精度标定；在精度标定完成后，通过调节标定装置使其不遮挡光线发射模块和光线接收模块之间的检测光路，即可继续进行粉尘浓度测量；由此可见，利用本发明的粉尘浓度传感器既能实现粉尘浓度的测量，又能实现精度标定，而且精度标定可根据需要实时进行，操作方便简捷，并且无需专门的精度标定设备，降低了投入成本，同时，该精度标定方式是无尘标定，洁净环保。

为了提供具有一定透光率的透光结构的实现方式，以便模拟粉尘浓度，从而实现粉尘浓度传感器的精度标定，作为对上述粉尘浓度传感器的一种改进，所述透光结构为透镜或滤光片。

作为对上述粉尘浓度传感器的另一种改进，所述切换部分包括转盘，转盘上沿转盘周向开设有用于透过所述检测光路的通光区域以及与透光结构个数相同的透光结构装配孔，各透光结构固定安装在对应的透光结构装配孔内。

在需要进行精度标定时，通过转动转盘，即可将具有不同透光率的透光结构投切到光线发射模块和光线接收模块之间的检测光路上，从而实现粉尘浓度传感器在不同粉尘浓度下的精度标定；在精度标定完成后，通过转动转盘，将通光区域投切到光线发射模块和光线接收模块之间的检测光路上，使检测光路能不受其他结构的阻碍直接到达光线接收模块，以便进行粉尘浓度的测量。由此可见，该切换部分的结构简单、使用便捷。

为了实现粉尘浓度传感器精度的快速标定，作为对上述粉尘浓度传感器的又一种改进，所述切换部分还包括电机以及与转盘装配设置以驱动转盘转动的转轴，所述电机的输出轴传动连接所述转轴。

为了实现转轴的固定，作为对上述粉尘浓度传感器的再一种改进，所述切换部分还包括用于固定转轴的轴承机构。

由于光线发射模块发射的光线经过粉尘后会产生散射光，为了将产生的散射光汇聚起来以便被光线接收模块接收，作为对上述粉尘浓度传感器的进一步改进，所述粉尘浓度检测区域与所述光线接收模块之间的检测光路上设置有透镜组。

为了实现粉尘浓度的定量检测，作为对上述粉尘浓度传感器的又进一步改进，所述粉尘浓度传感器还包括数据处理模块，所述光线接收模块的输出端连接所述数据处理模块。

本发明还提供了一种粉尘浓度检测模块，该粉尘浓度检测模块包括标定装置，所述标定装置包括透光结构部分和切换部分，所述透光结构部分包括一个具有一定透光率的透光结构或者至少两个具有不同透光率的透光结构，所述切换部分与透光结构部分中的各透光结构装配设置，用于将透光结构部分中的任意一个透光结构投切到光线发射模块和光线接收模块之间的检测光路上。

本发明的粉尘浓度检测模块的有益效果是：由于粉尘浓度检测模块包括标定装置，在需要进行精度标定时，即通过切换部分将任意一个具有一定透光率的透光结构投切到光线发射模块和光线接收模块之间的检测光路上，利用具有一定透光率的透光结构模拟粉尘浓度，完成一次精度标定，通过投切不同透光率的透光结构，可完成不同粉尘浓度下的精度标定，使得精度标定可根据需要实时进行，操作方便简捷，并且无需专门的精度标定设备，降低了投入成本，同时，该精度标定方式是无尘标定，洁净环保。

为了提供具有一定透光率的透光结构的实现方式，以便模拟粉尘浓度，从而实现精度标定，作为对上述粉尘浓度检测模块的一种改进，所述透光结构为透镜或滤光片。

作为对上述粉尘浓度检测模块的另一种改进，所述切换部分包括转盘，转盘上沿转盘周向开设有用于透过所述检测光路的通光区域以及与透光结构个数相同的透光结构装配孔，各透光结构固定安装在对应的透光结构装配孔内。

在需要进行精度标定时，通过转动转盘，即可将具有不同透光率的透光结构投切到光线发射模块和光线接收模块之间的检测光路上，从而实现不同粉尘浓度下的精度标定；在精度标定完成后，通过转动转盘，将通光区域投切到光线发射模块和光线接收模块之间的检测光路上，使检测光路能不受其他结构的阻碍直接到达光线接收模块，以便进行粉尘浓度的测量。由此可见，该切换部分的结构简单、使用便捷。

附图说明

图1是本发明的粉尘浓度传感器结构示意图；

图2是图1中转盘的侧视图；

图中，1是外壳，2是光线发射模块，3是电机，4是转盘，5是光线接收模块，6是转轴，7是轴承机构，8是透光率为20％的透镜，9是透光率为50％的透镜，10是透光率为80％的透镜，11是光线发射模块和光线接收模块之间的检测光路，12是透镜组，13是通光区域。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例对本发明进行进一步详细说明。

粉尘浓度传感器实施例：

结合图1和图2，本实施例的粉尘浓度传感器，包括外壳1，外壳1内设置有光线发射模块2、光线接收模块5和粉尘浓度检测模块，光线发射模块2和光线接收模块5之间形成粉尘浓度检测区域。本实施例中，光线发射模块2为激光器，光线接收模块5为探测器。

粉尘浓度检测模块包括标定装置，标定装置包括透光结构部分和切换部分。其中，透光结构部分包括三个具有不同透光率的透光结构，分别为透光率为20％的透镜8、透光率为50％的透镜9和透光率为80％的透镜10。本实施例中，透光结构为具有一定透光率的透镜，在进行精度标定时，利用具有一定透光率的透镜模拟粉尘浓度，三种具有不同透光率的透镜可模拟三种不同的粉尘浓度，从而实现粉尘浓度传感器在三种粉尘浓度下的精度标定。作为其他实施方式，透光结构还可以是具有一定透光率的滤光片、透光块或者透光柱等，其中，透光结构的透光率可以根据需要进行调整。

切换部分包括转盘4，转盘4上沿转盘周向开设有用于透过光线发射模块和光线接收模块之间的检测光路11(以下简称检测光路11)的通光区域13，通光区域13用于直接通过检测光路11，使检测光路11能不受其他结构的阻碍直接到达光线接收模块5；转盘4上沿转盘周向还开设有三个透光结构装配孔，透光率为20％的透镜8、透光率为50％的透镜9和透光率为80％的透镜10分别固定安装在对应的透光结构装配孔内。当需要进行精度标定时，通过转动转盘4，切换部分能够将透光结构部分中的任意一个透镜投切到检测光路11上，通过投切具有不同透光率的透镜，就能实现粉尘浓度传感器在不同粉尘浓度下的精度标定；当完成精度标定后，通过转动转盘4，切换部分能够将通光区域13投切到检测光路11上，使检测光路11能不受其他结构的阻碍直接到达光线接收模块5，以便进行粉尘浓度的测量。

作为其他实施方式，切换部分还可以采用其他的结构形式，例如各透镜沿着检测光路11依次布置，当需要投入某一个透镜时，将其他透镜从检测光路11中切除掉；当不需要投入透镜时，将所有透镜都从检测光路11中切除掉。

作为其他实施方式，当粉尘浓度传感器仅需要实现一种粉尘浓度下的精度标定时，透光结构部分可只设置一个具有一定透光率的透镜，相应地切换部分只设置一个透光结构装配孔；当粉尘浓度传感器需要实现多种粉尘浓度下的精度标定时，透光结构部分可设置至少两个具有不同透光率的透镜，相应地切换部分需设置与透镜个数相同的透光结构装配孔，其中，具有不同透光率的透镜个数越多，粉尘浓度传感器的精度标定越精准。

本实施例中，为了实现粉尘浓度传感器精度的快速标定，切换部分还包括电机3以及与转盘4装配设置以驱动转盘4转动的转轴6，其中，电机3的输出轴传动连接转轴6。

本实施例中，为了实现转轴6的固定，切换部分还包括用于固定转轴6的轴承机构7，其中轴承机构7包括轴承及轴承座。

为了实现粉尘浓度的定量检测，本实施例中，粉尘浓度传感器还包括数据处理模块，光线接收模块5的输出端连接数据处理模块，例如数据处理模块为cpu。

本实施例中，粉尘浓度检测区域与光线接收模块5之间的检测光路上设置有透镜组12。其中，透镜组12由两个平凸透镜组成，每个平凸透镜均设有中心孔且中心孔内安装有挡光螺母。进行粉尘浓度检测时，若检测光路11中有粉尘，那么由光线发射模块2发射的光线经过粉尘后会产生散射光，散射光打在透镜组12上，由透镜组12将散射光汇聚到感光区域，由感光区域内的光线接收模块5接收，接着，由光线接收模块5将接收到的光信号转换为与光信号成比例的电信号，并将电信号发送给数据处理模块进行粉尘浓度的计算，从而实现粉尘浓度的定量检测；若检测光路11中没有粉尘，那么由光线发射模块2发射的光线会打在挡光螺母上，此时未产生散射光，检测到的粉尘浓度为0。

作为其他实施方式，透镜组12也可以采用现有技术中其他的结构形式，例如申请公布号为cn106769718a的发明专利申请文件中的透镜组二，透镜组二为非球面镜且其中心位置放有阻光介质。

下面对粉尘浓度传感器的工作过程进行详细介绍：

(1)粉尘浓度传感器进行粉尘浓度检测的过程。

进行粉尘浓度检测时，首先确保转盘4中的通光区域13在检测光路11上，使检测光路11能不受其他结构的阻碍直接到达光线接收模块5，此时，当检测光路11中有粉尘时，激光器发射的激光会发生散射形成散射光，散射光由透镜组12汇聚起来后被探测器接收，探测器将接收到的光信号转换为与光信号成比例的电信号，并将电信号发送给数据处理模块，由数据处理模块计算得到粉尘浓度，从而实现了粉尘浓度检测。

(2)粉尘浓度传感器进行精度标定的过程。

当需要进行精度标定时(例如当达到设定的精度标定时间时或者人为控制进行精度标定时)，首先，电机控制器向电机3发送指令，控制电机3带动转盘4转动一定的角度，使得透光结构部分的其中一个透镜(例如透光率为20％的透镜8，以下简称透镜8)正好处于检测光路11中间；接着，激光器发射激光，激光经过透镜8、透镜组12后被探测器接收，探测器将接收到的光信号转换为与光信号成比例的电信号，并将电信号发送给数据处理模块，由数据处理模块计算出粉尘浓度；然后，将数据处理模块计算出的粉尘浓度，与透镜8代表的粉尘浓度(该数据存储在数据处理模块中)进行比较，当两者不一致时，说明粉尘浓度传感器在透镜8代表的粉尘浓度下的检测精度下降，此时以存储在数据处理模块中的数据为准，对数据处理模块计算出的数据进行修正，完成粉尘浓度传感器在透镜8代表的粉尘浓度下的精度标定；接着，控制电机3带动转盘4转动一个新的角度，使另外一个透镜正好处于检测光路11中间，完成粉尘浓度传感器在该透镜代表的粉尘浓度下的精度标定；当完成所有透镜代表的粉尘浓度下的精度标定后，控制电机3带动转盘4旋转，使转盘4中的通光区域13在检测光路11上，保证检测光路11能不受其他结构的阻碍直接到达光线接收模块5，粉尘浓度传感器即可以重新进行粉尘浓度检测。

可以看出，该粉尘浓度传感器，可根据需要实时进行精度标定，且整个精度标定过程快速简捷，并且无需专门的精度标定设备，降低了投入成本，同时，该精度标定方式是无尘标定，洁净环保。

粉尘浓度检测模块实施例：

本发明的粉尘浓度检测模块与粉尘浓度传感器的区别在于：该检测模块不包含光线发射模块和光线接收模块，该检测模块的具体结构见粉尘浓度传感器实施例，此处不再赘述。