一种激光向前散射型粉尘传感器及其检测方法与流程

本发明涉及粉尘测量，特别是涉及一种激光向前散射型粉尘传感器及其检测方法。

背景技术：

1、目前，在现有技术中，利用激光向前散射原理来检测颗粒物浓度的传感器主要分为以下两种：第一种是基础型传感器，即通过激光器发出测量光，测量光与粉尘颗粒发生散射，通过探测器来探测散射光的光强变化来检测粉尘颗粒物浓度，由于该基础性传感器在检测时，测量光可能会受到光路污染(镜片上有灰尘等原因)、环境温度、电子老化等因素影响，使得检测结果不准确，因此相应的发展了第二种传感器，即参考光修正型传感器，该参考光修正型传感器增加了一路参考光，该参考光为通过分光器将激光发射出来的光源分束获得，因此测量光和参考光同源，通过该参考光一定程度上可以对测量光检测的结果进行修正。但实际使用过程中，仍然存有以下问题：参考光和测量光毕竟是两束光，两个光路并不完全相同，从而依然会带来一定的校准(修正)误差；同时，目前的参考光修正型传感器采用的光学器件较多(例如分光器、光陷阱等)，不仅成本较高，且可靠性较差。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种激光向前散射型粉尘传感器及其检测方法，用于解决目前现有技术中参考光修正型传感器所存在的问题。

2、为实现上述目的及其他相关目的，本发明一方面提供一种激光向前散射型粉尘传感器，包括激光器，用于发射测量光；聚焦镜，用于聚焦所述测量光与被测粉尘颗粒所发生散射的光、以形成散射信号光；吸光反射光学元件，用于对所述测量光进行吸收、以将所述测量光降低为与所述散射信号光为同一能量等级的光来作为参考信号光，并对所述参考信号光进行反射；信号检测模块，用于对所述散射信号光进行处理以转换成第一电信号，并对所述第一电信号进行放大处理；以及用于对所述参考信号光进行处理以转换成第二电信号，并对所述第二电信号进行放大处理。

3、优选的，所述吸光反射光学元件为吸光反射镜，且所述吸光反射镜的底面镀有反射膜；其中，所述吸光反射镜的材质为吸光材质、用于吸收所述测量光，所述反射膜用于反射所述参考信号光。

4、优选的，所述反射膜为银膜。

5、优选的，所述吸光反射光学元件与所述激光器发射出来的所述测量光之间的夹角为15°～45°。

6、优选的，所述信号检测模块包括切光器和光电检测电路，其中，所述切光器用于切换所述散射信号光和所述参考信号光依次射向所述光电检测电路；

7、所述光电检测电路用于依次对所述散射信号光和所述参考信号光进行处理，以依次将所述散射信号光转换成所述第一电信号、并对所述第一电信号进行放大处理，将所述参考信号光转换成所述第二电信号、并对所述第二电信号进行放大处理。

8、优选的，所述切光器为电磁铁切光器。

9、优选的，所述信号检测模块包括第一光电检测电路和第二光电检测电路；其中，所述第一光电检测电路用于对所述散射信号光进行处理以转换成第一电信号，并对所述第一电信号进行放大处理；

10、所述第二光电检测电路用于对所述参考信号光进行处理以转换成第二电信号，并对所述第二电信号进行放大处理。

11、优选的，所述信号检测模块包括第一光电二极管、第二光电二极管、电开关及检测电路；其中，所述第一光电二极管用于对所述散射信号光进行处理以转换成第一电信号，所述第二光电二极管用于对所述参考信号光进行处理以转换成第二电信号；所述电开关用于切换所述第一电信号和所述第二电信号与所述检测电路的通断；所述检测电路用于对所述第一电信号和所述第二电信号进行放大处理。

12、本发明另一方面还提供一种采用上述所述的激光向前散射型粉尘传感器的检测方法，包括如下步骤：

13、发射测量光；

14、收集所述测量光与被测粉尘颗粒所发生散射的光、以形成散射信号光；

15、吸收所述测量光、以将所述测量光降低为与所述散射信号光为同一能量等级的光来作为参考信号光，并对所述参考信号光进行反射；

16、接收所述散射信号光，并对所述散射信号光进行处理以转换成第一电信号，并对所述第一电信号进行放大处理；

17、接收所述参考信号光，并对所述参考信号光进行处理以转换成第二电信号，并对所述第二电信号进行放大处理。

18、如上所述，本发明的一种激光向前散射型粉尘传感器及其检测方法，具有以下有益效果：使用时，激光器发出的测量光与被测粉尘颗粒发生散射的光被聚焦镜聚焦收集形成散射信号光之后，该测量光还会被继续利用，即该测量光继续射向吸光反射光学元件，该吸光反射光学元件会对测量光进行一定的吸收、以将测量光降低为与散射信号光为同一能量等级的光来作为参考信号光，然后该吸光反射光学元件还会对参考信号光进行反射，使其射向信号检测模块进以行后续检测。因此，与现有技术相比，本发明的激光向前散射型粉尘传感器在使用时，参考信号光与测量光为同一束光，从而能够减少对测量光检测结果的校准(修正)误差，提高检测准确度；同时，由于吸光反射光学元件会对光进行吸收，因此也防止了射向该吸光反射光学元件的测量光原路反射回激光器，从而避免了对激光器光源的干扰，进一步地提高了检测质量。此外，与现有技术中的参考光修正型传感器相比，本发明的传感器减少了分光镜、光衰减器、光陷阱等光学器件的使用，结构简单，降低了成本。

技术特征：

1.一种激光向前散射型粉尘传感器，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种激光向前散射型粉尘传感器，其特征在于：所述吸光反射光学元件为吸光反射镜，且所述吸光反射镜的底面镀有反射膜；其中，所述吸光反射镜的材质为吸光材质、用于吸收所述测量光，所述反射膜用于反射所述参考信号光。

3.根据权利要求2所述的一种激光向前散射型粉尘传感器，其特征在于：所述反射膜为银膜。

4.根据权利要求1所述的一种激光向前散射型粉尘传感器，其特征在于：所述吸光反射光学元件与所述激光器发射出来的所述测量光之间的夹角为15°～45°。

5.根据权利要求1所述的一种激光向前散射型粉尘传感器，其特征在于：所述信号检测模块包括切光器和光电检测电路，其中，所述切光器用于切换所述散射信号光和所述参考信号光依次射向所述光电检测电路；

6.根据权利要求5所述的一种激光向前散射型粉尘传感器，其特征在于：所述切光器为电磁铁切光器。

7.根据权利要求1所述的一种激光向前散射型粉尘传感器，其特征在于：所述信号检测模块包括第一光电检测电路和第二光电检测电路；其中，所述第一光电检测电路用于对所述散射信号光进行处理以转换成第一电信号，并对所述第一电信号进行放大处理；

8.根据权利要求1所述的一种激光向前散射型粉尘传感器，其特征在于：所述信号检测模块包括第一光电二极管、第二光电二极管、电开关及检测电路；其中，所述第一光电二极管用于对所述散射信号光进行处理以转换成第一电信号，所述第二光电二极管用于对所述参考信号光进行处理以转换成第二电信号；所述电开关用于切换所述第一电信号和所述第二电信号与所述检测电路的通断；所述检测电路用于对所述第一电信号和所述第二电信号进行放大处理。

9.根据权利要求1所述的一种激光向前散射型粉尘传感器，其特征在于：所述激光器为红外激光二极管。

10.一种采用权利要求1至9任一项所述的一种激光向前散射型粉尘传感器的检测方法，其特征在于：所述检测方法包括如下步骤：

技术总结
本发明提供一种激光向前散射型粉尘传感器及其检测方法，包括激光器，用于发射测量光；聚焦镜，用于聚焦所述测量光与被测粉尘颗粒所发生散射的光、以形成散射信号光；吸光反射光学元件，用于对所述测量光进行吸收、以将所述测量光降低为与所述散射信号光为同一能量等级的光来作为参考信号光，并对所述参考信号光进行反射；信号检测模块，用于对所述散射信号光进行处理以转换成第一电信号，并对所述第一电信号进行放大处理；以及用于对所述参考信号光进行处理以转换成第二电信号，并对所述第二电信号进行放大处理。本发明提供的传感器减小了校准误差，提高了检测结果的准确度，且结构简单，成本低。

技术研发人员：王占锋
受保护的技术使用者：上海北分科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12