Pm2.5检测器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于家用PM2.5检测领域，具体涉及一种PM2.5检测器。
【背景技术】
[0002]PM2.5是指等效直径小于2.5 μ m的颗粒物的总和，现有的PM2.5传感器通过采样装置将PM2.5粒子从尘埃粒子中分离出来，然后测量粒子的总量，但是由于采样装置的性价比很低，低成本的采样装置分离效果不是很理想，误差在40%以上，不适用于家用PM2.5检测领域对低成本高性能的要求。
[0003]尘埃粒子激光计数原理广泛应用于工业尘埃粒子检测领域，目前还没有应用于家用PM2.5检测。然而工业用尘埃粒子计数器成本很高，并且不是针对PM2.5检测，体积大，不便于携带。
【实用新型内容】
[0004]为了解决现有技术存在的上述问题，本实用新型提供了一种适用于家用PM2.5检测领域的PM2.5检测器，该检测器体积微型，检测精度达到80%，成本较低，便于广泛使用在手持式PM2.5检测设备上。
[0005]本实用新型所采用的技术方案为:
[0006]一种PM2.5检测器，包括:
[0007]腔体，所述腔体划分为进气通道、检测通道和出气通道；所述进气通道、所述检测通道和所述出气通道依次连通；
[0008]激光器，位于所述进气通道内，用于发出穿过所述检测通道和所述出气通道的激光光束；
[0009]光电检测器，位于所述检测通道内，用于检测散射光，将所述散射光的光信号转换为电信号，所述散射光是指所述检测通道中的颗粒物在所述激光光束的照射下，发生散射，产生的光；
[0010]以及风扇，位于所述出气通道的尾端，用于产生恒定流速的气流。所述气流的流速为 12L/Min。
[0011]进一步的，所述进气通道为漏斗状，用于聚集空气。所述进气通道为漏斗状，该结构便于将空气聚集，以较高的速度通过检测通道。
[0012]进一步的，所述检测通道的横截面为方形的孔。
[0013]进一步的，所述光电检测器包括前置放大电路、模数转换电路和4个光电二极管。4个光电二极分布在检测通道的四周，对称分布。所述光电检测器的前置放大电路将光电二极管产生的电流脉冲信号转化为电压脉冲信号，模数转换电路将电压脉冲信号转化成数字量。
[0014]一种上述的PM2.5检测器的检测方法，包括如下步骤:
[0015]步骤1:所述激光器发出与气流方向平行的激光光束，所述激光光束穿过所述检测通道的正中间，并通过所述出气通道的圆孔，射向外部；
[0016]步骤2:所述风扇将气流从所述进气通道送达所述检测通道，所述气流中夹带有颗粒物，位于所述检测通道中的颗粒物在激光光束的照射下，发生散射，产生散射光，光电检测器检测到所述散射光，并将所述散射光的光信号转换为电信号；
[0017]步骤3:通过所述电信号实现PM2.5的检测。
[0018]优选的，所述激光光束为650nm的线形激光。
[0019]几个颗粒物同时进入通道的情况服从正态分布。当几个颗粒物同时出现在检测通道，会发生电流脉冲交叠，信号处理上采用小波算法，将交叠的脉冲信号重新分离开来，得到单个的脉冲信号之后，再用于后续分析。
[0020]进一步的，所述光电检测器产生的电压脉冲信号峰值与颗粒物的大小成正比。所述光电检测器产生的电压脉冲个数与颗粒物的个数相等。
[0021]颗粒物的大小与散射的光强成正比，进而与产生的电压脉冲信号峰值成正比。只要计算出电压脉冲信号的峰值，就可以反推出颗粒物的大小。可以用峰值检测算法计算出脉冲信号的峰值。
[0022]进一步的，颗粒物的速度为单位时间所述颗粒物行进的距离，所述光电检测器产生的电压脉冲信号的宽度与颗粒物穿过所述检测通道的时间成正比。
[0023]粒径为2.5 μπι颗粒物，对应一定的电压脉冲信号峰值。统计此峰值以下，单位时间内，所有电压脉冲信号的个数之和，即为ΡΜ2.5的个数。
[0024]进一步的，进出所述检测器的空气流量，用M表示；颗粒物穿过检测通道的速度，用V表示；检测通道的横截面积，用S表示；M = VXSo进出所述传感器的空气流量还可以通过测量单位时间内，流过检测通道的空气体积得到。
[0025]进一步的，ΡΜ2.5的浓度，用C表示；单位时间内通过所述检测通道的ΡΜ2.5颗粒物的个数，用N表示；C = Ν+Μ。
[0026]本实用新型还提供一种检测器标定方法，包括:
[0027]第一步:采用标准粒子发生器，产生只包含有粒径为2.5 μπι的粒子的空气，通入ΡΜ2.5检测器，标定电压脉冲信号的峰值。
[0028]第二步:采用精度较高的ΡΜ2.5检测器，与本ΡΜ2.5检测器对比测试样本空气中ΡΜ2.5的浓度，修正误差。
[0029]本实用新型的有益效果为:通过检测原理的创新来解决现有的ΡΜ2.5检测器检测误差较大，且传统尘埃粒子激光计数器的高成本、大体积的问题。本实用新型采用尘埃粒子激光计数原理，提供一种ΡΜ2.5检测器，该检测器体积微型，尺寸为40mmX40mmX60mm，检测精度达到80 %，通过特殊的光路设计，避免使用昂贵光学元件，成本较低，便于广泛使用在手持式PM2.5检测设备上，且该检测器的检测方法简单方便。
【附图说明】
[0030]图1是本实用新型的PM2.5检测器的结构示意图。
[0031]图中:1、激光器；2、光电检测器；3、风扇；4、腔体；41、进气通道；42、检测通道；43、出气通道；5、激光光束；6、颗粒物。
【具体实施方式】
[0032]如图1所示，本实用新型提供了一种PM2.5检测器包括:
[0033]腔体，腔体划分为进气通道41、检测通道42和出气通道43 ;进气通道41、检测通道42和出气通道43依次连通；检测通道42的横截面为方形的孔；
[0034]激光器I，位于所述进气通道41内，用于发出穿过检测通道42和出气通道43的激光光束5 ;
[0035]光电检测器2，位于检测通道42内，用于检测散射光，将散射光的光信号转换为电信号，所述散射光是指所述检测通道中的颗粒物在所述激光光束的照射下，发生散射，产生的光；
[0036]以及风扇3，位于所述出气通道43的尾端，用于产生恒定流速的气流。
[0037]进气通道41为漏斗状，该结构便于将空气聚集，以较高的速度通过检测通道42。
[0038]光电检测器2包括前置放大电路、模数转换电路和4个光电二极管。4个光电二极分布在检测通道42的四周，对称分布。光电检测器42的前置放大电路将光电二极管产生的电流脉冲信号转化为电压脉冲信号，模数转换电路将电压脉冲信号转化成数字量。
[0039]一种上述的PM2.5检测器的检测方法，包括如下步骤:
[0040]步骤1:激光器I发出与气流方向平行的650nm的线形激光光束5，激光光束5穿过检测通道42的正中间，并通过出气通道43的圆孔，射向外部；
[0041]步骤2:风扇3将气流从进气通道41送达检测通道42，气流中夹带有颗粒物6，位于检测通道42中的颗粒物6在激光光束5的照射下，发生散射，产生散射光，光电检测器2检测到散射光，并将散射光的光信号转换为电信号；
[0042]步骤3:通过电信号实现PM2.5的检测。
[0043]光电检测器2产生的电压脉冲信号峰值与颗粒物的大小成正比；光电检测器2产生的电压脉冲个数与颗粒物的个数相等。
[0044]颗粒物的速度为单位时间所述颗粒物行进的距离，光电检测器2产生的电压脉冲信号的宽度与颗粒物穿过检测通道42的时间成正比。
[0045]粒径为2.5 μπι颗粒物，对应一定的电压脉冲信号峰值。统计此峰值以下，单位时间内，所有电压脉冲信号的个数之和，即为ΡΜ2.5的个数。
[0046]进出所述检测器的空气流量，用M表示；颗粒物穿过检测通道42的速度，用V表示；检测通道42的横截面积，用S表示；M = VX S。
[0047]ΡΜ2.5的浓度，用C表示；单位时间内通过检测通道42的ΡΜ2.5颗粒物的个数，用N 表示；C = N+M。
[0048]本实用新型还提供一种检测器标定方法，包括:
[0049]第一步:采用标准粒子发生器，产生只包含有粒径为2.5 μπι的粒子的空气，通入ΡΜ2.5检测器，标定电压脉冲信号的峰值。
[0050]第二步:采用精度较高的ΡΜ2.5检测器，与本ΡΜ2.5检测器对比测试样本空气中ΡΜ2.5的浓度，修正误差。
[0051]标定完成后，采用美国特赛TSI9310激光粒子计数器测得的ΡΜ2.5浓度，与所述检测器对比，得到所述检测器的误差。美国特赛TSI9310激光粒子计数器的检测精度为±5%，本实用新型提供的ΡΜ2.5检测器相对美国特赛TSI9310激光粒子计数器的误差不超过15%，本实用新型提供的PM2.5检测器的误差不超过20%。
[0052]本实用新型不局限于上述最佳实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种PM2.5检测器，其特征在于:包括: 腔体，所述腔体划分为进气通道、检测通道和出气通道；所述进气通道、所述检测通道和所述出气通道依次连通； 激光器，位于所述进气通道内，用于发出穿过所述检测通道和所述出气通道的激光光束； 光电检测器，位于所述检测通道内，用于检测散射光，将所述散射光的光信号转换为电信号，所述散射光是指所述检测通道中的颗粒物在所述激光光束的照射下，发生散射，产生的光； 以及风扇，位于所述出气通道的尾端，用于产生恒定流速的气流。
2.根据权利要求1所述的PM2.5检测器，其特征在于:所述进气通道为漏斗状，用于聚集空气。
3.根据权利要求1所述的PM2.5检测器，其特征在于:所述检测通道的横截面为方形的孔。
4.根据权利要求1所述的PM2.5检测器，其特征在于:所述光电检测器包括前置放大电路、模数转换电路和4个光电二极管。
5.根据权利要求1所述的PM2.5检测器，其特征在于:所述光电检测器产生的电压脉冲信号峰值与颗粒物的大小成正比。
6.根据权利要求1所述的PM2.5检测器，其特征在于:所述光电检测器产生的电压脉冲个数与颗粒物的个数相等。
7.根据权利要求1所述的PM2.5检测器，其特征在于:颗粒物的速度为单位时间所述颗粒物行进的距离，所述光电检测器产生的电压脉冲信号的宽度与颗粒物穿过所述检测通道的时间成正比。
【专利摘要】本实用新型属于家用PM2.5检测领域，具体涉及一种PM2.5检测器。为了解决现有PM2.5检测器检测误差较大，且传统尘埃粒子激光计数器的高成本、大体积的问题，本实用新型提供一种PM2.5检测器，包括腔体、激光器、光电检测器以及风扇，所述腔体划分为进气通道、检测通道和出气通道；所述激光器位于所述进气通道内；所述光电检测器用于检测散射光，将所述散射光的光信号转换为电流脉冲信号；所述风扇位于所述出气通道的尾端，用于产生预设定流速的气流，该检测器的检测方法简单方便。本实用新型提供的PM2.5检测器体积微型，检测精度达到80％，成本较低，便于广泛使用在手持式PM2.5检测设备上。
【IPC分类】G01N15-06
【公开号】CN204479444
【申请号】CN201520145650
【发明人】冯翠萍, 李书龙, 部海青, 于志民
【申请人】上海钧谐电子科技有限公司
【公开日】2015年7月15日
【申请日】2015年3月13日