一种便携式空气质量监测装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及空气质量监测装置，尤其是一种便携式空气质量监测装置，可应用于日常生活领域。
【背景技术】
[0002]空气质量作为人们安全生活环境的指标之一，尤其是近年来中国空气质量日益变差，其得到的关注越来越大。在国内市场上家用型甲醛等气体检测仪较多，但是由于这些仪器通常体积较大，并且只采用传感器的检测方式，因此使用存在局限性，而且对空气质量指标的检测也比较单一，价格也不便宜。在国外市场，对空气质量指标检测的仪器也很多，但是价格十分昂贵。
[0003]目前市场上不管是国内的检测仪和国外的检测仪，共同的缺点有:(1)、仪器装置的体积较大，不够便携，例如:只能放置于一个固定的地方，在家中，只能监测家中空气质量，使用局限性较大，不够灵活方便。⑵、仪器对于空气质量指标的测量比较单一，例如:有的仪器只能测量甲醛气体，有的只能测量PM2.5，无法满足用户对于更多空气质量指标的要求。⑶、测量准确度不够高。空气质量监测仪的实现大多只采用传感器的方法实现，通过传感器监测空气中的成分，然后反馈回处理器，最后由处理器将反馈信号处理之后给出相应的空气质量指标值。这种方法实现简单，但是没有其他的方式作为参照，无法进行优化、修正空气质量指标值，造成了测量准确度的缺陷。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的是了为克服市场上空气质量指标监测单一、携带不便、造价昂贵等不足而提供的一种便携式空气质量监测装置，该装置采用了测量激光光源强弱的方式与传感器技术相结合来实现空气质量指标的测量，具有稳定度高和准确度高的特点。
[0005]实现本实用新型目的的具体技术方案是:
[0006]一种便携式空气质量监测装置，该装置包括:
[0007]激光发射模块，提供空气质量监测所需的照射光源；
[0008]前置光学透镜组，与激光发射模块光路连接，将激光发射模块发出的点光源变成平行光源，照射空气贮存腔体中的空气；
[0009]空气贮存腔体，贮存需要监测的空气，接受前置光学透镜组的照射；
[0010]后置光学透镜组，将经过空气贮存腔体之后的平行光源汇聚成点光源；
[0011]信号接收处理模块，接收经过后置光学透镜组的点光源光强信号和本模块中传感器的反馈信号，并且将这两种信号处理之后给出相应的空气质量指标；
[0012]空气过滤片，设于空气贮存腔体，过滤空气中的可吸入颗粒物以进行分级，从而达到监测空气质量不同指标的目的；
[0013]显示屏输出模块，与信号接收处理模块相连接，并驱动显示屏显示空气质量的指标数据；
[0014]电源供电模块，分别与激光发射模块、信号接收处理模块及显示屏输出模块连接，用于提供电源，并且通过充电接口充电；
[0015]便携式外壳，固定装置本体，用于装置的佩戴或携带；
[0016]开关，与电源供电模块连接，开启和关闭装置；其中:
[0017]所述信号接收处理模块包括传感器、激光接收器、信号幅值处理器、高速ADC电路及微控制器，所述传感器、激光接收器连接信号幅值处理器，信号幅值处理器依次连接高速ADC电路及微控制器。
[0018]与现有技术相比，本实用新型的特点和优势是:
[0019]⑴、携带方便:设计小巧，外观形似手表，因此可以佩戴在身上，使用范围广。
[0020]⑵、检测的空气质量指标种类多:由于有空气过滤片、多级空气贮存腔体以及传感器的使用，可以检测多种空气质量指标，不再局限于单一空气质量指标。
[0021]⑶、准确度高:由于采用了激光光路检测方式结合传感器的方法，两种方式之间有了相互参照，可以对检测结果进行相互优化和修正，因而在准确度上有明显的提升。
【附图说明】
[0022]图1为本实用新型外形图；
[0023]图2为本实用新型激光发射模块与前置光学透镜组之间的结构示意图；
[0024]图3为本实用新型后置光学透镜组与信号接收模块之间的结构示意图；
[0025]图4为本实用新型结构框图；
[0026]图5为本实用新型信号接收模块结构框图；
[0027]图6为本实用新型检测原理示意图，图a为空气较干净；图b为空气较污浊；
[0028]图7为本实用新型显示屏显示的信息示意图。
【具体实施方式】
[0029]参阅图1、图4，本实用新型包括激光发射模块1、前置光学透镜组2、后置光学透镜组4、信号接收模块5、空气贮存腔体3、空气过滤片6、显示屏模块7、电源供电模块8以及可佩戴式外壳9，其中:
[0030]激光发射模块1:采用激光二极管驱动电路，以此驱动激光二极管发光作为检测空气的光源。该驱动电路具有成本低、功耗低等特点。
[0031]前置光学透镜组2:用于将激光光源发射出来的点光源变成平行光源。
[0032]空气贮存腔体3:用于贮存需要检测的空气。腔体分为三级，每一级中贮存的空气均经过不同的滤片过滤，以完成空气质量不同指标的检测。
[0033]空气过滤片6:用于过滤空气中的可吸入颗粒物，以达到监测空气质量不同指标的目的。例如，其中一个空气贮存腔体中的空气经过过滤之后只剩PM2.5颗粒，以此在该空气贮存腔体中检测的空气质量指标为PM2.5。
[0034]后置光学透镜组4:将经过空气贮存腔体3之后的平行光汇聚成点光源，以供后级模块处理。
[0035]信号接收处理模块5:用于接收经过后置光学透镜组的点光源光强信号和本模块中传感器的反馈信号，并且将这两种信号处理之后给出相应的空气质量指标。
[0036]显示屏模块7:与信号接收处理模块5相连接，并驱动显示屏显示空气质量的指标数据。
[0037]电源供电模块8:提供供电电源。同时可通过充电接口 10为该模块充电。
[0038]佩戴式外壳9:该外壳的设计与手表外壳类似，可以方便地佩戴在手腕上以实现可移动穿戴的功能，并且起到了一定的保护作用。
[0039]本实用新型的工作过程:
[0040]参阅图1-3，激光发射模块I中通过驱动电路使激光二极管13发出点光源，激光二极管13的位置需要放置在前置光学透镜组2的焦点处，以此利用前置光学透镜组2的特性将点光源变换成平行光源。为了检测空气中可吸入颗粒物的精确度，要求激光二极管13与前置光学透镜组2之间为真空。当光源经过空气贮存腔体3之后通过后置光学透镜组4汇聚成点光源，激光接收元件15需要放置在该点光源处，以此供信号处理电路判断光强度，为了提高检测空气中可吸入颗粒物的精确度，同样要求在后置光学透镜组4与激光接收元件之间为真空。同时传感器14需放置在后置光学透镜组4之前，并使之暴露于空气贮存腔体之中，以完成如二氧化硫、二氧化氮等的检测，并反馈回信号处理电路。
[0041]参阅图，4，激光发射模块I中通过驱动电路使激光二极管发出点光源，经过前置光学透镜组2后变成平行光源，入射空气贮存腔体3，再由后置光学透镜组4将平行光源汇聚成点光源供信号接收模块5处理与分析，最后将数据信息送到显示屏显示。其中电源供电模块8负责为激光发射模块1、信号接收模块5和显示屏模块7供电。
[0042]参阅图5，传感器与激光接收器得到的信号均经过信号幅值处理电路处理，以适应后续电路对信号幅值的要求，然后经过高速ADC电路将模拟量转换为数字量。最后由微控制器将数字量进行分析处理之后送去显示屏显示相应信息。
[0043]参阅图6，该图为本实用新型检测空气可吸入颗粒物这一空气质量指标原理示意图。图中带箭头实线表示平行光源，它是由激光发射模块I所发出的点光源经前置光学透镜组2后得到的。不规则物体为空气中的可吸入颗粒物。检测原理如下:当空气比较纯净，即空气中颗粒物较少时，如图(a)所示，平行光源经过空气贮存腔体后，其光强衰减有限；当空气比较污浊，即空气中颗粒物较多时，如图(b)所示，平行光源经过空气贮存腔体后，其光强衰减较大。通过判断最后经过后置光学透镜组4后的光强，以此得出空气质量指标的数据。
[0044]图7为本实用新型显示屏显示的空气质量指标信息示意图。
【主权项】
1.一种便携式空气质量监测装置，其特征在于该装置包括: 激光发射模块(I)，提供空气质量监测所需的照射光源； 前置光学透镜组(2)，与激光发射模块(I)光路连接，将激光发射模块(I)发出的点光源变成平行光源； 空气贮存腔体(3)，贮存需要监测的空气，接受前置光学透镜组(2)的照射； 后置光学透镜组(4)，将经过空气贮存腔体(3)之后的平行光源汇聚成点光源； 信号接收处理模块(5)，接收经过后置光学透镜组(4)的点光源光强信号和本模块中传感器的反馈信号，并将两种信号处理之后给出相应的空气质量指标； 空气过滤片(6 )，用于空气贮存腔体(3 )，过滤空气中的可吸入颗粒物以进行分级； 显示屏输出模块(7)，与信号接收处理模块(5)连接，并驱动显示屏显示空气质量的指标数据； 电源供电模块(8)，分别与激光发射模块(1)、信号接收处理模块(5)及显示屏输出模块(7 )连接，用于提供电源，并且通过充电接口( 10 )充电； 便携式外壳(9)，固定装置，用于装置的佩戴或携带； 开关(12)，与电源供电模块连接，开启和关闭装置；其中: 所述信号接收处理模块(5)包括传感器、激光接收器、信号幅值处理器、高速ADC电路及微控制器，所述传感器、激光接收器连接信号幅值处理器，信号幅值处理器依次连接高速ADC电路及微控制器。
【专利摘要】本实用新型公开了一种便携式空气质量监测装置，该装置包括激光发射模块、前置光学透镜组、空气贮存腔体、后置光学透镜组、信号接收处理模块、显示屏模块、电源供电模块以及佩戴式的外壳；激光发射模块发出激光照向待检测的空气，由于激光经过空气之后会有光强的变化，在接收端通过判断光强去检测空气质量指标，若空气中颗粒物较多，即空气越浑浊，则接收端得到的光强就弱；若空气中颗粒物较少，即空气越干净，则接收端得到的光强就越强。同时通过空气过滤片、多级空气贮存腔体的设计以及传感器的使用能够实现空气质量多种指标的检测。本实用新型为可佩戴式设备，具有小巧轻便的特点，适用度更广泛。
【IPC分类】G01N15-06
【公开号】CN204556454
【申请号】CN201520194869
【发明人】刘一清, 胡玉琛
【申请人】华东师范大学
【公开日】2015年8月12日
【申请日】2015年4月2日