[发明专利]双通道粉尘浓度传感器及其粉尘浓度检测方法

说明书

本发明涉及一种双通道粉尘浓度传感器及其粉尘浓度检测方法，属于传感器技术领域。本发明的传感器包括检测光源单元、校准光源单元、光接收单元、信号处理单元和光源控制单元。检测光源单元和校准光源单元分别采用红外光光源和激光光源，从而采用本发明的传感器及其检测方法能够利用激光光源的检测结果对红外光源检测进行补偿，有效提高利用红外光光源的检测精度，同时减少激光光源的使用时间，延长使用寿命，且本发明双通道粉尘浓度传感器，其结构简单，成本低廉；采用该传感器的粉尘浓度检测方法，应用方式简便，应用范围也相当广泛。

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，特别涉及气体传感器技术领域，具体是指一种双通道粉尘浓度传感器及其粉尘浓度检测方法。

背景技术

随着国民经济的发展和人们生活水平的提高，空气环境质量的好坏引起了人们的高度重视。近年来，粉尘作为空气中最重要的污染物之一备受关注。粉尘对人类危害极大，尤其是小粒径颗粒物，能长时间飘浮在大气中，难以沉降到地面，易进入人体呼吸道，且粒径越小，在人体呼吸道中的沉降位置越深，危害就越大。因此粉尘浓度的测量在环境保护领域中具有十分重要的意义，是迫切需要解决的问题。

国家环保部新修订的《环境空气质量标准》将环境空气中空气动力学当量直径≤10μm的颗粒物称为可吸入颗粒物(PM10)；将环境空气中空气动力学当量直径≤2.5μm的颗粒物称为细颗粒物(PM2.5)。PM10易沉积在上呼吸道，引发各种疾病；细颗粒物(PM2.5)可以沉积在支气管和肺部，且更易吸附有毒害的物质进入体内，危害人体健康。因此，对空气中粉尘浓度的准确测量显得格外重要。

目前国内外采用光学发测量粉尘浓度的传感器主要是通过光散射原理。携带粉尘气流可以认为是空气中散布着固体颗粒的气溶胶，当光束通过含尘空气时，会发生吸收和散射，从而使光在原来传播方向上的光强减弱。激光、红外粉尘传感器可用于测量粉尘，花粉，毛屑，香烟烟雾等颗粒物。光发射单元和光接收单元形成一个测量区域。当携带粉尘的空气流进入传感器的测量区域时，会产生吸收和散射。粉尘产生的散射光被接收单元接收，转换成电信号，通过电路处理得到粉尘的粒径和浓度。

目前主要采用的光源有红外光和激光:使用红外光光源的特性包括核心光组件光衰减慢，一般使用寿命在7年以上，数据漂移基本没有，成本低，目前被大量采用在各类粉尘传感器上面，但其主要问题是由于红外光的波长导致可检测的最小粒径在1微米以上，精度也很低；而采用激光光源的传感器可以检测到最小粒径0.3微米的粉尘颗粒，测量精度大大提高，但是其缺陷在于激光光源的使用寿命约8000小时，并且随着使用衰减很快，导致测量数据漂移严重，而且成本也很高。因此，如何提供一种既有较长的使用寿命，又具有较高的检测精度，且成本较低的粉尘浓度检测设备成为本领域亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种既包括红外光光源又包括激光光源，同时能够利用激光光源的检测结果对红外光源检测进行补偿，从而提高利用红外光光源的检测精度，延长使用寿命，且结构简单，成本低廉，应用范围广泛的双通道粉尘浓度传感器及其粉尘浓度检测方法。

为了实现上述的目的，本发明的双通道粉尘浓度传感器具有如下构成：

该双通道粉尘浓度传感器包括：检测光源单元、校准光源单元、光接收单元、信号处理单元和光源控制单元。其中，检测光源单元用以产生第一种光，并将所述的第一种光投射到粉尘检测区域；校准光源单元用以产生第二种光，并将所述的第二种光投射到所述的粉尘检测区域；光接收单元用于接收所述的第一种光和第二种光分别投射到所述的粉尘检测区域后，经粉尘散射产生的第一散射光和第二散射光，并根据所述的第一散射光和第二散射光生成对应的第一电信号和第二电信号；信号处理单元用以根据所述的光接收单元产生的第一电信号和第二电信号计算获得对应的第一粉尘浓度和第二粉尘浓度，并利用所述的第二粉尘浓度校准所述的第一粉尘浓度；光源控制单元用以控制所述的检测光源单元和校准光源单元中的一个处于工作状态。