[发明专利]一种大气颗粒物浓度的监测装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种大气颗粒物浓度的监测装置。

背景技术

在现有技术中，大气颗粒物污染已经成为社会共同关注的重要内容之一。衡量颗粒物浓度的指标主要包括TSP(总悬浮颗粒物)、PM10(空气动力学粒径小于10微米的粒子)和PM2.5(空气动力学粒径小于2.5微米的粒子)。目前颗粒物浓度的检测方法主要由称重法、微振荡天平法、β射线法和光散射法。称重法测量过程复杂，需要专业人士进行操作；微振荡天平法和β射线法可以实现自动测量，但是不能进行实时检测，而且仪器价格昂贵。光散射法是利用微小颗粒对光的散射原理进行检测，具有检测速度快，成本低，使用方便，可以实时在线检测等优点。光散射发分为浊度法和颗粒计数法。浊度法是根据检测腔内所有粒子散射光强度的大小与颗粒浓度之间的关系进行检测。浊度法检测精度低，而且需要加上物理切割器，预先滤除大于2.5微米或者10微米以上的粒子，才能实现PM2.5或者PM10的检测。光学颗粒计数法根据单个粒子的散射光大小测量粒子的粒径，从而求出气体采样体积内颗粒物的大小和数量，因此它可以同时测量出大气中TSP，PM10和PM2.5的浓度，测量方便。目前基于光学颗粒计数原理的颗粒物浓度检测传感器都是采用金属凹面反射镜将散射光汇聚到光电探测器上。检测过程中空气的微小颗粒容易积聚在金属凹面反射镜的表面，损伤反射镜的光学性能，限制了它在高浓度PM2.5检测场所的使用。为了克服该缺点，鞘流装置被用于检测气路，但是，这增加了传感器结构的复杂程度和制作成本。专利CN101715550A提出了一种颗粒物监测装置，直接将探测器置于检测区域很近的位置，省略了凹面镜。在高浓度的PM2.5场所，探测器表面很容易被颗粒物污染，影响传感器的性能，而且采用的表面贴装的探测器，其很容易收到空气中的湿度等因素的影响，不适合室外大气环境的颗粒物浓度检测，而且其为非全体积采样，测量精度低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种可以用于室外大气颗粒物浓度检测的大气颗粒物浓度的监测装置。

为解决以上技术问题，本发明采取如下技术方案：

一种大气颗粒物浓度的监测装置，被检测气体从环境中进入监测装置中形成一气流通道，所述的监测装置包括一产生光束的光源，所述的光束与所述的气流通道相交叉并在交叉处形成检测区域，在所述的光束一侧设置有一第一光电探测器，所述的光束与所述的第一光电探测器之间设置有同轴排列的第一凸透镜和第二凸透镜，当大气中的颗粒物经过检测区域时光源发出的光束产生散射光，散射光依次通过第一凸透镜、第二凸透镜汇聚到第一光电探测器。

优选地，所述的第一凸透镜靠近检测区域的面为一凸面，所述的第一凸透镜的为树脂或玻璃材料制成。

优选地，所述的监测装置还包括一底座、设置在底座上的准直透镜、柱面镜，所述的光源为一激光器，所述的激光器发出的光束依次经过准直透镜、柱面镜在气流通道处形成线光斑。

优选地，所述的底座上还设置有反射平面镜、第二光电探测器，所述的光束经过气流通道后有一部分光被散射，未被散射的光通过反射平面镜后的反射光照射到第二光电探测器上，所述的监测装置还包括一反馈控制电路，所述的第二光电探测器测出反射光光强的变化通过反馈电路调节激光器的驱动电流使激光器的输出光功率恒定。

优选地，所述的底座上还设置有第一光阑和第二光阑，所述的气流通道形成在第一光阑与第二光阑之间，所述的激光器发出的光束经过柱面镜后依次经过第一光阑、气流通道、第二光阑。

优选地，所述的监测装置还包括一盖合在所述的底座上的壳盖，所述的壳盖与所述的底座通过注塑模成型，在壳盖内形成密封腔。

优选地，所述的底座上设置有一进气口，所述的壳盖上设置有一排气口，大气中的气体从所述的进气口进入从排气口排出，形成所述的气流通道。

优选地，所述的监测装置还包括一使被检测气体从进气口被抽入从排气口排出的气泵。

优选地，所述的监测装置还包括一控制板，所述的控制板包括一用于驱动激光器的激光器驱动电路、用于检测第一光电探测器和第二光电探测器信号的信号检测电路、所述的反馈控制电路、气泵控制电路。