[发明专利]一种医用雾化器盐雾浓度检测传感器及检测方法

权利要求书

1.一种医用雾化器盐雾浓度检测传感器，其特征在于，包括壳体(5)、前向小角散射光路和信号调理检测电路(3)，所述前向小角散射光路和信号调理检测电路(3)均位于所述壳体(5)内部；

所述壳体(5)两端分别设有盐雾入口(7)和盐雾出口(8)，所述壳体(5)内部设有气流通道(9)，所述气流通道(9)的两端分别与所述盐雾入口(7)和所述盐雾出口(8)相连通，所述壳体(5)上设有传感器接线口(10)；所述壳体(5)为方体；所述盐雾入口(7)、所述盐雾出口(8)和所述气流通道(9)均为圆柱形；所述盐雾入口(7)和所述盐雾出口(8)均设有螺纹；

所述前向小角散射光路包括半导体激光器(1)、硅光电池(4)和采光透镜(2)；所述半导体激光器(1)位于所述气流通道(9)的一侧，所述采光透镜(2)和所述硅光电池(4)位于所述气流通道(9)另一侧，所述硅光电池(4)的光接收端位于所述采光透镜(2)的后方焦点位置；所述气流通道(9)内部涂有黑色吸光材料；

所述气流通道内径d₁在10～100mm之间，所述半导体激光器(1)发出激光与气流通道(9)气流方向的夹角α为30°～60°，所述采光透镜(2)与所述激光的第一个反射点a的横向距离范围为0.2d₁/tanα～0.6d₁/tanα；

所述信号调理检测电路(3)的输入端连接所述硅光电池(4)的输出端，所述信号调理检测电路(3)的输出端作为医用雾化器盐雾浓度检测传感器的输出端，所述信号调理检测电路(3)用于将硅光电池(4)输出的电流信号进行处理后输出模拟电压。

2.根据权利要求1所述的医用雾化器盐雾浓度检测传感器，其特征在于，所述信号调理检测电路(3)包括运算放大器A₀、A₁，电阻R₁、R₂、R_f、R_f2，电容C_f、C_f2；所述电阻R_f和电容C_f并联后分别连接运算放大器A₀的负端和输出端，所述电阻R₁的两端分别连接运算放大器A₀的输出端和运算放大器A₁的正端，所述电阻R₂的一端连接运算放大器A₀的正端并接地、所述电阻R₂的另一端连接运算放大器A₁负端，所述电阻R_f2和电容C_f2并联后的两端分别连接运算放大器A₁的负端和输出端；所述运算放大器A₀的负端和正端作为所述信号调理检测电路(3)的输入端，所述运算放大器A₁的输出端作为所述信号调理检测电路(3)的输出端。

3.根据权利要求2所述的医用雾化器盐雾浓度检测传感器，其特征在于，所述运算放大器A₀、A₁均采用AD820，所述电阻R_f2大小可调。

4.根据权利要求1所述的医用雾化器盐雾浓度检测传感器，其特征在于，所述半导体激光器(1)发出激光的波长为760nm、功耗为50mw，所述硅光电池(4)采用2CR24。

5.根据权利要求1至4任一项所述的医用雾化器盐雾浓度检测传感器的盐雾浓度检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

a.半导体激光器(1)作为光源发出激光照射在待测盐雾上，产生Mie散射；

b.利用采光透镜(2)汇聚散射光至硅光电池(4)；

c.硅光电池(4)将接收到的光信号转换为电流I_SC；

d.采用信号调理检测电路(3)将硅光电池(4)的电流I_SC转换为模拟电压信号U_O；

e.利用模拟电压信号U_O与盐雾浓度之间的函数关系计算得到待测盐雾浓度。

6.根据权利要求5所述的盐雾浓度检测方法，其特征在于，

所述步骤a还包括：计算盐雾颗粒物的个数浓度N和质量浓度C之间的关系为：

N=6Cπρd3]]>

其中，ρ为盐雾颗粒物的密度，d为盐雾颗粒物的直径；

所述步骤b还包括：计算硅电池(4)接收到的散射光通量Ф：

φ＝N×K

其中，K为转换系数；

所述步骤c还包括：计算电流I_SC与步骤b中光通量Ф的关系式为：

I_SC＝S_eφ

其中，S_e为硅光电池(4)的光电灵敏度；

所述步骤d还包括：计算模拟电压信号U_O与电流I_SC之间的关系式为：

U_O＝-A×R_f×I_SC

其中，

所述步骤e还包括：利用步骤a～d的关系式计算得到盐雾质量浓度C与输出模拟电压信号U_O之间的函数关系为：

C=-πρd36ARfSeKUO]]>

其中

对盐雾颗粒物密度ρ、颗粒物直径d、硅光电池的光电灵敏度S_e，转换系数K、电阻R₂、R_f以及R_f2进行检测或实验标定，通过测量电压U_O的值按照步骤e的关系式即可得到待测盐雾质量浓度C。