[发明专利]一种空气中颗粒物浓度的检测装置及检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种测定空气中颗粒物浓度的检测装置，尤其涉及一种在气体流速未知的情况下精确测定空气中颗粒物浓度的检测装置。

技术背景

在生产生活的许多领域中，需要对颗粒物的浓度或数量等参数进行检测，例如工厂烟道中排放的颗粒物的检测；环境中大气粉尘的检测；矿下易燃易爆粉尘的检测；以及商用或者家用的空气净化设备的颗粒物传感器等。颗粒物的检测方法主要有筛分、显微镜、沉降、电感应、光散射法等，其中光散射法测试时间短，能够连续测量，避免了受气候变化、湿度变化等因素影响检测效果的弊端，而且没有如定期更换滤膜等较为繁琐的维护工作，因此适用范围广，发展迅速，是目前比较好的颗粒物检测方法。

但是目前在使用光散射法检测空气中颗粒物浓度时，所用的颗粒物浓度检测装置所使用的气流的驱动方式主要有两种：主动式和被动式；主动式检测装置可以采用风扇驱动以使被测气体稳定流动，还可以采用加热部件加热被测气体驱动气体流动；被动式检测装置不主动驱动气体流动而是利用被测气体的自然流动或外部驱动气体流动来使被测气体通过被测区。目前采用被动式的传感器测量空气中颗粒物的浓度的结果大部分都不准确，主要原因是被测气体流速对测量结果会有很大影响。当气体流速变化时传感器无法持续提供准确的检测结果，需要用户自行进行补偿或计算。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种检测空气中颗粒物浓度的检测装置，包括气流通道、检测单元、检测结果计算单元以及风速测量单元；所述检测装置外的空气进入所述气流通道，所述检测单元设置在所述气流通道上并将所述空气中颗粒物的相关信息转换成电信号，同时所述风速测量单元获取所述进入气流通道的空气流速，检测结果计算单元根据检测单元输出的电信号和所述风速测量单元获取的流速计算空气中颗粒物的浓度。

优选地，所述风速测量单元包括发热部件和信息处理单元；所述信息处理单元通过对所述检测装置所在的环境的温度和位于所述气流通道内的发热部件的热平衡温度和发热功率进行处理，确定空气流速。

优选地，所述风速测量单元还包括基准环境温度检测单元和发热部件温度检测单元；所述基准环境温度检测单元检测所述检测装置所在的环境的温度；所述发热部件温度检测单元检测设置于所述气流通道内的发热部件的热平衡温度和发热功率。

优选地，所述发热部件温度检测单元和所述发热部件由一个自发热温度检测单元来实现。

优选地，所述气流通道内的发热部件在一预定的热平衡温度下达到热平衡，所述风速测量单元根据热平衡状态下发热部件的固定的热平衡温度、所述检测装置所在的环境的温度以及发热部件的发热功率确定空气流速。

优选地，所述气流通道内的发热部件在固定的发热功率下达到热平衡，所述风速测量单元根据热平衡状态下发热部件的固定的发热功率、所述发热部件的热平衡温度以及所述检测装置所在的环境的温度确定空气流速。

优选地，所述发热部件为负温度系数热敏电阻部件。

优选地，所述检测单元为由发光部件和受光部件组成的光学检测单元；所述检测结果计算单元根据所述检测单元获取的发光部件发射光的电信号和受光部件接收光的电信号计算空气中颗粒物浓度。

优选地，所述检测结果计算单元利用所述空气流速对所述颗粒物浓度进行补偿。

优选地，所述气流通道上设置转弯结构，并在所述转弯处外侧设置孔结构，用于降低进入所述气流通道的空气的流速，同时将大颗粒物甩出气流通道。

优选地，所述基准环境温度检测单元位于所述气流通道转弯处的孔结构的外侧，或者位于所述气流通道内检测区域的上游；所述发热部件温度检测单元或自发热温度检测单元位于所述气流通道中检测区域的下游；所述检测区域为发光部件发射光区域和受光部件接收光区域的重叠区域。

本发明提供一种检测空气中颗粒物浓度的检测方法，包括：电信号获取步骤，空气进入气流通道，气流通道中的检测单元获取空气中颗粒物的相关信息对应的电信号；空气流速获取步骤，获取所述进入气流通道的空气流速；颗粒物浓度获取步骤，根据检测单元获取的电信号和所述空气流速计算空气中颗粒物的浓度。

优选地，空气流速获取步骤包括环境温度获取步骤和热平衡温度获取步骤；在所述环境温度获取步骤中，基准环境温度检测单元获取检测装置所在的环境温度；在所述热平衡温度获取步骤中，发热部件温度检测单元检测设置于所述气流通道内的发热部件的热平衡温度和发热功率，或者自发热温度检测单元检测自身内部发热部件的热平衡温度和发热功率。