[实用新型]空气颗粒物浓度传感检测光路

说明书

技术领域

本实用新型涉及传感器技术领域，特别是涉及一种空气颗粒物浓度传感检测光路。

背景技术

目前多数城市的空气质量差，空气中颗粒物含量多长期呼吸对人体器官损害严重。颗粒物的检测方法主要有筛分法、显微镜测试法、沉降法、电感应法和光散射法。其中光散射法测试时间短，可实现连续测量，避免了受气候变化、湿度变化等因素影响而且维护方便因此适用范围广。

光线在均匀介质中通过时按直线方向传播。但实际介质总非绝对均匀。例如大气中存在气体密度的起伏，而且往往含有微尘或微小液滴。又如溶胶或悬浮液含有微小的固体颗粒。当光束通过这类不均匀介质时，除了透过以及可能发生的吸收外，入射光的一部分会偏离其原来的传播方向，而投射到其它方向，这种现象称为光的散射。散射现象的理论处理很复杂，不相关散射是指颗粒群中颗粒间距足够大，颗粒在空间是无规分布的，它们的散射光不会因相干而抵消，此时各个颗粒的散射可以认为是相互独立的。检测空气颗粒物浓度时，需要将空气颗粒物中的粒径较大颗粒物和粒径较小的颗粒物区分开来并分别计数才能精确的检测出大颗粒物浓度值和小颗粒物浓度值，而不是仅仅提供一个误差较大的浓度范围。多数厂家采用加热法或者控制空气流速法来区分小颗粒物和大颗粒物，使生产的传感器成本增加，体积较大，功耗增加。

本发明采用激光作为发射光源，测量精度高，可以测量0.5～0.2微米直径的颗粒。采用小颗粒散射角大的规律在接收器处直接按照接收器中心部分接受到的光强对比外缘暗环环形部分的个数以及其相对应的半径来区分小颗粒、中颗粒和大颗粒并分别进行统计，不需要通过加热或者控制风速来区分大颗粒和小颗粒，直线式的光路布局使传感器的结构更小巧。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种空气颗粒物浓度传感检测光路，第一，采用激光作为发射光源，测量精度高，可以测量0.5～0.2微米直径的颗粒。第二，采用小颗粒散射角大的规律在接收器处直接按照接收器中心部分接受到的光强对比外缘暗环环形部分的个数以及其相对应的半径来区分小颗粒、中颗粒和大颗粒并分别进行统计，不需要通过加热或者控制风速来区分大颗粒和小颗粒，直线式的光路布局使传感器的结构更小巧。第三，通过接收器双层式星形结构同心分布的光电探测器接收到的中心部分的光强以及在聚焦平面上衍射图样的光通量、暗环的个数和宽度、暗环的光强，信号经过模数转换后用控制器处理，得出颗粒群的粒度分布。第四，光路结构紧凑，结构小巧，便携性好。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

空气颗粒物浓度传感检测光路，包括壳体、激光发射器、接收器、多路开关、放大电路、A/D转换电路、控制器、显示屏，其特征在于，还包括扩束器、空气流道、分光器件和滤光器件，所述激光发射器和接收器安装在壳体内，所述扩束器安装在激光发射器的输出光路上，所述分光器件和滤光器件安装在接收器的输入光路上，所述扩束器和分光器件和滤光器件之间设置有空气流道，所述接收器与多路开关连接，多路开关连接至放大电路，放大电路连接至A/D转换电路，所述A/D转换电路连接至控制器，控制器连接至显示屏。

进一步地，所述扩束器采用光束发散度0.02mrad、采用光学镀膜玻璃透镜或塑胶透镜制成的激光平行光管为扩束器。

进一步地，所述接收器为双层式星形结构同心分布的光电探测器，星型结构分布的光电探测器包括中心光电探测器和外缘环形分布光电探测器，外缘环形分布光电探测器有至少一圈，所述每圈外缘环形分布光电探测器中的光电探测器个数为偶数。

进一步地，所述外缘环形分布光电探测器中靠近中心光电探测器的星型结构分布的光电探测器圈其光电探测器分布密集度大于远离中心光电探测器的星型结构分布的光电探测器圈其光电探测器分布密集度。

进一步地，所述分光器件和滤光器件为傅里叶物镜和CCD成像器，所述CCD成像器用于放大成像。

进一步地，所述CCD成像器通过数据线连接至控制器，控制器连接至显示屏。

进一步地，所述空气流道垂直激光发射器设置，所述空气流道上处于激光发射器光路延伸的方向设置有激光入口和激光出口。

有益效果

由于采用了上述的技术方案，本实用新型与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：