[发明专利]颗粒物传感器

说明书

一种集成式颗粒物传感器，其可用于通过测量过滤器的光学特性来检测颗粒物。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年12月15日所提交的申请号为62/599,129及申请号为62/599,110的两篇美国临时专利申请的优先权，上述两篇美国临时专利申请的全部内容通过引用并入本申请。

技术领域

本申请涉及一种颗粒物传感器。

背景技术

通过空气传播的颗粒物会通过诸如燃烧、化学过程或机械磨损等不同形式产生。这些颗粒的大小会在很大的范围内变化，其中有些颗粒会在静止的空气中快速沉降，而更小的颗粒可能会更长时间内保持悬浮。包含这类颗粒物的空气(例如，在污染条件下)可能会被视为烟雾或雾霾。接触颗粒物会有害于人体健康。此外，一些颗粒会被视为研磨剂或污染物，且这些颗粒会对设备的性能造成干扰。

随着诸如智能电话之类的小型移动计算设备的激增，使用这样的设备来基于空气中是否存在特定物质和数量来感测空气质量越来越受到关注。然而，为了将颗粒物感测功能集成到移动设备中，需要使特定物质传感器是紧凑的。鉴于智能手机使用上的特性，避免定期更换特定物质传感器的组件以获得准确的感测值也会是有益处的。

发明内容

本申请涉及一种集成式颗粒物传感器，这种集成式颗粒物传感器可通过过滤器的光学特性对流体(如，周围空气)中所存在的颗粒物进行检测。

例如，本申请的一个方面公开了一种颗粒物传感器，所述颗粒物传感器包括：壳体，位于所述壳体中的光电检测器，容纳在壳体内相对于光电检测器固定的位置上的颗粒过滤器，以及位于壳体中的光源。上述颗粒过滤器设置成使可含有颗粒的流体流过颗粒过滤器。上述光源能够产生光，光的至少一部分入射到颗粒过滤器上。光电检测器能够根据与颗粒过滤器进行相互作用的光对颗粒过滤器的光学特性进行测量。

某些实施方式包括下列一个或多个技术特征。例如，在某些实施方式中，颗粒过滤器无法向前移动。例如，颗粒过滤器由CMOS兼容材料构成。在某些实施方式中，颗粒过滤器由微孔二氧化硅或微孔氮化硅构成。上述颗粒物传感器可包括壳体中的过滤器组件，这种过滤器组件包括过滤器壳体，其中过滤器壳体用于将颗粒过滤器保持在光电检测器的上方。而在某些情况下，颗粒过滤器是疏水性纤维过滤器或膜过滤器。

颗粒物传感器进一步包括：反射面，这种反射面位于壳体中，其中反射面被设置为反射由所述光源向颗粒过滤器发出的光。在某些实施方式中，第二光电检测器位于壳体的壁上，借以检测由颗粒过滤器之中或之上的颗粒所散射的光。在某些实施方式中，多个光电检测器相对于入射到颗粒过滤器的光和/或通过颗粒过滤器散射的光成不同角度设置。

在某些实施方式中，光学特性为光传输特性、光吸收特性、光散射特性、光传输特性的变化率、光散射特性的变化率或光散射特性的变化率。

本申请的另一个方面公开了一种颗粒物传感器，这种颗粒物传感器包括：颗粒过滤器，用于使含有颗粒的流体在第一方向中通过所述颗粒过滤器，这种颗粒过滤器布置在与所述第一方向垂直的平面中。这种颗粒物传感器进一步包括：光源，该光源与颗粒过滤器位于同一平面中，并且该光源能够产生耦合到颗粒过滤器的侧边沿的光。光电检测器与颗粒过滤器位于同一平面中，该光电检测器能够在光穿过颗粒过滤器并在所述颗粒过滤器的侧边沿出现后对由光源所产生的光进行感测。

其中，某些实施方式包括下列一个或多个技术特征。例如，颗粒物传感器可包括多个光源，这些光源中的各光源与颗粒过滤器位于同一平面中，并且各光源能够产生分别具有不同波长的光，上述光耦合到侧边沿，光电检测器能够对多个光源中的各光源产生的光进行感测。在某些实施方式中，多个光源是相互独立操作的。此外，在某些实施方式中，光源被定位成与颗粒过滤器的侧边沿接触，以使得光源所产生的光直接射入颗粒过滤器内而不经过自由空间。