[发明专利]基于真有效值检测的颗粒物浓度传感器

摘要

一种基于真有效值检测的颗粒物浓度传感器，包括稳压供电电路、气泵、激光器、检测壳、硅光二极管、信号转换与滤波电路、真有效值检测电路。气泵将大气中的颗粒物抽入检测壳中，颗粒物依次通过狭窄的气路，受到激光的照射后产生脉冲光信号，脉冲光信号通过硅光二极管转换成波动的电流信号，通过信号转换电路转变成电压信号，电压信号通过高通滤波器得到均值为零的电压波动信号，电压波动信号通过真有效值检测电路转换成直流电压，作为传感器输出信号。大气中的颗粒物浓度越高，光波动越大，最终输出信号也越大，利用此原理实现颗粒物浓度的检测。本发明具有结构简单、功耗较低、性能可靠、使用方便、抗干扰能力强等特点。

主权项

一种基于真有效值检测的颗粒物浓度传感器，其特征在于，包括：稳压供电电路、气泵、激光器、检测壳、硅光二极管、信号转换与滤波电路、真有效值检测电路；所述稳压供电电路，用于减小电源噪声以及地电位的波动，为激光器、气泵、检测电路提供低纹波的直流电压；所述气泵，用于产生稳定的抽气气流；所述激光器，用于产生稳定的激光信号；所述检测壳，用于组装并固定气泵、金属管、激光器和硅光二极管；所述硅光二极管，用于散射光信号的检测；在检测壳的左侧开有一个圆孔以安装激光器，在检测壳的顶部和底部均安装有一根长30mm，内径1mm，外径2mm的金属管并形成气路，上部的金属管通过PU气管与气泵相连，在检测壳的右侧装有光陷阱，以减小检测壳内激光的反射强度，在检测壳上开有一直径10mm的小孔，所述的小孔在激光器与光陷阱连线以检测中心为中心顺时针旋转40°方向上，孔内安装有硅光二极管；所述信号转换与滤波电路，用于实现光电流到电压的转换，低频直流信号的滤除；所述真有效值检测电路，用于将信号转换与滤波电路得到的信号进行转换，以便于将产生的散射光信号波动以等效的直流电压输出，并作为整个传感器的输出信号；真有效值检测电路采用AD637J真有效值转换芯片，其输出真有效值最大总误差为1mV，所述AD637J芯片的VIN引脚与RC高通滤波器输出引脚相连，所述AD637J芯片的+VS引脚连接+5V电压并通过一个0.1uF的电容接地以减小+5V电压的纹波，所述AD637J芯片的‑VS引脚连接‑5V电压并通过一个0.1uF的电容接地以减小‑5V电压的纹波，所述AD637J芯片的CS引脚连接一个4.7KΩ的电阻后连接+5V电压，所述AD637J芯片的BUFF IN引脚分别与COMMON引脚和OUTPUT OFFSET引脚连接后接地，所述AD637J芯片的CAV引脚接一个33uF的钽电容后分别与RMS OUT引脚和DEN INPUT引脚相连。