CN107966332A - 颗粒物检测装置及其电路 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及环境监测技术领域，提供一种颗粒物检测装置及其电路。一种颗粒物检测装置，用于检测待测样品的颗粒物浓度，所述颗粒物检测装置包括进样口及颗粒物传感器，待测样品从进样口进入颗粒物传感器；所述颗粒物检测装置还包括真空泵，所述真空泵与所述颗粒物传感器连接，当启动所述真空泵时产生负压，使得所述颗粒物检测装置内形成负压从而抽取待测样品；所述真空泵为微型真空泵，其产生负压的范围为50‑70KPa。利用微型真空泵产生负压，使得颗粒物检测装置内形成负压从而抽取待测样品，这样较小的采用流量对于检测装置的损害小，使用寿命长。本发明还提供了一种颗粒物检测装置的电路，用于上述的颗粒物检测装置，能很好的保证该颗粒物检测装置正常运行。
Description
技术领域
本发明涉及环境监测技术领域，尤其涉及一种颗粒物检测装置及其电路。
背景技术
随着工业的不断发展，对环境的破坏已成了不可忽视的问题，其中大气污染形势严峻。在大气中颗粒物的存在能够造成雾霾大气，因此对于大气中颗粒物的检测是当前环境保护工作的重点。
现有颗粒物检测设备多采用16.7L/min大流量真空泵直接采样大气颗粒物，过大的采用流量对设备损伤较大，影响使用寿命，同时也间接使常规维护频率增加，维护成本高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种颗粒物检测装置及其电路，能有效降低维护成本。
为解决上述技术问题，发明采用如下所述的技术方案。一种颗粒物检测装置，用于检测待测样品的颗粒物浓度，所述颗粒物检测装置包括进样口及颗粒物传感器，待测样品从进样口进入颗粒物传感器；所述颗粒物检测装置还包括真空泵，所述真空泵与所述颗粒物传感器连接，当启动所述真空泵时产生负压，使得所述颗粒物检测装置内形成负压从而抽取待测样品；所述真空泵为微型真空泵，其产生负压的范围为50-70KPa。
优选地，所述进样口与颗粒物传感器之间设有恒温加热模块。
优选地，所述进样口、恒温加热模块与颗粒物传感器垂直设置。
优选地，所述颗粒物检测装置进一步包括与颗粒物传感器相连的微型打气泵；所述颗粒物传感器与真空泵之间设置电磁阀。
一种颗粒物检测装置的电路，用于上述的颗粒物检测装置，所述颗粒物检测装置的电路包括真空控制单元、信号采集单元及信号处理单元，所述真空控制单元与信号处理单元相连，所述信号采集单元与信号处理单元相连；所述真空控制单元用于控制真空泵所产生的负压；所述信号采集单元用于采集颗粒物传感器所传出的待测样品信号并发送给所述信号处理单元；所述信号处理单元用于接收所述待测样品信号并分析处理得到检测结果以及控制所述真空控制单元。
优选地，所述信号采集单元包括运算放大器、电压比较器及基准源；所述运算放大器的信号输入端连接所述颗粒物传感器，运算放大器的信号输出端连接电压比较器；所述运算放大器的正极与电源正极连接，运算放大器的负极接地；所述运算放大器的反相端与信号输出端连接，运算放大器的正相端与信号输入端连接。
优选地，所述电压比较器的正相端与运算放大器的信号输出端相连，所述基准源与电压比较器的反相端相连，所述电压比较器输出端经由电阻与电压比较器的正相端相连。
优选地，当所述颗粒物检测装置设有恒温加热模块时，所述颗粒物检测装置的电路进一步包括温度信号采集单元及加热器控制单元，所述温度信号采集单元及加热器控制单元均与所述信号处理单元相连；所述加热器控制单元包括MOS管电子开关电路，在该MOS管的漏极设有接地的整流二极管，在该MOS管的栅极与源极之间设置陶瓷电容，在该MOS管的源极设置光耦。
优选地，当所述颗粒物检测装置包括微型打气泵时，所述颗粒物检测装置的电路进一步包括微型打气泵控制单元，所述微型打气泵控制单元与所述信号处理单元相连；所述微型打气泵控制单元包括MOS管电子开关电路，在该MOS管的漏极设有接地的整流二极管与电容，在该MOS管的栅极与源极之间设置陶瓷电容，在该MOS管的源极设置光耦。
优选地，所述信号处理单元为MCU。
本发明的有益效果在于：
本发明提供了一种颗粒物检测装置，利用微型真空泵产生负压，使得颗粒物检测装置内形成负压从而抽取待测样品，这样较小的采用流量对于检测装置的损害小，使用寿命长；并且微型真空泵体积小，从而也减小了颗粒物检测装置的体积，便于移动。此外，微型真空泵产生负压的范围为50～70KPa，能保证进样的稳定性，提高检测的准确性。
本发明还提供了一种颗粒物检测装置的电路，用于上述的颗粒物检测装置，能很好的保证该颗粒物检测装置正常运行。
附图说明
图1是本发明所提供的颗粒物检测装置的结构示意图。
图2是本发明所提供的颗粒物检测装置的电路的模块化示意图。
图3是本发明所提供的颗粒物检测装置的电路中信号采集单元与信号处理单元的电路示意图。
图4是本发明所提供的颗粒物检测装置的电路中温度信号采集单元、加热器控制单元与信号处理单元的电路示意图。
图5是本发明所提供的颗粒物检测装置的电路中微型打气泵控制单元与信号处理单元的电路示意图。
具体实施方式
为使本领域的普通技术人员更加清楚地理解发明的目的、技术方案和优点，以下结合附图和实施例对发明做进一步的阐述。
实施例一
如图1所示，一种颗粒物检测装置，用于检测待测样品的颗粒物浓度，所述颗粒物检测装置包括进样口及颗粒物传感器2，待测样品从进样口进入颗粒物传感器2；所述颗粒物检测装置还包括真空泵4，所述真空泵4与所述颗粒物传感器2连接，当启动所述真空泵4时产生负压，使得所述颗粒物检测装置内形成负压从而抽取待测样品；所述真空泵4为微型真空泵，其产生负压的范围为50～70KPa。可以理解，也就是该真空泵4产生的压强范围为-70～-50KPa。该颗粒物检测装置，利用微型真空泵产生负压，使得颗粒物检测装置内形成负压从而抽取待测样品，这样较小的采用流量对于检测装置的损害小，使用寿命长；并且微型真空泵体积小，从而也减小了颗粒物检测装置的体积，便于移动。此外，微型真空泵产生负压的范围为50～70KPa，能保证进样的稳定性，提高检测的准确性。
优选地，所述进样口与颗粒物传感器2之间设有恒温加热模块1，这样待测样品进入颗粒物传感器2之前会经过恒温加热模块1，气体均被加热以保证在不同环境下都不会产生凝露，大大降低了环境对于颗粒物浓度检测的影响，而且可以保证每次待测样品均被加热至同一温度，保证测试的一致性。所述恒温加热模块1包括温度传感器和加热器，温度传感器用于实时监测待测样品的实时温度，加热器用于给待测样品加热。
优选地，所述进样口、恒温加热模块1与颗粒物传感器2垂直设置，这样设置使得待测样品到达颗粒物传感器2之前的管道垂直无折弯，降低了管道对待测样品的影响，有效保证测试结果的准确性。
优选地，所述颗粒物检测装置还包括与颗粒物传感器2相连的微型打气泵5，该微型打气泵5能打入气体，将颗粒物检测装置内残留的待测样品或杂质进行清除，能避免残留的待测样品或杂质对测试结果的影响以及对颗粒物检测装置的损伤，有效提高测试结果的准确性以及颗粒物检测装置的使用寿命。可以理解，根据实际情况的需要，可以是每次测试后或者是定期启动微型打气泵5进行清理。如图1中所示，在一些具体实施例中，所述真空泵4位于颗粒物传感器2一侧，所述微型打气泵5位于颗粒物传感器2相对的另一侧。在一些实施例中，所述颗粒物传感器2与真空泵4之间设置电磁阀3，可以随时控制颗粒物传感器2与真空泵4之间是否连通。
在这里，对本发明所提供的颗粒物检测装置的运作过程进行说明，当微型真空泵启动，在管道内产生负压抽取待测样品，待测样品从进样口进入恒温加热模块1，升温后进入颗粒物传感器2，利用颗粒物传感器2采集到所抽取待测样品的颗粒物信；待测样品通过颗粒物传感器2之后，经由微型电磁阀从微型真空泵排到空气环境中。在测试完成之后，可以启动微型打气泵5进行清理。
实施例二
如图2所示，一种颗粒物检测装置的电路，用于实施例一中所提供的颗粒物检测装置，所述颗粒物检测装置的电路包括真空控制单元11、信号采集单元6及信号处理单元7，所述真空控制单元11与信号处理单元7相连，所述信号采集单元6与信号处理单元7相连；所述真空控制单元11用于控制真空泵所产生的负压；所述信号采集单元6用于采集颗粒物传感器所传出的待测样品信号并发送给所述信号处理单元7；所述信号处理单元7用于接收所述待测样品信号并分析处理得到检测结果以及控制所述真空控制单元。该颗粒物检测装置的电路能很好的保证颗粒物检测装置正常运行。
可以理解，当所述颗粒物检测装置设有恒温加热模块1时，所述颗粒物检测装置的电路进一步包括温度信号采集单元8及加热器控制单元9，所述温度信号采集单元8及加热器控制单元9均与所述信号处理单元7相连。当所述颗粒物检测装置包括微型打气泵5时，所述颗粒物检测装置的电路进一步包括微型打气泵控制单元10，所述微型打气泵控制单元10与所述信号处理单元7相连。所述信号处理单元7用于接收其余各单元的信号，通过分析处理进行统一的控制。在一些优选的实施例中，所述信号处理单元7为MCU，具有体积小、集成度高、可靠性高等优点。
如图3所示，优选地，所述信号采集单元6包括运算放大器61、电压比较器62及基准源63；所述运算放大器61的信号输入端连接所述颗粒物传感器2，运算放大器61的信号输出端(即运算放大器61的端口1)连接电压比较器62；所述运算放大器61的正极与电源正极连接，运算放大器61的负极接地；所述运算放大器61的反相端(即运算放大器61的端口4)与信号输出端连接，运算放大器61的正相端(即运算放大器61的端口3)与信号输入端连接。优选地，所述电压比较器62的正相端(即电压比较器62的端口3及端口5)与运算放大器61的信号输出端相连，所述基准源63与电压比较器62的反相端(即电压比较器62的端口2及端口6)相连，所述电压比较器63输出端经由电阻R22与电压比较器62的正相端(即电压比较器62的端口5)相连。通过运算放大器61、电压比较器62及基准源63能准确的采集信号并放大。
如图4所示，优选地，所述加热器控制单元9包括MOS管电子开关电路。在该MOS管Q1的漏极设有接地的整流二极管D1，其作用是在关闭、开启时产生的反峰电压吸收负载保护驱动电路。在该MOS管Q1的栅极与源极之间设置陶瓷电容C1，其作用是消除输出尖峰改善EMI特性。在该MOS管Q1的源极设置光耦OC1，能隔离驱动电平，保护MCU不会在控制MOS管Q1时被反峰电压损坏。
在一些优选的实施例中，在MOS管Q1的栅极与源极之间设置电阻R3，电阻R3与电容C1并联，该电阻R3能起到分压的作用，为MOS管Q1提供驱动分压。在MOS管Q1与光耦OC1之间设置电阻R2，电阻R2与电容C1串联，该电阻R2同样能起到分压的作用。在光耦OC1与信号处理单元7之间设置电阻R1，该电阻R1能起到限流的作用，为光耦OC1提供稳定电流。
如图5所示，优选地，所述微型打气泵控制单元10包括MOS管电子开关电路。在该MOS管Q2的漏极设有接地的整流二极管D2，整流二极管D2的作用是在关闭、开启时产生的反峰电压吸收负载保护驱动电路。在该MOS管Q2的栅极与源极之间设置陶瓷电容C2，，其作用是消除输出尖峰改善EMI特性。在该MOS管Q2的源极设置光耦OC2，能隔离驱动电平，保护MCU不会在控制MOS管Q2时被反峰电压损坏。
在一些优选的实施例中，在MOS管Q2的栅极与源极之间设置电阻R6，电阻R6与电容C2并联，该电阻R6能起到分压的作用，为MOS管Q2提供驱动分压。在MOS管Q2与光耦OC2之间设置电阻R5，电阻R5与电容C2串联，该电阻R5同样能起到分压的作用。在光耦OC2与信号处理单元7之间设置电阻R4，该电阻R4能起到限流的作用，为光耦OC2提供稳定电流。
进一步的是，在所述微型打气泵控制单元10中，在MOS管Q2的漏极还设有接地的电容C3，电容C3的作用是滤波。之所以在微型打气泵控制单元10设置电容C3，而在加热器控制单元9不设置，其原因在于，微型打气泵控制单元10只需控制电路的通/断，而加热器控制单元9则是需要控制电压调节；如果在加热器控制单元9中也是采用相同的方式设置电容反而会使得电压调节变慢且可调节范围变小。
Claims (10)
1.一种颗粒物检测装置，用于检测待测样品的颗粒物浓度，所述颗粒物检测装置包括进样口及颗粒物传感器，待测样品从进样口进入颗粒物传感器；其特征在于：所述颗粒物检测装置还包括真空泵，所述真空泵与所述颗粒物传感器连接，当启动所述真空泵时产生负压，使得所述颗粒物检测装置内形成负压从而抽取待测样品；所述真空泵为微型真空泵，其产生负压的范围为50～70KPa。
2.如权利要求1所述的颗粒物检测装置，其特征在于：所述进样口与颗粒物传感器之间设有恒温加热模块，所述恒温加热模块包括温度传感器和加热器。
3.如权利要求2所述的颗粒物检测装置，其特征在于：所述进样口、恒温加热模块与颗粒物传感器垂直设置。
4.如权利要求1-3任一项中所述的颗粒物检测装置，其特征在于：进一步包括与颗粒物传感器相连的微型打气泵；所述颗粒物传感器与真空泵之间设置电磁阀。
5.一种颗粒物检测装置的电路，其特征在于：用于如权利要求1中所述的颗粒物检测装置，所述颗粒物检测装置的电路包括真空控制单元、信号采集单元及信号处理单元，所述真空控制单元与信号处理单元相连，所述信号采集单元与信号处理单元相连；
所述真空控制单元用于控制真空泵所产生的负压；
所述信号采集单元用于采集颗粒物传感器所传出的待测样品信号并发送给所述信号处理单元；
所述信号处理单元用于接收所述待测样品信号并分析处理得到检测结果以及控制所述真空控制单元。
6.如权利要求5所述的颗粒物检测装置的电路，其特征在于：所述信号采集单元包括运算放大器、电压比较器及基准源；
所述运算放大器的信号输入端连接所述颗粒物传感器，运算放大器的信号输出端连接电压比较器；
所述运算放大器的正极与电源正极连接，运算放大器的负极接地；所述运算放大器的反相端与信号输出端连接，运算放大器的正相端与信号输入端连接。
7.如权利要求6所述的颗粒物检测装置的电路，其特征在于：所述电压比较器的正相端与运算放大器的信号输出端相连，所述基准源与电压比较器的反相端相连，所述电压比较器输出端经由电阻与电压比较器的正相端相连。
8.如权利要求5所述的颗粒物检测装置的电路，其特征在于：当所述颗粒物检测装置设有恒温加热模块时，所述颗粒物检测装置的电路进一步包括温度信号采集单元及加热器控制单元，所述温度信号采集单元及加热器控制单元均与所述信号处理单元相连；
所述加热器控制单元包括MOS管电子开关电路，在该MOS管的漏极设有接地的整流二极管，在该MOS管的栅极与源极之间设置陶瓷电容，在该MOS管的源极设置光耦。
9.如权利要求5所述的颗粒物检测装置的电路，其特征在于：当所述颗粒物检测装置包括微型打气泵时，所述颗粒物检测装置的电路进一步包括微型打气泵控制单元，所述微型打气泵控制单元与所述信号处理单元相连；
所述微型打气泵控制单元包括MOS管电子开关电路，在该MOS管的漏极设有接地的整流二极管与电容，在该MOS管的栅极与源极之间设置陶瓷电容，在该MOS管的源极设置光耦。
10.如权利要求6-9任一项中所述的颗粒物检测装置的电路，其特征在于：所述信号处理单元为MCU。
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