CN204613066U - 一种基于激光光源的粉尘检测传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于激光光源的粉尘检测传感器,包括传感器壳体,所述传感器壳体上设置电源、空气入口和空气出口,所述空气出口处安装风扇,所述传感器壳体内设置测量室、激光发射器,所述测量室设置开口,所述开口处设置光路通道,所述测量室内沿信号传递方向依次设置光电接收器、放大滤波电路和微处理器,所述微处理器上设置数据采集装置、数据处理装置、数据输出装置和存储装置。本实用新型的有益效果在于:空气出口设置风扇加速空气流动,使采样空气快速、流畅、稳定通过测量室,使得测量响应迅速,激光光路通道的设计使粉尘通过测量室时反射光强,从而获得清晰信号,增加测量数值精确度,准确的检测空气中的微小颗粒的浓度。
Description
技术领域
本实用新型主要涉及空气颗粒物检测领域,具体是一种基于激光光源的粉尘检测传感器。
背景技术
空气是指包围在地球周围的气体,它维护着人类及生物的生存,但是,随着工业及交通运输业的不断发展,大量的有害物质被排放到空气中,改变了空气的正常组成,使空气质量变坏,大气颗粒物是一种重要的空气污染物,粉尘是评价大气颗粒物的重要指标之一,粉尘传感器能够测量空气中粉尘的浓度,用以指导人们做出相应保护措施。
目前,市场上的粉尘传感器多数是基于红外led光源的粉尘传感器,在使用的时候存在一些问题:
1、现有的红外led粉尘传感器由于led光源能量弱,经过颗粒物反射后采集的信号更弱,以至于超出信号采集部分的响应范围导致测量范围小,进而导致检测准确度差;
2、现有的红外led粉尘传感器采样气流导入是使用加热电阻加热空气引起对流,这种导气方法引起的空气流动太慢,从而使得传感器响应速度慢,响应速度慢,测量精度低;
3、现有的红外led粉尘传感器还存在数据一致性不好而且容易受外界电磁波的干扰,使用寿命也受限于激光的寿命,使用一定的时间后就会出现测量不准确的问题;
4、现有的红外led粉尘传感器,长时间使用后会有积灰,影像测量的准确性。
实用新型内容
为解决现有技术中的不足,本实用新型一种基于激光光源的粉尘检测传感器,特殊空气采样设计保证采样空气快速、流畅、稳定通过测量室,使得测量响应迅速,激光光路通道的设计使粉尘通过测量室时反射光强,从而获得清晰信号,使得测量数值更加精确,准确的检测空气中的微小颗粒的浓度。
本实用新型为实现上述目的,通过以下技术方案实现:
一种基于激光光源的粉尘检测传感器,包括传感器壳体,所述传感器壳体上设置空气入口和空气出口,所述空气出口处安装风扇,所述传感器壳体内设置电路板、测量室、激光发射器,所述电路板上设置电源,所述测量室分别与空气入口、空气出口连通,所述测量室设置开口,所述开口处设置光路通道,所述光路通道一端与测量室连接,另一端与激光发射器连接,所述测量室内沿信号传递方向依次设置光电接收器、放大滤波电路和微处理器,所述微处理器上设置数据采集装置、数据处理装置、数据输出装置和存储装置,所述风扇、光电接收器、激光发射器和微处理器均与电源电连接。
所述激光发射器内设置内置透镜。
所述数据输出装置为串口输出或PWM信号输出。
所述数据输出装置上设置显示器。
所述放大滤波电路上设置屏蔽罩,所述屏蔽罩上设置接地装置。
所述传感器壳体上设置电镀。
对比与现有技术,本实用新型有益效果在于:
1、本实用新型测量室直接与空气入口、空气出口连通,空气出口设置风扇加速空气流动,特殊的空气采样设计,使采样空气快速、流畅、稳定通过测量室,使得测量响应迅速,激光光路通道的设计使粉尘通过测量室时反射光强,从而获得清晰信号,增加测量数值精确度,准确的检测空气中的微小颗粒的浓度;
2、本实用新型激光发射器内设置内置透镜,对激光进行聚焦增强颗粒物反射时的信号强度,增加测量结果的准确度;
3、本实用新型光电接收器能够感受激光的光强,当激光发射器功率下降引起激光光强下降时,微处理器对由衰减引起的光强下降做相应补偿,保证测量数据准确度,增加传感器的使用时间;
4、本实用新型设置屏蔽罩和接地装置,屏蔽外界对放大电路的影响,解决激光器易受干扰问题,对恶劣环境抵抗性增强;
5、本实用新型传感器外壳设置电镀,使外壳导电后接地屏蔽外界的电磁干扰;
6、本实用新型数据输出装置上设置显示器,方便使用者观察检测结果。
附图说明
附图1是本实用新型的结构示意图;
附图2是本实用新型数据监测的结构框图;
附图3是本实用新型屏蔽罩的结构示意图。
附图中所示标号:1、传感器壳体;11、空气入口;12、空气出口;2、电源;3、风扇;4、测量室;41、开口;5、激光发射器;6;光路通道;7、光电接收器;8、放大滤波电路;81、屏蔽罩;82、接地装置;91、数据采集装置;92、数据处理装置;93、数据输出装置。
具体实施方式
结合附图和具体实施例,对本实用新型作进一步说明。应理解,这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解,在阅读了本实用新型讲授的内容之后,本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改,这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
一种基于激光光源的粉尘检测传感器,包括传感器壳体1,所述传感器壳体1上设置电源2、空气入口11和空气出口12,电源2为整个装置提供动力,空气由空气入口11进入,再由空气出口12离开传感器,形成一个空气采样通道。所述空气出口12处安装风扇3,加速空气流动,保证采样空气快速、流畅的通过空气采样通道。所述传感器壳体1内设置电路板、测量室4、激光发射器5,所述电路板上设置电源2,所述测量室4分别与空气入口11、空气出口12连通,特殊空气采样设计使采样空气稳定通过测量室4,使得测量响应迅速。克服了传统红外led粉尘传感器采样空气流动慢从造成传感器对信号响应慢的缺点。所述测量室4设置开口41,所述开口41处设置光路通道6,所述光路通道6一端与测量室4连接,另一端与激光发射器5连接,对激光进行聚光,使粉尘通过测量室4时反射光强,从而获得清晰信号,扩大测量范围,增加测量数值精确度,以便准确的检测空气中的微小颗粒的浓度,使测量结果的准确度和可信度大大提高,克服传统红外led粉尘传感器测量范围小,测量结果不准确的缺点。所述测量室4内沿信号传递方向依次设置光电接收器7、放大滤波电路8和微处理器,所述微处理器上设置数据采集装置91、数据处理装置92、数据输出装置93和存储装置,当检测到激光发射器5功率下降引起激光光强下降时,使用抗衰减算法对微处理器对由衰减引起的光强下降做相应补偿,保证测量数据准确度,能够增加传感器的使用时间。采集装置优选采用高速AD采集装置,微处理器对采集的AD信号进行分析,辨别颗粒物信号脉冲的个数和高度,对应颗粒物的数量和大小,经标准仪器校准后得到对应的质量密度数据,随后经数据输出装置93输出。所述风扇3、光电接收器7、激光发射器5和微处理器均与电源2电连接。测量过程为:出气口的风扇3向外吹,引导采样空气从进气口进入测量室4,粒子经过激光照射区域时发生散射,散射光信号经光电接收器7件接收转化为电信号,该信号经放大滤波电路8放大及滤波后被采集进微处理器,微处理器运行精密算法对该信号进行分析得出颗粒物的大小与个数,经校准后转化为颗粒物质量密度以数字输出。微处理器使用高速AD采集模块采集。微处理器对采集的AD信号进行分析,辨别颗粒物信号脉冲的个数和高度,对应颗粒物的数量和大小,经标准仪器校准后得到对应的质量密度数据,随后经数据输出装置93输出。
为了增加测量结果的准确度,所述激光发射器5内设置内置透镜,对激光进行聚焦增强颗粒物反射时的信号强度,使用聚焦激光作为光源,使得光束经很微小的颗粒反射后的信号仍然能被检测到,这就大大拓宽了测量颗粒粒径的范围。
进一步的,所述数据输出装置93为串口输出或PWM信号输出。串口输出的串口连接方便,拔插相对简易,设备连接单一,不存在相互之间的干扰,出现问题时便于排查;PWM信号输出灵活和动态响应,输出波形更加方便观察。
为了方便使用者观察检测结果,所述数据输出装置93上设置显示器。
为了屏蔽外界对放大电路的影响,所述放大滤波电路8上设置屏蔽罩81,所述屏蔽罩81上设置接地装置82,解决激光器易受干扰问题,对恶劣环境抵抗性增强。
为了屏蔽外界的电磁对测量结果的干扰,所述传感器壳体1上设置电镀。
实施例:
实施例1:
一种基于激光光源的粉尘检测传感器,包括传感器壳体1,所述传感器壳体1上镀有电镀,所述传感器壳体1上设置电源2、空气入口11和空气出口12,电源2为整个装置提供动力,空气由空气入口11进入,再由空气出口12离开传感器,形成一个空气采样通道。所述空气出口12处安装风扇3,加速空气流动,保证采样空气快速、流畅的通过空气采样通道。所述传感器壳体1内设置电路板、测量室4、激光发射器5,所述电路板上设置电源2,所述激光发射器5内设置内置透镜。所述测量室4分别与空气入口11、空气出口12连通,特殊空气采样使采样空气稳定通过测量室4,使得测量响应迅速。所述测量室4设置开口41,所述开口41处设置光路通道6,所述光路通道6一端与测量室4连接,另一端与激光发射器5连接,对激光进行聚光,使粉尘通过测量室4时反射光强,从而获得清晰信号,扩大测量范围,增加测量数值精确度,以便准确的检测空气中的微小颗粒的浓度,使测量结果的准确度和可信度大大提高。所述测量室4内沿信号传递方向依次设置光电接收器7、放大滤波电路8和微处理器。所述放大滤波电路8上设置屏蔽罩81,所述屏蔽罩81上设置接地装置82。所述微处理器上设置数据采集装置91、数据处理装置92、串口数据输出装置93和存储装置,采集装置采用高速AD采集装置,微处理器对采集的AD信号进行分析,辨别颗粒物信号脉冲的个数和高度,对应颗粒物的数量和大小,经标准仪器校准后得到对应的质量密度数据,随后经数据输出装置93输出。所述风扇3、光电接收器7、激光发射器5和微处理器均与电源2电连接。本实施例的有益效果在于:激光发射器5内设置内置透镜,对激光进行聚焦增强颗粒物反射时的信号强度,增加测量结果的准确度;当激光发射器5功率下降引起激光光强下降时,光电接收器7将信息传递至微处理器,对由衰减引起的光强下降做相应补偿,保证测量数据准确度,增加传感器的使用时间;设置屏蔽罩81和接地装置82,屏蔽外界对放大电路的影响,解决激光器易受干扰问题,对恶劣环境抵抗性增强;传感器外壳设置电镀,使外壳导电后接地屏蔽外界的电磁干扰;串口输出的串口连接方便,拔插相对简易,设备连接单一,不存在相互之间的干扰,出现问题时便于排查。
实施例2:
一种基于激光光源的粉尘检测传感器,包括传感器壳体1,所述传感器壳体1上镀有电镀,所述传感器壳体1上设置电源2、空气入口11和空气出口12,电源2为整个装置提供动力,空气由空气入口11进入,再由空气出口12离开传感器,形成一个空气采样通道。所述空气出口12处安装风扇3,加速空气流动,保证采样空气快速、流畅的通过空气采样通道。所述传感器壳体1内设置电路板、测量室4、激光发射器5,所述电路板上设置电源2,所述测量室4分别与空气入口11、空气出口12连通,特殊空气采样使采样空气稳定通过测量室4,使得测量响应迅速。所述测量室4设置开口41,所述开口41处设置光路通道6,所述光路通道6一端与测量室4连接,另一端与激光发射器5连接,对激光进行聚光,使粉尘通过测量室4时反射光强,从而获得清晰信号,扩大测量范围,增加测量数值精确度,以便准确的检测空气中的微小颗粒的浓度,使测量结果的准确度和可信度大大提高。所述测量室4内沿信号传递方向依次设置光电接收器7、放大滤波电路8和微处理器,所述屏蔽罩81上设置接地装置82所述微处理器上设置数据采集装置91、数据处理装置92、PWM信号数据输出装置93和存储装置,采集装置采用高速AD采集装置,微处理器对采集的AD信号进行分析,本方案使用双AD采集的方法增大传感器测量的量程,使用单通道采集测量信号时,当信号高到一定程度会饱和使得量程不能再增大,本方案使用双AD采集以不同采集速度和采集周期采集信号后根据两个采集的权重获得最终数值来增大量程。辨别颗粒物信号脉冲的个数和高度,对应颗粒物的数量和大小,经标准仪器校准后得到对应的质量密度数据,随后经数据输出装置93输出。所述数据输出装置93上设置显示器。所述风扇3、光电接收器7、激光发射器5和微处理器均与电源2电连接。本实施例的有益效果在于:数据输出装置93上设置显示器,方便使用者观察检测结果;PWM信号输出灵活和动态响应,输出波形更加方便观察;设置屏蔽罩81和接地装置82,屏蔽外界对放大电路的影响,解决激光器易受干扰问题,对恶劣环境抵抗性增强;传感器外壳设置电镀,使外壳导电后接地屏蔽外界的电磁干扰。
Claims (6)
1.一种基于激光光源的粉尘检测传感器,包括传感器壳体(1),其特征在于:所述传感器壳体(1)上设置空气入口(11)和空气出口(12),所述空气出口(12)处安装风扇(3),所述传感器壳体(1)内设置电路板、测量室(4)、激光发射器(5),所述电路板上设置电源(2),所述测量室(4)分别与空气入口(31)、空气出口(12)连通,所述测量室(4)设置开口(41),所述开口(41)处设置光路通道(6),所述光路通道(6)一端与测量室(4)连接,另一端与激光发射器(5)连接,所述测量室(4)内沿信号传递方向依次设置光电接收器(7)、放大滤波电路(8)和微处理器,所述微处理器上设置数据采集装置(91)、数据处理装置(92)、数据输出装置(93)和存储装置,所述风扇(3)、光电接收器(7)、激光发射器(5)和微处理器均与电源(2)电连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于激光光源的粉尘检测传感器,其特征在于:所述激光发射器(5)内设置内置透镜。
3.根据权利要求1所述的一种基于激光光源的粉尘检测传感器,其特征在于:所述数据输出装置(93)为串口输出或PWM信号输出。
4.根据权利要求1或3所述的一种基于激光光源的粉尘检测传感器,其特征在于:所述数据输出装置(92)上设置显示器。
5.根据权利要求1所述的一种基于激光光源的粉尘检测传感器,其特征在于:所述放大滤波电路(8)上设置屏蔽罩(81),所述屏蔽罩(81)上设置接地装置(82)。
6.根据权利要求1所述的一种基于激光光源的粉尘检测传感器,其特征在于:所述传感器壳体(1)上设置电镀。
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