CN204988961U

CN204988961U - 一种小型pm2.5传感器

Info

Publication number: CN204988961U
Application number: CN201520734037.7U
Authority: CN
Inventors: 徐洁; 陈晨; 魏巍; 孙磊; 张帆; 赵芳
Original assignee: Tianjin Figaro Electronics Co Ltd
Current assignee: Tianjin Figaro Electronics Co Ltd
Priority date: 2015-09-21
Filing date: 2015-09-21
Publication date: 2016-01-20
Anticipated expiration: 2025-09-21

Abstract

一种小型PM2.5传感器，包括传感器外部的光电探测器及信号放大电路，其特征在于它包括传感器主体、入射光通道、透镜组、入射光纤、电机I、电机II、出气叶轮、聚光材料、检测光纤、检测光通道、空气流通通道和入气叶轮；其优越性在于：1、机械叶轮安装在传感器内，是空气在检测通道里实时流通，使传感器实时检测空气中PM2.5含量，增加了检测结果的正确性；2、采用多通道的检测方式，是检测结果更加可靠；3、采用一些价格较低的材料，降低传感器成本，同时结构简单，操作方便，适合于普通民众在家里使用。

Description

一种小型PM2.5传感器

(一)技术领域：

本实用新型涉及传感器领域，特别指一种小型PM2.5传感器，用于监测室内的空气污染情况。

(二)背景技术：

近些年来随着空气污染情况日益严重，民众越来越关注身边的空气质量情况，希望自己能实时监测自己周围的空气质量，因此PM10、PM2.5等词汇经常出现在人们生活之中。PM2.5是指大气中空气动力学粒径小于2.5微米气溶胶粒子，是评价大气污染程度的关键指标之一。它能较长时间悬浮于空气中,其在空气中含量(浓度)越高,就代表空气污染越严重,对人体健康和大气环境质量的影响也就越大。PM2.5能够进入人体肺泡、血液***中,直接导致心血管病等疾病。PM2.5表面积较大,通常富集As、Se、Pb、Cr等重金属元素和PAHs、PCDD/Fs、VOCs等有机污染物,这些多为致癌物质和基因毒性诱变物质,对人体具有较大的危害。2012年***环境规划署公布的《全球环境展望5》指出,每年有近200万的过早死亡病例与颗粒物污染有关。PM2.5粉尘颗粒的即时检测,是有效防治PM2.5污染的前提和重要保障。

目前的PM2.5检测方式主要有称重法、微振荡天平法、β射线法和光散射法。称重法测量过程复杂,需要专业人士进行操作；微振荡天平法和β射线法可以实现自动测量,但是不能进行实时检测，而且仪器价格昂贵,体积比较大，不适合普通个人和家庭等民用检测的需求。光散射法是根据微小颗粒对光的散射原理对PM2.5进行检测,首先加热***会加热一定空间内的空气，使空气连同其中的粉尘颗粒以一定的流速缓缓通过特定的检测通道,形成一个均匀的粉尘颗粒场，同时光源以一束平行单色光入射到腔体内的颗粒场，受到颗粒周围散射和吸收的影响，一部分入射光线的照射角度会发生偏移，进而被与入射光源有一定角度的检测器所检测到。由于散射光的量较少,一般检测器前端会安装滤镜，使更多的散射光会聚到检测器上，而检测器后端则可加入信号放大器，进一步加强信号。检测器检测到的光信号经转化输出电信号,而颗粒物浓度和电信号强弱成正比,通过测得电信号就可以计算粉尘颗粒的浓度。光散射法可以实时监测周围空气的质量情况，操作方便适合普通个人使用。但是目前的现有的一些PM2.5传感器仍存在一些问题，比如被检测空气不是实时流通，监测数据过于片面等问题。

(三)实用新型内容：

本实用新型的目的在于设计一种小型PM2.5传感器，它可以克服现有技术的不足，提高传感器在检测周围环境质量的时检测结果的可靠性，同时该传感器结构简单、成本低，适用于普通民众在家庭中进行实用。

本实用新型的技术方案：一种小型PM2.5传感器，包括传感器外部的光电探测器及信号放大电路，其特征在于它包括传感器主体、入射光通道、透镜组、入射光纤、电机I、电机II、出气叶轮、聚光材料、检测光纤、检测光通道、空气流通通道和入气叶轮；其中，所述入射光通道和检测光通道安装在传感器主体之中；所述出气叶轮和入气叶轮安装在空气流通通道中，分别在电机I和电机II带动下产生运动，使空气实时在空气流通通道里流通；所述入射光通道和空气流通通道呈角度分布；所述检测光通道与入射光通道和空气流通通道也呈角度分布，构成传感器的检测区域；所述入射光纤的一端与入射光源相连，另一端安装在入射光通道中；所述检测光纤的一端固定在检测光通道中，另一端与光电探测器、信号放大电路相连；所述透镜组安装在入射光通道和检测光通道中；所述透镜组将入射光纤输入的光转换为平行光，平行光通过检测区域照在空气中的PM2.5微粒上产生散射光，由检测光纤接收散射光，并将光电信号输入到检测光纤另一端的光电探测器、信号放大电路；所述聚光材料附着在检测光通道中，用来聚集PM2.5颗粒产生的散射光。

所述传感器主体是石英玻璃箱体，整体尺寸为500mm*350mm*200mm。

所述出气叶轮和入气叶轮是塑料叶轮，以减轻传感器的整体重量。

所述入射光通道和检测光通道设计有三组，分别独立安装在传感器主体之中。

所述入射光通道和空气流通通道呈垂直分布；所述检测光通道与入射光通道和空气流通通道分别呈135°角分布，三者的交汇处构成传感器的检测区域。

所述入射光纤是多模光纤或塑料光纤。

所述检测光纤是多模光纤或塑料光纤。

所述检测光通道和空气流通通道里贴有可以降低通道里散光以提高传感器的信噪比的低反射率金属薄膜。

所述透镜组由第一透镜组和第二透镜组构成；两者是曲面为球面或非球面的透镜；所述第一透镜组将入射光纤输出的光转换为平行光；所述第二透镜组反射PM2.5微粒的散射光，增加检测光纤接收的散射光信号范围。

所述第一透镜组和第二透镜组是金属透镜。

本实用新型的工作过程：将传感器置于室内某一平面中，电机控制传感器中两个叶轮产生运动，叶轮带动空气流通于传感器中设置的空气流通通道里。入射光纤一端连接光源，一端固定在入射光通道中。入射光通过第一透镜组汇聚在检测区域中，光线受空气中PM2.5颗粒的阻挡产生散射，散射光线通过第二透镜组进入检测光通道。检测光通道中的检测光线一端固定在检测光通道中，另一端与光电探测器、信号放大电路相连，将数据传输到工作站中。工作站通过计算三组检测通道的数据综合反应出室内的空气PM2.5指数。同时，传感器连接有报警装置，可以设置当室内PM2.5值超过一定范围进行报警。

本发明的优越性：

1、机械叶轮安装在传感器内，是空气在检测通道里实时流通，使传感器实时检测空气中PM2.5含量，增加了检测结果的正确性。

2、采用多通道的检测方式，是检测结果更加可靠。

3、采用一些价格较低的材料，降低传感器成本，同时结构简单，操作方便，适合于普通民众在家里使用。

(四)附图说明：

图1为本实用新型所涉一种小型PM2.5传感器的整体结构示意图。

图2为本实用新型所涉一种小型PM2.5传感器的侧面视图。图中，1为传感器主体；2为入射光通道；3为第一透镜组；4为入射光纤；5为电机；6为出气叶轮；7为聚光材料；8为检测光纤；9为第二透镜组；10为检测光通道；11为空气流通通道；12为入气叶轮。

(五)具体实施方式：

实施例：一种小型PM2.5传感器(见图1、图2)，包括传感器外部的光电探测器及信号放大电路，其特征在于它包括传感器主体1、入射光通道2、第一透镜组3、入射光纤4、电机I5-1、电机II5-2、出气叶轮6、聚光材料7、检测光纤8、第二透镜组9、检测光通道10、空气流通通道11和入气叶轮12；其中，所述入射光通道2和检测光通道10安装在传感器主体1之中；所述出气叶轮6和入气叶轮12安装在空气流通通道11中，分别在电机I5-1和电机II5-2带动下产生运动，使空气实时在空气流通通道11里流通；所述入射光通道2和空气流通通道11呈角度分布；所述检测光通道10与入射光通道2和空气流通通道11也呈角度分布，构成传感器的检测区域；所述入射光纤4的一端与入射光源相连，另一端安装在入射光通道2中；所述检测光纤8的一端固定在检测光通道10中，另一端与光电探测器、信号放大电路相连；所述第一透镜组3安装在入射光通道2中；所述第二透镜组9安装在检测光通道10中；所述第一透镜组3将入射光纤4输入的光转换为平行光，平行光通过检测区域照在空气中的PM2.5微粒上产生散射光，由检测光纤8接收散射光，并将光电信号输入到检测光纤8另一端的光电探测器、信号放大电路；所述聚光材料7附着在检测光通道10中，用来聚集PM2.5颗粒产生的散射光。

所述传感器主体1是石英玻璃箱体，整体尺寸为500mm*350mm*200mm。

所述出气叶轮6和入气叶轮12是塑料叶轮，以减轻传感器的整体重量。

所述入射光通道2和检测光通道10设计有三组，分别独立安装在传感器主体1之中(见图1)。

所述入射光通道2和空气流通通道11呈垂直分布；所述检测光通道10与入射光通道2和空气流通通道11分别呈135°角分布，三者的交汇处构成传感器的检测区域(见图1)。

所述入射光纤4是多模光纤或塑料光纤。

所述检测光纤8是多模光纤或塑料光纤。

所述检测光通道10和空气流通通道11里贴有可以降低通道里散光以提高传感器的信噪比的低反射率金属薄膜(见图1)。

所述透镜组由第一透镜组3和第二透镜组9构成；两者是曲面为球面或非球面的透镜；所述第一透镜组3将入射光纤输出的光转换为平行光；所述第二透镜组9反射PM2.5微粒的散射光，增加检测光纤接收的散射光信号范围(见图1)。

所述第一透镜组3和第二透镜组9是金属透镜。

Claims

1.一种小型PM2.5传感器，包括传感器外部的光电探测器及信号放大电路，其特征在于它包括传感器主体、入射光通道、透镜组、入射光纤、电机I、电机II、出气叶轮、聚光材料、检测光纤、检测光通道、空气流通通道和入气叶轮；其中，所述入射光通道和检测光通道安装在传感器主体之中；所述出气叶轮和入气叶轮安装在空气流通通道中，分别在电机I和电机II带动下产生运动，使空气实时在空气流通通道里流通；所述入射光通道和空气流通通道呈角度分布；所述检测光通道与入射光通道和空气流通通道也呈角度分布，构成传感器的检测区域；所述入射光纤的一端与入射光源相连，另一端安装在入射光通道中；所述检测光纤的一端固定在检测光通道中，另一端与光电探测器、信号放大电路相连；所述透镜组安装在入射光通道和检测光通道中；所述透镜组将入射光纤输入的光转换为平行光，平行光通过检测区域照在空气中的PM2.5微粒上产生散射光，由检测光纤接收散射光，并将光电信号输入到检测光纤另一端的光电探测器、信号放大电路；所述聚光材料附着在检测光通道中，用来聚集PM2.5颗粒产生的散射光。

2.根据权利要求1所述一种小型PM2.5传感器，其特征在于所述传感器主体是石英玻璃箱体，整体尺寸为500mm*350mm*200mm。

3.根据权利要求1所述一种小型PM2.5传感器，其特征在于所述出气叶轮和入气叶轮是塑料叶轮，以减轻传感器的整体重量。

4.根据权利要求1所述一种小型PM2.5传感器，其特征在于所述入射光通道和检测光通道设计有三组，分别独立安装在传感器主体之中。

5.根据权利要求1所述一种小型PM2.5传感器，其特征在于所述入射光通道和空气流通通道呈垂直分布；所述检测光通道与入射光通道和空气流通通道分别呈135°角分布，三者的交汇处构成传感器的检测区域。

6.根据权利要求1所述一种小型PM2.5传感器，其特征在于所述入射光纤是多模光纤或塑料光纤。

7.根据权利要求1所述一种小型PM2.5传感器，其特征在于所述检测光纤是多模光纤或塑料光纤。

8.根据权利要求1所述一种小型PM2.5传感器，其特征在于所述检测光通道和空气流通通道里贴有可以降低通道里散光以提高传感器的信噪比的低反射率金属薄膜。

9.根据权利要求1所述一种小型PM2.5传感器，其特征在于所述透镜组由第一透镜组和第二透镜组构成；两者是曲面为球面或非球面的透镜；所述第一透镜组将入射光纤输出的光转换为平行光；所述第二透镜组反射PM2.5微粒的散射光，增加检测光纤接收的散射光信号范围。

10.根据权利要求9所述一种小型PM2.5传感器，其特征在于所述第一透镜组和第二透镜组是金属透镜。