顆粒物傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及光電分析，特別涉及氣體中顆粒物的檢測(cè)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]顆粒物指環(huán)境空氣中直徑小于2.5微米的固體顆粒物。由于它富含大量有毒、有害物質(zhì)，能夠長(zhǎng)時(shí)間懸浮于空氣中，吸入肺深處無(wú)法排出，因此對(duì)居民呼吸系統(tǒng)發(fā)病率、心血管發(fā)病率及死亡率都造成嚴(yán)重威脅。顆粒物濃度直接影響著環(huán)境空氣質(zhì)量，因此對(duì)顆粒物的檢測(cè)重要意義。彈性光散射測(cè)量法具有速度快、靈敏度高等特點(diǎn)，是監(jiān)測(cè)顆粒物濃度的主要方法之一。采用彈性光散射測(cè)量法的顆粒物濃度傳感器的基本工作原理如下:空氣中的粒子在光束的照射下會(huì)產(chǎn)生與粒子大小成比例的散射光信號(hào)，該散射光信號(hào)通過(guò)光電探測(cè)器和前置放大電路后轉(zhuǎn)換為適當(dāng)幅度的電壓脈沖信號(hào)，再經(jīng)過(guò)電子線路的甄別，從而完成對(duì)電脈沖信號(hào)的分檔計(jì)數(shù)。此時(shí)，電壓脈沖數(shù)量對(duì)應(yīng)于微粒的個(gè)數(shù)，電壓脈沖的幅值對(duì)應(yīng)于粒子的大小。
[0003]目前顆粒物傳感器主要用于被集成至如空氣凈化儀器的設(shè)備中，不易更換。隨空氣凈化設(shè)備的長(zhǎng)時(shí)間開(kāi)啟，顆粒物傳感器的半導(dǎo)體激光器輸出性能變差。目前顆粒物傳感器使用的半導(dǎo)體激光器壽命普遍不長(zhǎng)(約10000小時(shí))，不能滿足如空氣凈化儀器等設(shè)備的需要。且隨著輸出功率的明顯降低，會(huì)造成顆粒物散射信號(hào)甄別的誤判，造成顆粒物濃度測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]為解決上述現(xiàn)有技術(shù)方案中的不足，本實(shí)用新型提供了一種檢測(cè)準(zhǔn)確、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、低成本的顆粒物傳感器。
[0005]本實(shí)用新型的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0006]—種顆粒物傳感器，所述顆粒物傳感器包括:
[0007]至少二個(gè)光源；
[0008]光耦合模塊，所述光耦合模塊用于將所述至少二個(gè)光源發(fā)出的測(cè)量光耦合進(jìn)檢測(cè)池內(nèi)；
[0009]檢測(cè)池，所述檢測(cè)池具有進(jìn)口和出口 ；
[0010]第一探測(cè)器，所述第一探測(cè)器設(shè)置在非測(cè)量光路徑上，用于將接收到的所述測(cè)量光在所述檢測(cè)池內(nèi)的散射光轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；
[0011]分析模塊，所述分析模塊根據(jù)光散射技術(shù)處理接收到的所述電信號(hào)，從而獲得檢測(cè)池內(nèi)氣體中顆粒物值。
[0012]根據(jù)上述的顆粒物傳感器，可選地，所述顆粒物傳感器進(jìn)一步包括:
[0013]消光模塊，產(chǎn)生散射光后的測(cè)量光進(jìn)入所述消光模塊內(nèi)。
[0014]根據(jù)上述的顆粒物傳感器，可選地，所述顆粒物傳感器進(jìn)一步包括:
[0015]第二探測(cè)器，所述第二探測(cè)器用于檢測(cè)所述測(cè)量光的光強(qiáng)。
[0016]根據(jù)上述的顆粒物傳感器，可選地，所述顆粒物傳感器進(jìn)一步包括:
[0017]控制電路，所述控制電路用于根據(jù)接收到的所述光強(qiáng)而控制所述至少二個(gè)光源中任一光源的工作與否。
[0018]根據(jù)上述的顆粒物傳感器，優(yōu)選地，所述消光模塊為空腔結(jié)構(gòu)，所述測(cè)量光在所述消光模塊內(nèi)多次反射。
[0019]根據(jù)上述的顆粒物傳感器，優(yōu)選地，所述第一探測(cè)器設(shè)置在所述檢測(cè)池外，光敏面的法線與測(cè)量光路徑垂直。
[0020]根據(jù)上述的顆粒物傳感器，可選地，所述光耦合模塊包括:
[0021]會(huì)聚器件，所述會(huì)聚器件用于將所述至少二個(gè)光源發(fā)出的測(cè)量光耦合進(jìn)光纖組；
[0022]光纖組，所述光纖組用于傳輸所述測(cè)量光
[0023]光纖耦合器，所述光纖耦合器用于將所述光纖組傳送來(lái)的測(cè)量光耦合進(jìn)出射光纖；
[0024]出射光纖，所述出射光纖的輸出端固定在所述檢測(cè)池上。
[0025]根據(jù)上述的顆粒物傳感器，優(yōu)選地，所述會(huì)聚器件為梯度折射率柱透鏡。
[0026]本實(shí)用新型的目的還在于提供了一種精度高的顆粒物檢測(cè)方法，該實(shí)用新型目的通過(guò)以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn):
[0027]根據(jù)上述的顆粒物傳感器的檢測(cè)方法，所述檢測(cè)方法包括以下步驟:
[0028](A1)至少二個(gè)光源中的一個(gè)光源發(fā)出的測(cè)量光通過(guò)光耦合模塊進(jìn)入檢測(cè)池內(nèi)，所述檢測(cè)池內(nèi)容納待測(cè)氣體，待測(cè)氣體內(nèi)具有顆粒物；
[0029](A2)所述測(cè)量光與所述顆粒物發(fā)生相互作用，產(chǎn)生與顆粒物大小相對(duì)應(yīng)的散射光；
[0030](A3)將所述散射光轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并送分析模塊；
[0031](A4)所述分析模塊根據(jù)光散射技術(shù)處理接收到的所述電信號(hào)，從而獲得檢測(cè)池內(nèi)氣體中顆粒物值；
[0032](A5)切換光源，使用所述至少二個(gè)光源中的其它光源。
[0033]根據(jù)上述的檢測(cè)方法，可選地，切換光源的具體方式為:
[0034]檢測(cè)光源發(fā)出的測(cè)量光的光強(qiáng):
[0035]當(dāng)所述光強(qiáng)低于閾值時(shí)，停止使用該光源，并使用所述至少二個(gè)光源中的其它光源。
[0036]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有的有益效果為:
[0037]1.檢測(cè)準(zhǔn)確
[0038]實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)在使用的光源的出射光強(qiáng)，當(dāng)光強(qiáng)低于要求時(shí)，切換為其它符合要求的光源，防止由于輸出功率的明顯降低導(dǎo)致顆粒物散射信號(hào)甄別的誤判，保證了了檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確；
[0039]利用散射光信號(hào)與顆粒物大小的關(guān)系，可獲得氣體中顆粒物的含量，如PM10值、PM2.5值
[0040]2.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、低成本
[0041]使用了體積小、低功率的半導(dǎo)體激光器以及光纖耦合、傳輸技術(shù)，使得整個(gè)傳感器集成度高，顯著地降低了體積及成本，使得顆粒物傳感器真正做到了輕便、易攜帶。
【附圖說(shuō)明】
[0042]參照附圖，本實(shí)用新型的公開(kāi)內(nèi)容將變得更易理解。本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解的是:這些附圖僅僅用于舉例說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而并非意在對(duì)本實(shí)用新型的保護(hù)范圍構(gòu)成限制。圖中:
[0043]圖1是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例1的顆粒物傳感器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0044]圖1和以下說(shuō)明描述了本實(shí)用新型的可選實(shí)施方式以教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員如何實(shí)施和再現(xiàn)本實(shí)用新型。為了教導(dǎo)本實(shí)用新型技術(shù)方案，已簡(jiǎn)化或省略了一些常規(guī)方面。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解源自這些實(shí)施方式的變型或替換將在本實(shí)用新型的范圍內(nèi)。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解下述特征能夠以各種方式組合以形成本實(shí)用新型的多個(gè)變型。由此，本實(shí)用新型并不局限于下述可選實(shí)施方式，而僅由權(quán)利要求和它們的等同物限定。
[0045]實(shí)施例1:
[0046]本實(shí)用新型實(shí)施例的顆粒物傳感器，用于檢測(cè)氣體中的PM2.5，所述顆粒物傳感器包括:
[0047]至少二個(gè)光源，如半導(dǎo)體激光器；
[0048]光耦合模塊，所述光耦合模塊用于將所述至少二個(gè)光源發(fā)出的測(cè)量光耦合進(jìn)檢測(cè)池內(nèi)；所述光耦合模塊包括:
[0049]會(huì)聚器件，所述會(huì)聚器件用于將所述至少二個(gè)光源發(fā)出的測(cè)量光耦合進(jìn)光纖組；所述會(huì)聚器件采用梯度折射率柱透鏡；
[0050]光纖組，所述光纖組用于傳輸所述測(cè)量光，所述光纖組的光纖數(shù)量與所述光源的數(shù)量匹配；
[0051]光纖耦合器，所述光纖耦合器用于將所述光纖組傳送來(lái)的測(cè)量光耦合進(jìn)出射光纖；
[0052]出射光纖，所述出射光纖的輸出端固定在所述檢測(cè)池上；
[0053]檢測(cè)池，所述檢測(cè)池具有進(jìn)口和出口 ；
[0054]第一探測(cè)器，所述第一探測(cè)器設(shè)置在非測(cè)量光路徑上，用于將接收到的所述測(cè)量光在所述檢測(cè)池內(nèi)的散射光轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；第一探測(cè)器的光敏面的法線與測(cè)量光路徑垂直；
[0055]分析模塊，所述分析模塊根據(jù)光散射技術(shù)處理接收到的所述電信號(hào)，從而獲得檢測(cè)池內(nèi)氣體中顆粒物值。
[0056]根據(jù)上述的顆粒物傳感器的檢測(cè)方法，所述檢測(cè)方法包括以下步驟:
[0057](A1)至少二個(gè)光源中的一個(gè)光源發(fā)出的測(cè)量光通過(guò)光耦合模塊進(jìn)入檢測(cè)池內(nèi)，所述檢測(cè)池內(nèi)容納待測(cè)氣體，待測(cè)氣體內(nèi)具有顆粒物；
[0058](A2)所述測(cè)量光與所述顆粒物發(fā)生相互作用，產(chǎn)生與顆粒物大小相對(duì)應(yīng)的散射光；
[0059](A3)將所