一種小型pm2.5傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本實(shí)用新型涉及傳感器領(lǐng)域，特別指一種小型PM2.5傳感器，用于監(jiān)測(cè)室內(nèi)的空氣污染情況。
(二)【背景技術(shù)】:
[0002]近些年來隨著空氣污染情況日益嚴(yán)重，民眾越來越關(guān)注身邊的空氣質(zhì)量情況，希望自己能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)自己周圍的空氣質(zhì)量，因此PM10、PM2.5等詞匯經(jīng)常出現(xiàn)在人們生活之中。PM2.5是指大氣中空氣動(dòng)力學(xué)粒徑小于2.5微米氣溶膠粒子，是評(píng)價(jià)大氣污染程度的關(guān)鍵指標(biāo)之一。它能較長時(shí)間懸浮于空氣中，其在空氣中含量(濃度)越高，就代表空氣污染越嚴(yán)重，對(duì)人體健康和大氣環(huán)境質(zhì)量的影響也就越大。PM2.5能夠進(jìn)入人體肺泡、血液系統(tǒng)中，直接導(dǎo)致心血管病等疾病。PM2.5表面積較大，通常富集As、Se、Pb、Cr等重金屬元素和PAHs、P⑶D/Fs、VOCs等有機(jī)污染物，這些多為致癌物質(zhì)和基因毒性誘變物質(zhì)，對(duì)人體具有較大的危害。2012年聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署公布的《全球環(huán)境展望5》指出，每年有近200萬的過早死亡病例與顆粒物污染有關(guān)。PM2.5粉塵顆粒的即時(shí)檢測(cè)，是有效防治PM2.5污染的前提和重要保障。
[0003]目前的PM2.5檢測(cè)方式主要有稱重法、微振蕩天平法、β射線法和光散射法。稱重法測(cè)量過程復(fù)雜，需要專業(yè)人士進(jìn)行操作；微振蕩天平法和β射線法可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量，但是不能進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，而且儀器價(jià)格昂貴，體積比較大，不適合普通個(gè)人和家庭等民用檢測(cè)的需求。光散射法是根據(jù)微小顆粒對(duì)光的散射原理對(duì)ΡΜ2.5進(jìn)行檢測(cè)，首先加熱系統(tǒng)會(huì)加熱一定空間內(nèi)的空氣，使空氣連同其中的粉塵顆粒以一定的流速緩緩?fù)ㄟ^特定的檢測(cè)通道，形成一個(gè)均勻的粉塵顆粒場(chǎng)，同時(shí)光源以一束平行單色光入射到腔體內(nèi)的顆粒場(chǎng)，受到顆粒周圍散射和吸收的影響，一部分入射光線的照射角度會(huì)發(fā)生偏移，進(jìn)而被與入射光源有一定角度的檢測(cè)器所檢測(cè)到。由于散射光的量較少，一般檢測(cè)器前端會(huì)安裝濾鏡，使更多的散射光會(huì)聚到檢測(cè)器上，而檢測(cè)器后端則可加入信號(hào)放大器，進(jìn)一步加強(qiáng)信號(hào)。檢測(cè)器檢測(cè)到的光信號(hào)經(jīng)轉(zhuǎn)化輸出電信號(hào)，而顆粒物濃度和電信號(hào)強(qiáng)弱成正比，通過測(cè)得電信號(hào)就可以計(jì)算粉塵顆粒的濃度。光散射法可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)周圍空氣的質(zhì)量情況，操作方便適合普通個(gè)人使用。但是目前的現(xiàn)有的一些ΡΜ2.5傳感器仍存在一些問題，比如被檢測(cè)空氣不是實(shí)時(shí)流通，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)過于片面等問題。
(三)【實(shí)用新型內(nèi)容】:
[0004]本實(shí)用新型的目的在于設(shè)計(jì)一種小型ΡΜ2.5傳感器，它可以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提高傳感器在檢測(cè)周圍環(huán)境質(zhì)量的時(shí)檢測(cè)結(jié)果的可靠性，同時(shí)該傳感器結(jié)構(gòu)簡單、成本低，適用于普通民眾在家庭中進(jìn)行實(shí)用。
[0005]本實(shí)用新型的技術(shù)方案:一種小型ΡΜ2.5傳感器，包括傳感器外部的光電探測(cè)器及信號(hào)放大電路，其特征在于它包括傳感器主體、入射光通道、透鏡組、入射光纖、電機(jī)1、電機(jī)I1、出氣葉輪、聚光材料、檢測(cè)光纖、檢測(cè)光通道、空氣流通通道和入氣葉輪；其中，所述入射光通道和檢測(cè)光通道安裝在傳感器主體之中；所述出氣葉輪和入氣葉輪安裝在空氣流通通道中，分別在電機(jī)I和電機(jī)II帶動(dòng)下產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，使空氣實(shí)時(shí)在空氣流通通道里流通；所述入射光通道和空氣流通通道呈角度分布；所述檢測(cè)光通道與入射光通道和空氣流通通道也呈角度分布，構(gòu)成傳感器的檢測(cè)區(qū)域；所述入射光纖的一端與入射光源相連，另一端安裝在入射光通道中；所述檢測(cè)光纖的一端固定在檢測(cè)光通道中，另一端與光電探測(cè)器、信號(hào)放大電路相連；所述透鏡組安裝在入射光通道和檢測(cè)光通道中；所述透鏡組將入射光纖輸入的光轉(zhuǎn)換為平行光，平行光通過檢測(cè)區(qū)域照在空氣中的PM2.5微粒上產(chǎn)生散射光，由檢測(cè)光纖接收散射光，并將光電信號(hào)輸入到檢測(cè)光纖另一端的光電探測(cè)器、信號(hào)放大電路；所述聚光材料附著在檢測(cè)光通道中，用來聚集PM2.5顆粒產(chǎn)生的散射光。
[0006]所述傳感器主體是石英玻璃箱體，整體尺寸為500mm*350mm*200mm。
[0007]所述出氣葉輪和入氣葉輪是塑料葉輪，以減輕傳感器的整體重量。
[0008]所述入射光通道和檢測(cè)光通道設(shè)計(jì)有三組，分別獨(dú)立安裝在傳感器主體之中。
[0009]所述入射光通道和空氣流通通道呈垂直分布；所述檢測(cè)光通道與入射光通道和空氣流通通道分別呈135°角分布，三者的交匯處構(gòu)成傳感器的檢測(cè)區(qū)域。
[0010]所述入射光纖是多模光纖或塑料光纖。
[0011 ] 所述檢測(cè)光纖是多模光纖或塑料光纖。
[0012]所述檢測(cè)光通道和空氣流通通道里貼有可以降低通道里散光以提高傳感器的信噪比的低反射率金屬薄膜。
[0013]所述透鏡組由第一透鏡組和第二透鏡組構(gòu)成；兩者是曲面為球面或非球面的透鏡；所述第一透鏡組將入射光纖輸出的光轉(zhuǎn)換為平行光；所述第二透鏡組反射PM2.5微粒的散射光，增加檢測(cè)光纖接收的散射光信號(hào)范圍。
[0014]所述第一透鏡組和第二透鏡組是金屬透鏡。
[0015]本實(shí)用新型的工作過程:將傳感器置于室內(nèi)某一平面中，電機(jī)控制傳感器中兩個(gè)葉輪產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，葉輪帶動(dòng)空氣流通于傳感器中設(shè)置的空氣流通通道里。入射光纖一端連接光源，一端固定在入射光通道中。入射光通過第一透鏡組匯聚在檢測(cè)區(qū)域中，光線受空氣中PM2.5顆粒的阻擋產(chǎn)生散射，散射光線通過第二透鏡組進(jìn)入檢測(cè)光通道。檢測(cè)光通道中的檢測(cè)光線一端固定在檢測(cè)光通道中，另一端與光電探測(cè)器、信號(hào)放大電路相連，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)焦ぷ髡局?。工作站通過計(jì)算三組檢測(cè)通道的數(shù)據(jù)綜合反應(yīng)出室內(nèi)的空氣PM2.5指數(shù)。同時(shí)，傳感器連接有報(bào)警裝置，可以設(shè)置當(dāng)室內(nèi)PM2.5值超過一定范圍進(jìn)行報(bào)警。
[0016]本發(fā)明的優(yōu)越性:
[0017]1、機(jī)械葉輪安裝在傳感器內(nèi)，是空氣在檢測(cè)通道里實(shí)時(shí)流通，使傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)空氣中PM2.5含量，增加了檢測(cè)結(jié)果的正確性。
[0018]2、采用多通道的檢測(cè)方式，是檢測(cè)結(jié)果更加可靠。
[0019]3、采用一些價(jià)格較低的材料，降低傳感器成本，同時(shí)結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，適合于普通民眾在家里使用。
(四)【附圖說明】:
[0020]圖1為本實(shí)用新型所涉一種小型PM2.5傳感器的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖2為本實(shí)用新型所涉一種小型PM2.5傳感器的側(cè)面視圖。圖中，1為傳感器主體；2為入射光通道；3為第一透鏡組；4為入射光纖；5為電