CN103868835A - 一种用智能手机监测pm2.5的系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了了一种快速、联网、轻巧、价廉的用智能手机监测PM2.5的系统，此系统除通常智能手机外，增设了小巧、智能的智能空气采样头。智能空气采样头既可使用人嘴来吸气采样,也可使用采样气泵采样。智能空气采样头和智能手机之间能通讯。在手机的引导下，智能空气采样头采用激光散射法测量空气中的粉尘数量及粒径，采用毛细管传热温差量热法测量气体的流量，将测量结果发给智能手机进行处理与显示。智能手机将手机位置及PM2.5的测量结果无线上传，从而实现全国PM2.5的自动联网覆盖，由此给出污染的源头及扩散的方向。本发明还能在智能手机的引导下由用户自行维护、校正智能空气采样头。

Description

一种用智能手机监测PM2.5的系统

技术领域

本发明涉及大气监测领域，尤其是涉及一种用智能手机监测PM2.5的系统。

背景技术

雾霾正让中国大城市乃至全世界都紧张，直径小于7微米的颗粒能长时间滞留在大气中，随风飘向世界各地，而直径小于2.5微米的颗粒进入人体后，会堵塞人体的微循环，并直接堵塞肺，造成肺活量的减少，肺硬化。已有大量的数据证明，上升到中国头号癌症的肺癌和雾霾有直接关系，广大民众谈起雾霾无不色变。同样，由于大量塑料及其它工业品的使用，这些塑料产品都会老化，变成粉尘进入水源，人体对水中微小颗粒的过滤同样效果有限，这些微小的颗粒也会堵塞人的微循环。

要治理雾霾，要减少微小化工颗粒进入人体的量，首先要测准雾霾的微颗粒，而且监测点要多，覆盖范围要广，测量速度要快，数据要联网，查询要方便。但是，目前流行的几种监测仪器都做不到这一点，它们的监测方法主要有震荡天平法及β射线法，这两种方法都是通过监测采样器中滤纸上的灰尘重量（密度）来计算PM2.5。这些方法所使用的仪器昂贵，采样费时费力，而且受空气湿度的影响比较大，有时根本测不准。加上一个城市有时就少数几个监测点，得出的结果无法代表整个城市，民众对检测结果半信半疑，不清楚自己要购买的楼盘附近的空气污染状况，也不清楚自己小孩就读学校附近的空气污染状况，更无法追综雾霾的污染源及输运方式乃至消除过程。现在各地都在办工业区，化工污染已成向内陆及水源上游转移的趋势，如何让民众监控自己的环境，就需要让民众能自己用数据说话。因此，如能让每个民众手中的智能手机起到监测PM2.5的作用，快速监测并自然联网，就能从根本上改变人们对PM2.5的认识，增强环保意识，甚至能促进人才向PM2.5监测结果好的二线城市流动，若手机检测PM2.5能实现普及，从轻讲可决定一个商场及住宅小区的兴隆，从重讲可改变一个国家的人财物的流向。

目前市面上已有手持式PM2.5测试仪，其原理是使用激光散射法对尘埃粒子进行数目计数和粒径分类，如图3及图4所示：激光粒子计数腔通常是一个金属椭球反射镜腔，内部安装了激光照射光束、光电二极管探测器、空气喷管，空气出气管。腔中空气流动方向，激光束方向，光电二极管探测器轴线方向三者相互垂直，而光电二极管探测器和粒子激光散射点又分别位于椭球反射镜腔的两个焦点上，所以，粒子对激光的散射光线无论是哪个方向，经椭球面反射后，一定会集到光电二极管探测器接收位置。光电脉冲信号的强弱对应粒子粒径的大小，光电脉冲信号的个数对应粒子的个数。通常用脉冲比较计数器来完成这两项工作。空气采样使用了采样泵，采样泵的采样空气流量基本上是稳定的，所以目前市面上的激光粒子计数器能简单方便地计量流过的气体体积，但无法对进来的空气进行稀释，当空气较脏时，就无法准确计量粒子数及大小。此外，采样泵占一定体积，耗电量也较大。目前市面上的这类仪器有以下缺点：（1）耗电量大，要配大容量电池（达2000mAh）；（2）重量重，携带不方便；（3）成本高，价格贵(最便宜的也要2000余元)；（4）没有利用智能手机已普及的有利条件，不能自动加上测试位置信息，无法做到全城、全国自动联网；（5）采样时直接抽取空气，当空气过脏时，激光散射法会漏计数，从而造成结果不准。（6）用户无法自己随时随地校正仪器，影响测量结果的可信度。

目前市面上的手持式PM2.5测试仪直接由空气采样泵的流量来决定空气流量，但本发明为了追求装置小巧，所以使用半导体行业普遍使用的质量流量计（MFC，以下同）原理来计量空气体积。该原理是，在薄壁不锈钢毛细管外壁缠有极细的漆包金属线，成螺线管状，所以构成一电阻。此电阻受温度的影响，流过毛细管的气体所携带的热量会影响此电阻。将这种螺线管中间抽头就可变成电桥的两臂电阻，与外加的两个电阻便形成测量电桥。当气体流过毛细管时，电桥就会有非平衡电流输出，经放大后送给单片机处理。电桥的电流检流及放大这部分电路称为流速变送器，其信号直接对应毛细管内单位时间流过的气体流量。通常待测气体流量超过毛细管容许流量许多倍，此时会增设一捆与毛细管并行的毛细管，这样由单根毛细管的流量就可推算所有毛细管合起来流过的气体流量。

对于粒子激光散射光电信号的处理，目前手持式PM2.5测试仪使用的是脉冲比较计数方法，这种方法在空气比较脏时会产生漏计数（尘埃对应的光电脉冲太密，无法区分），且所使用的比较阈值也不能随背景信号变化而变化，而背景起决于激光计数腔内的污染及反射面的氧化程度、激光器的功率变化、各镜面的污染等，所以，测量结果必定会漂移。加上用户不能自行校正，所以现有的仪器误差会不可控。要解决此问题，就必须摒弃脉冲比较计数方法

发明内容

本发明的目的在于提供一种快速、联网、轻巧、价廉的用智能手机监测PM2.5的系统，用智能手机引导智能空气采样头，完成校正及PM2.5数据检测并连同手机位置上传到网上。

本发明的目的是这样实现的：

一种用手机监测PM2.5的系统，特征是：由智能空气采样头、内含PM2.5检测软件的智能手机、PM2.5测试数据及测试位置共享网组成，其中：

智能空气采样头又由空气进管、洁净空气进管、洁净空气主管、洁净空气流速测速管、洁净空气流速传感螺线线圈、脏空气进管、脏空气流速测速管、脏空气流速传感螺线线圈、空气混合管、激光粒子计数腔、单向阀、吸嘴、桥式电路及电脑控制电路组成；在空气进管的空气进口后端的球形管内安装有精密疏水滤膜，洁净空气主管的洁净空气进气口和洁净空气流速测速管的洁净空气进气口均与洁净空气进管的洁净空气出气口相通，跨接管是活动的，测量时跨接管将洁净空气进管的进气口与洁净空气出管的出气口相联通,也就是图2中d端和c端连接，e端和b端连接;在洁净空气主管内安装有均流装置，在洁净空气流速测速管的外壁套有洁净空气流速传感螺线线圈；在脏空气进管的脏空气进口后端的球形管内安装有粗滤膜，脏空气流速测速管的脏空气进气口与脏空气进管上的粗滤膜的脏空气出气口相通，在脏空气流速测速管的外壁套有脏空气流速传感螺线线圈，洁净空气主管的洁净空气出气口、洁净空气流速测速管的洁净空气出气口、脏空气流速测速管的脏空气出气口均与空气混合管的混合空气进气口相通，空气混合管的混合空气出气口与激光粒子计数腔串联后接单向阀的进气口，单向阀的出气口与吸嘴的进口相通。吸嘴的出口供人吸气用；脏空气测量桥式电路由第1—第4电阻Ｒ１－4、脏空气流速变送器组成，第1电阻Ｒ１的一端接脏空气流速传感螺线线圈的左端，第1电阻Ｒ１的另一端与第2电阻Ｒ２串联后接脏空气流速传感螺线线圈的右端，脏空气流速变送器的一端接串联的第1电阻Ｒ1与第2电阻Ｒ２的公共端，脏空气流速变送器的另一端接脏空气流速传感螺线线圈的中间端，脏空气流速传感螺线线圈的左端与中间抽头端构成第3电阻Ｒ３，脏空气流速传感螺线线圈的右端与中间抽头端构成第4电阻Ｒ４；洁净空气测量桥式电路28由第5—第8电阻Ｒ5－8、洁净空气流速变送器组成，第7电阻Ｒ７的一端接洁净空气流速传感螺线线圈的左端，第７电阻Ｒ７的另一端与第8电阻Ｒ８串联后接洁净空气流速传感螺线线圈的右端，洁净空气流速变送器的一端接串联的第7电阻Ｒ７与第8电阻Ｒ８的公共端，洁净空气流速变送器的另一端接洁净空气流速传感螺线线圈的中间端，洁净空气流速传感螺线线圈的左端与中间抽头端构成第5电阻Ｒ５，洁净空气流速传感螺线线圈的右端与中间抽头端构成第6电阻Ｒ６；电脑控制电路由按键面板、单片机、温湿度传感器、无线通讯模块、声光报警电路、测速管加热模块、电源及其容量监测电路组成。激光粒子计数器的粒子计数输出端、洁净空气流速变送器的信号输出端、脏空气流速变送器的输出端、按键面板的面板信号输出端、电源及其容量监测电路的电池信号输出端分别与单片机上对应的信号输入端相连，单片机控制的测速管加热模块对两测速管进行恒流加热；单片机的报警信号输出端接声光报警电路的声光报警信号输入端，单片机的通讯口与无线通讯模块的信号输入端相连；无线通讯模块通过无线通讯协议与内含PM2.5检测软件的智能手机相联系；智能手机通过无线通讯网与PM2.5测试数据及测试位置共享网相联，将监测到的空气PM2.5数据及监测者的位置及时上传到PM2.5测试数据及测试位置共享网上，供人们查询。

智能空气采样头对气体流速进行时间积分，从而得出整个吸气过程中流过的空气总量。

通过管径设计控制，洁净空气的总流量约是脏空气流量的5-20倍；物理上，在洁净空气主管内插满4-19根和脏空气流速测速管一样的毛细管，构成匀流装置。

使用单片机的AD模数转换来处理光电二极管探测器输出的激光粒子散射光电脉冲信号。

吸嘴的出口既可以用人嘴吸，也可以与采样气泵连接。

1、测量过程：

当要检测一个位置的PM2.5数据时，通过按键叫醒智能空气采样头，建立与智能手机之间的通讯。在智能手机的引导下，智能空气采样头完成自检，这包括电池容量自检，精密疏水滤膜与粗滤膜更换提醒，激光器功率输出自检，背景噪声自检，现场温、湿度测量等，并提醒是否要对智能空气采样头用水体积校准装置进行校准。完成这些自检自校后，就可测量PM2.5数据。

还是在智能手机的提示下，用嘴吸智能采样头上标识的吸嘴，以人嘴代替采样泵，吸完一口气后，手机上就显示PM2.5的数据。吸时尽可能动作轻柔均匀，避免人体本身发散灰尘。为测试准确，可吸多口气进行测量平均。吸气时，空气分两路吸入智能空气采样头，一路空气称为脏空气，经过粗滤膜去除大颗粒及纤维后，进入脏空气流速测速管，和MFC原理稍微不同的是，在本发明中，由于人嘴吸气不可能非常均匀，智能空气采样头能对气体流速进行时间积分，从而得出整个吸气过程中流过的空气总量，PM2.5测试正是需要这个空气总量。脏空气经过计量后，就和洁净空气一道汇入空气混合管，再进入激光粒子计数腔进行颗粒计数。

另一路空气称为洁净空气，本发明的洁净空气由普通空气经过精密（小于0.2微米）疏水（去除水份）滤膜后获得。通过管径设计控制，洁净空气的总流量约是脏空气流量的5—20倍；物理上，在洁净空气主管内插满4-19根和脏空气流速测速管一样的毛细管，构成匀流装置。优选地，通过管径设计控制，洁净空气的总流量约是脏空气流量的10倍之；物理上，在洁净空气主管内插满9根和脏空气流速测速管一样的毛细管，构成匀流装置，再并联一根洁净空气测速管,依此方法实现洁净空气的总流量约是脏空气流量的10倍。两股洁净空气就这样按比例计量后，和脏空气一道通过空气混合管进入激光粒子计数腔进行颗粒计数。由于脏空气被稀释了10倍，故降低了对脉冲计数的速度要求。本发明使用单片机中的AD模数转换来处理光电二极管探测器输出的激光粒子散射光电脉冲信号。

智能空气采样头完成PM2.5采样计数后，将原始数据连同当时的温湿度数据发给智能手机，智能手机对数据进行分析处理并结合温湿度进行修正，最后给出报告。智能手机通过无线互联网与PM2.5测试数据及测试位置共享网相联，将监测到空气的PM2.5数据及监测者的位置及时上传到PM2.5测试数据及测试位置共享网上，供人们查询分析PM2.5的发展动向。

图3是本发明负压激光粒子计数腔气流与探测器构成面示意图，图4是本发明负压激光粒子计数腔激光与探测器构成面示意图。此两图是对图2中的激光粒子计数腔进行负压方面的详细说明。光电二极管探测器、激光照射光束、 空气流线分别位于立体几何坐标的x,y,z轴上。出气吸管形成负压，将空气从进气喷管吸入，这种吸入方式有利于空气流线的横截面小而均匀。激光二极管发出的激光经激光透镜整形后，照射空气流线，产生激光粒子散射光线，由于激光照射区位于椭球反射镜的一个焦点，散射光线会聚集到椭球反射镜的另一焦点，在此焦点放置了光电二极管探测器，从而可接受各个角度的散射光线。

2、校正过程：

流过的空气体积的校正由用户自行利用排水法来完成，即水体积校正装置21通过流速控制阀22流出的水的容量等于水体积校正装置21进气口吸入的空气容量。校正频度推荐为每测量100次或使用了3个月校正一次。本发明将这一流量校正方法交给用户，使他们能方便地校正自己的PM2.5仪器。比如要校准脏空气流速测速管，就要在图2中，用跳接管将精密疏水过滤膜所在的洁净空气出管的出气口接到脏空气进管的进气口上，即形成d-a,e-b的连接形式。智能空气采样头的吸嘴此时接水体积校准装置的入口，然后堵上洁净空气进口的c端，让空气只注入脏空气流速测速管。流入空气的总量就等于排水法的水的体积，这样就完成了校正。校正过程也是在智能手机提示下进行的，同样还可校正洁净空气的流量。

3、本发明特点：

本发明使用人嘴吸气来代替气泵，这大大减轻了本系统的体积、重量及耗电量。本发明的智能手机和智能空气采样头是分开的，他们通过无线通讯方式连接，由于只使用了智能手机的键盘和显示，从而减少了智能空气采样头的体积及耗电，节省成本，携带方便，也提高了采样头的坚固度。本发明使用智能手机作为PM2.5的人机界面，这一方面降低了系统的造价，提高了世间物品的使用效率，减少了电子垃圾，更主要的好处还是可利用智能手机的定位功能，将PM2.5数据连同位置信息上传到专业网上，供人们查询与追踪雾霾发展。

本发明对激光粒子计数腔做了两点改进：（1）本发明使用的是负压吸，而不是正压喷，这有利于空气流线在激光照射区集中不紊乱（2）本发明使用单片机的高速AD模数转换来处理光电二极管探测器输出的激光粒子散射信号，这能更精确地区别粒径，区分“双胞胎”计数，动态监测计数本底，提高了本发明对极小颗粒的探测灵敏度。

本发明的洁净干燥的空气是通过精密疏水滤膜自己产生的，这些洁净空气有以下几个作用：（1）清洁作用：如图2所示，将脏空气进口用塞子堵住，就可用洁净空气对气路进行吹扫，也可读出智能空气采样头的本底计数。使用图2 的跳接头，也能对脏空气气路用洁净空气进行吹扫，此时洁净空气进口要塞住，跳接头已转到脏空气进口上，此时由于进入的空气经过了精密疏水过滤，所以就不是脏空气了（2）校正作用：当我们用水体积法校正脏空气及洁净空气流速时，也是使用洁净空气来进行的（3）稀释作用：本发明引进洁净空气的最大好处是用洁净空气来稀释脏空气，从而使AD模数转换来粒子计数成为可能，优选地使用Microchip单片机，其4位AD模数转换时间可小至40微秒。稀释空气后，在最不利条件下，每颗灰尘通过激光照射区的时间也间隔也大于120微秒，可进行三次AD模数转换，所以，本发明首次使用AD模数转换来计数，4位AD模数转换可将灰尘激光散射信号至少分成16级，分辨率大大高于目前普遍采用的脉冲比较计数方式。这不仅提高了仪器分辨率、不会产生漏计数，还使本发明更适合中国的过脏空气（目前常规激光粒子计数仪遇到空气太脏时，比如每2.83升空气中的粉尘数超过2百万个时，它们会发生大量的漏计数）。由于本发明优选使用人嘴来吸气采样（单向阀可阻止人的呼气），就得考虑尽可能降低仪器操作者单次吸入的粉尘，减少其可能的心理阴影。很显然，本仪器操作人员可比正常呼吸降低10倍的粉尘吸入量，因为吸入的绝大部分空气都是洁净空气。另外，这样的稀释功能也能减轻仪器的清洁维护工作，延长仪器寿命。

最后一个特点是仪器校正可由用户自己随时随地完成。

附图说明：

图 1是本发明的结构框图；

图 2是本发明的智能采样头工作原理示意图；

图 3 是本发明的负压激光粒子计数腔气流与探测器构成面XOZ上的结构示意图

图 4 是本发明的负压激光粒子计数腔激光与探测器构成面XOY上的结构示意图

具体实施方式

下面结合实施例并对照附图对本发明进行进一步的说明。

实施例1：

一种用手机监测PM2.5的系统，特征是：由智能空气采样头4、内含PM2.5检测软件的智能手机2、PM2.5测试数据及测试位置共享网1组成，其中：

智能空气采样头4又由空气进管13、洁净空气进管14、洁净空气主管16、洁净空气流速测速管19、洁净空气流速传感螺线线圈17、脏空气进管8、脏空气流速测速管11、脏空气流速传感螺线线圈18、空气混合管12、激光粒子计数腔20、单向阀23、吸嘴24、桥式电路27与28及电脑控制电路26组成；在空气进管13的空气进口后端的球形管内安装有精密疏水滤膜9，洁净空气主管16的洁净空气进气口和洁净空气流速测速管19的洁净空气进气口均与洁净空气进管14的洁净空气出气口相通，跨接管15是活动的，测量时跨接管15将洁净空气进管14的进气口与洁净空气出管7的出气口相联通,也就是图2中d端和c端连接，e端和b端连接;在洁净空气主管16内安装有均流装置29，在洁净空气流速测速管19的外壁套有洁净空气流速传感螺线线圈17；在脏空气进管8的脏空气进口后端的球形管内安装有粗滤膜10，脏空气流速测速管11的脏空气进气口与脏空气进管8上的粗滤膜10的脏空气出气口相通，在脏空气流速测速管11的外壁套有脏空气流速传感螺线线圈18，洁净空气主管16的洁净空气出气口、洁净空气流速测速管19的洁净空气出气口、脏空气流速测速管11的脏空气出气口均与空气混合管12的混合空气进气口相通，空气混合管12的混合空气出气口与激光粒子计数腔20串联后接单向阀23的进气口，单向阀23的出气口与吸嘴24的进口相通。吸嘴24的出口供人吸气用；测量桥式电路27由第1—第4电阻Ｒ１－4、脏空气流速变送器31组成，第1电阻Ｒ１的一端接脏空气流速传感螺线线圈18的左端，第1电阻Ｒ１的另一端与第2电阻Ｒ２串联后接脏空气流速传感螺线线圈18的右端，脏空气流速变送器31的一端接串联的第1电阻Ｒ1与第2电阻Ｒ２的公共端，脏空气流速变送器31的另一端接脏空气流速传感螺线线圈18的中间端，脏空气流速传感螺线线圈18的左端与中间抽头端构成第3电阻Ｒ３，脏空气流速传感螺线线圈18的右端与中间抽头端构成第4电阻Ｒ４；测量桥式电路28由第5—第8电阻Ｒ5－8、洁净空气流速变送器30组成，第7电阻Ｒ７的一端接洁净空气流速传感螺线线圈17的左端，第７电阻Ｒ７的另一端与第8电阻Ｒ８串联后接洁净空气流速传感螺线线圈17的右端，洁净空气流速变送器30的一端接串联的第7电阻Ｒ７与第8电阻Ｒ８的公共端，洁净空气流速变送器30的另一端接洁净空气流速传感螺线线圈17的中间端，洁净空气流速传感螺线线圈17的左端与中间抽头端构成第5电阻Ｒ５，洁净空气流速传感螺线线圈17的右端与中间抽头端构成第6电阻Ｒ６；电脑控制电路26由按键面板、单片机、温湿度传感器、无线通讯模块、声光报警电路、测速管加热模块、电源及其容量监测电路组成。激光粒子计数器的粒子计数输出端、洁净空气流速变送器的信号输出端、脏空气流速变送器的输出端、按键面板的面板信号输出端、电源及其容量监测电路的电池信号输出端分别与单片机上对应的信号输入端相连，单片机控制的测速管加热模块对两测速管进行恒流加热；单片机的报警信号输出端接声光报警电路的声光报警信号输入端，单片机的通讯口与无线通讯模块的信号输入端相连；无线通讯模块通过无线通讯协议与内含PM2.5检测软件的智能手机2相联系；智能手机2通过无线通讯网与PM2.5测试数据及测试位置共享网1相联，将监测到的空气PM2.5数据及监测者的位置及时上传到PM2.5测试数据及测试位置共享网1上，供人们查询。

    前面描述的是本实施例各部件之间的连接关系，下面是本实施例的测试过程。

当要检测一个位置的PM2.5数据时，通过按键叫醒智能空气采样头4，建立与智能手机2之间的通讯。在智能手机2的引导下，智能空气采样头2完成自检，这包括电池容量自检，精密疏水滤膜9与粗滤膜10更换提醒，激光器42功率输出自检，背景噪声自检，现场温、湿度测量等，并提醒是否要对智能空气采样头4用水体积校准装置21进行校准。完成这些自检自校后，就可测量PM2.5数据。

还是在智能手机2的提示下，用嘴吸智能采样头上标识的吸嘴24，吸完一口气后，手机2上就显示PM2.5的数据。吸时尽可能动作轻柔均匀，避免人体本身发散灰尘。为测试准确，可吸多口气进行测量平均。吸气时，空气分两路吸入智能空气采样头4，一路空气称为脏空气，经过粗滤膜10去除大颗粒及纤维后，进入脏空气流速测速管11，和MFC稍微不同的是，在本发明中，由于人嘴吸气不可能非常均匀，智能空气采样头2能对气体流速进行时间积分，从而得出整个吸气过程中流过的空气总量，PM2.5测试正是需要这个空气总量。脏空气经过计量后，就和洁净空气一道汇入空气混合管12，再进入激光粒子计数腔20进行颗粒计数。

另一路空气称为洁净空气，本发明的洁净空气由普通空气经过精密（小于0.2微米）疏水（去除水份）滤膜9后获得。通过管径设计控制，洁净空气的总流量约是脏空气流量的10倍。物理上，在洁净空气主管16内插满9根和脏空气流速测速管11一样的毛细管，构成匀流装置29，再并联一根洁净空气测速管19,依此方法实现洁净空气的总流量约是脏空气流量的10倍。两股洁净空气就这样按比例计量后，和脏空气一道通过空气混合管12进入激光粒子计数腔20进行颗粒计数。由于脏空气被稀释了10倍，故降低了对脉冲计数的速度要求。

本实施例使用Microchip公司的PIC16F877A单片机中的AD模数转换来处理光电二极管探测器33输出的激光粒子散射信号。

智能空气采样头2完成PM2.5采样计数后，将原始数据连同当时的温湿度数据发给智能手机2，智能手机2对数据进行分析处理并结合温湿度进行修正，最后给出报告。智能手机2通过无线互联网与PM2.5测试数据及测试位置共享网1相联，将监测到空气的PM2.5数据及监测者的位置及时上传到PM2.5测试数据及测试位置共享网1上，供人们查询分析PM2.5的发展动向。

图3是本发明负压激光粒子计数腔气流与探测器构成面示意图，图4是本发明负压激光粒子计数腔激光与探测器构成面示意图。此两图是对图2中的激光粒子计数腔20进行负压方面的详细说明。光电二极管探测器33、激光照射光束36、空气流线38分别位于立体几何坐标的x,y,z轴上。出气吸管37形成负压，将空气从进气喷管35吸入，这种吸入方式有利于空气流线38的横截面小而均匀。激光二极管42发出的激光经激光透镜40整形后，照射空气流线38，产生激光粒子散射光线31，由于激光照射区位于椭球反射镜34的一个焦点，散射光线31会聚集到椭球反射镜34的另一焦点，在此焦点放置了光电二极管探测器33，从而可接受各个角度的散射光线。

流过的空气体积的校正由用户自行利用排水法来完成，即水体积校正装置21通过流速控制阀22流出的水的容量等于水体积校正装置21进气口吸入的空气容量。校正频度推荐为每测量100次或使用了3个月校正一次。本发明将这一流量校正方法交给用户，使他们能方便地校正自己的PM2.5仪器。比如要校准脏空气流速测速管，就要在图2中，用跳接管15将精密疏水过滤膜9所在的洁净空气出管7的出气口接到脏空气进管8的进气口上，即形成d-a,e-b的连接形式。智能空气采样头4的吸嘴24此时接水体积校准装置21的入口，然后堵上洁净空气进口14的c端，让空气只注入脏空气流速测速管11。流入空气的总量就等于排水法的水的体积，这样就完成了校正。校正过程也是在智能手机2提示下进行的，同样还可校正洁净空气的流量。

实施例2:

实施例2的结构与实施例1基本相同，不同之处在于： 

在图2中，吸嘴24的出口与采样气泵25连接,使用采样气泵25作为吸入空气的动力。

应当理解是，上述实施例只是对本发明的说明，而不是对本发明的限制，任何不超出本发明实质精神范围内的非实质性的替换或修改的发明创造均落入本发明保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用手机监测PM2.5的系统，其特征在于：由智能空气采样头、内含PM2.  5检测软件的智能手机、PM2.5测试数据及测试位置共享网组成，其中：

智能空气采样头又由空气进管、洁净空气进管、洁净空气主管、洁净空气流速测速管、洁净空气流速传感螺线线圈、脏空气进管、脏空气流速测速管、脏空气流速传感螺线线圈、空气混合管、激光粒子计数腔、单向阀、吸嘴、桥式电路及电脑控制电路组成；在空气进管的空气进口后端的球形管内安装有精密疏水滤膜，洁净空气主管的洁净空气进气口和洁净空气流速测速管的洁净空气进气口均与洁净空气进管的洁净空气出气口相通，跨接管是活动的，测量时跨接管将洁净空气进管的进气口与洁净空气出管的出气口相联通,也就是d端和c端连接，e端和b端连接;在洁净空气主管内安装有均流装置，在洁净空气流速测速管的外壁套有洁净空气流速传感螺线线圈；在脏空气进管的脏空气进口后端的球形管内安装有粗滤膜，脏空气流速测速管的脏空气进气口与脏空气进管上的粗滤膜的脏空气出气口相通，在脏空气流速测速管的外壁套有脏空气流速传感螺线线圈，洁净空气主管的洁净空气出气口、洁净空气流速测速管的洁净空气出气口、脏空气流速测速管的脏空气出气口均与空气混合管的混合空气进气口相通，空气混合管的混合空气出气口与激光粒子计数腔串联后接单向阀的进气口，单向阀的出气口与吸嘴的进口相通；脏空气测量桥式电路由第1—第4电阻Ｒ１－4、脏空气流速变送器组成，第1电阻Ｒ１的一端接脏空气流速传感螺线线圈的左端，第1电阻Ｒ１的另一端与第2电阻Ｒ２串联后接脏空气流速传感螺线线圈的右端，脏空气流速变送器的一端接串联的第1电阻Ｒ1与第2电阻Ｒ２的公共端，脏空气流速变送器的另一端接脏空气流速传感螺线线圈的中间端，脏空气流速传感螺线线圈的左端与中间抽头端构成第3电阻Ｒ３，脏空气流速传感螺线线圈的右端与中间抽头端构成第4电阻Ｒ４；洁净空气测量桥式电路28由第5—第8电阻Ｒ5－8、洁净空气流速变送器组成，第7电阻Ｒ７的一端接洁净空气流速传感螺线线圈的左端，第７电阻Ｒ７的另一端与第8电阻Ｒ８串联后接洁净空气流速传感螺线线圈的右端，洁净空气流速变送器的一端接串联的第7电阻Ｒ７与第8电阻Ｒ８的公共端，洁净空气流速变送器的另一端接洁净空气流速传感螺线线圈的中间端，洁净空气流速传感螺线线圈的左端与中间抽头端构成第5电阻Ｒ５，洁净空气流速传感螺线线圈的右端与中间抽头端构成第6电阻Ｒ６；电脑控制电路由按键面板、单片机、温湿度传感器、无线通讯模块、声光报警电路、测速管加热模块、电源及其容量监测电路组成；激光粒子计数器的粒子计数输出端、洁净空气流速变送器的信号输出端、脏空气流速变送器的输出端、按键面板的面板信号输出端、电源及其容量监测电路的电池信号输出端分别与单片机上对应的信号输入端相连，单片机控制的测速管加热模块对两测速管进行恒流加热；单片机的报警信号输出端接声光报警电路的声光报警信号输入端，单片机的通讯口与无线通讯模块的信号输入端相连；无线通讯模块通过无线通讯协议与内含PM2.5检测软件的智能手机相联系；智能手机通过无线通讯网与PM2.5测试数据及测试位置共享网相联，将监测到的空气PM2.5数据及监测者的位置及时上传到PM2.5测试数据及测试位置共享网上，供人们查询。

2.根据权利要求1所述的用智能手机监测PM2.5的系统，其特征在于：智能空气采样头对气体流速进行时间积分，从而得出整个吸气过程中流过的空气总量。

3.根据权利要求1所述的用智能手机监测PM2.5的系统，其特征在于：通过管径设计控制，洁净空气的总流量约是脏空气流量的5-20倍；物理上，在洁净空气主管内插满4-19根和脏空气流速测速管一样的毛细管，构成匀流装置。

4.根据权利要求1所述的用智能手机监测PM2.5的系统，其特征在于：使用AD模数转换来处理光电二极管探测器输出的激光粒子散射光电脉冲信号。

5.根据权利要求1所述的用智能手机监测PM2.5的系统，其特征在于：在智能手机的提示下，用嘴吸智能采样头上标识的吸嘴，或吸嘴的出口与采样气泵连接。

6.根据权利要求1所述的用智能手机监测PM2.5的系统，其特征在于：光电二极管探测器、激光照射光束、 空气流线分别位于立体几何坐标的x,y,z轴上；出气吸管形成负压，将空气从进气喷管吸入，这种吸入方式有利于空气流线的横截面小而均匀；激光二极管发出的激光经激光透镜整形后，照射空气流线，产生激光粒子散射光线，由于激光照射区位于椭球反射镜的一个焦点，散射光线会聚集到椭球反射镜的另一焦点，在此焦点放置了光电二极管探测器，从而可接受各个角度的散射光线。

7.根据权利要求1所述的用智能手机监测PM2.5的系统，其特征在于：流过的空气体积的校正由用户自行利用排水法来完成，即水体积校正装置通过流速控制阀流出的水的容量等于水体积校正装置进气口吸入的空气容量，校正频度推荐为每测量100次或使用了3个月校正一次；本发明将这一流量校正方法交给用户，使他们能方便地校正自己的PM2.5仪器；比如要校准脏空气流速测速管，就要用跳接管将精密疏水过滤膜所在的洁净空气出管的出气口接到脏空气进管的进气口上，即形成d-a,e-b的连接形式；智能空气采样头的吸嘴此时接水体积校准装置的入口，然后堵上洁净空气进口的c端，让空气只注入脏空气流速测速管；流入空气的总量就等于排水法的水的体积，这样就完成了校正；校正过程也是在智能手机提示下进行的，同样还可校正洁净空气的流量。

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