CN105699266A - 基于ccd感光器件的雾霾浓度传感器 - Google Patents

Abstract

基于CCD感光器件的雾霾浓度传感器包括固体激光器、宽束激光束、准直限束光阑、狭窄激光束、气流与光束相交区、气流喷嘴、进气管、吸收光阑、光陷阱、吸光层、凸透镜、CCD感光器件、遮光罩、出气管、白色底板和光路，固体激光器、宽束激光束、准直限束光阑、狭窄激光束、气流与光束相交区、吸收光阑、光陷阱和吸光层构成光路机构，凸透镜、CCD感光器件、遮光罩和光路构成测量机构，气流喷嘴、进气管和出气管构成雾霾气流机构，本传感器具有制作成本较低、测量精度较高、便于携带、操作简单、稳定性好和测量速度快等特点，可广泛应用于大气环境测量以及轻工业生产。

Description

基于CCD感光器件的雾霾浓度传感器

技术领域

本发明涉及雾霾浓度传感器，尤其涉及一种基于CCD感光器件的雾霾浓度传感器，属于大气环境监测技术领域。

背景技术

近年来，随着我国社会经济的快速发展和工业化的进程，大气污染现象日益加重，尤其是城市建设、房地产开发、混凝土生产、钢铁业制造、汽车尾气排放、冬季房屋取暖和少数农村无组织焚烧秸秆和废弃生物质，使大气污染日趋严重，严重影响了人们的身体健康和生活质量，有时还不断因雾霾天气造成交通事故，为此，关于雾霾的测量与控制已成为当今的热门话题，许多研究人员不断研制雾霾测量工具，试图测量雾霾浓度，对大气污染进行治理，常见雾霾浓度测量主要通过测量气体的通量、不同粒径颗粒的吸收程度，比如用激光的吸收衰减方法或者是利用光的散射来进行检测，但现有的技术有的生产成本较高，不利普及，有的测量精度有限，误差较大，有的体积较大，不方便携带。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制作成本较低、测量精度较高、便于携带的基于CCD感光器件的雾霾浓度传感器。

本发明所要解决的技术问题是通过以下技术方案实现的：基于CCD感光器件的雾霾浓度传感器，包括固体激光器1、宽束激光束2、准直限束光阑3、狭窄激光束4、气流与光束相交区5、气流喷嘴6、进气管7、吸收光阑8、光陷阱9、吸光层10、凸透镜11、CCD感光器件12、遮光罩13、出气管14、白色底板15和光路16；

固体激光器1、宽束激光束2、准直限束光阑3、狭窄激光束4、气流与光束相交区5、吸收光阑8、光陷阱9和吸光层10构成光路机构，凸透镜11、CCD感光器件12、遮光罩13和光路15构成测量机构，气流喷嘴6、进气管7和出气管14构成雾霾气流机构；

固体激光器1发出的宽束激光束2前进光路上设有准直限束光阑3、气流与光束相交区5、吸收光阑8、光陷阱9和吸光层10，宽束激光束2经准直限束光阑3后变成狭窄激光束4照向气流与光束相交区5，从气流与光束相交区5出来的狭窄激光束4经过吸收光阑8后进入光陷阱9由吸光层10吸收，固体激光器1的工作电压为3V，波长为532nm，绿色，宽束激光束2的横截面为圆形，直径为1mm，狭窄激光束4的横截面为长方形，长为0.8mm，高为0.6mm，光陷阱9内部进行发黑磨砂处理；

气流与光束相交区5位于准直限束光阑3和吸收光阑8之间正中位置，气流与光束相交区5上方设有白色底板15，下方设有凸透镜11、CCD感光器件12和遮光罩13，气流与光束相交区5中的雾霾浓度与粒子经凸透镜11聚焦后倒立清晰成像在CCD感光器件12上，白色底板15模糊倒立成像在CCD感光器件12上，遮光罩13内外侧面全部进行发黑磨砂处理，遮光罩13遮挡和吸收杂散光线；

气流与光束相交区5两侧设有进气管7和出气管14，进气管7和出气管14靠近气流与光束相交区5处设有气流喷嘴6，气流喷嘴6的喷口呈长方形，尺寸为1.5×0.6mm，气流喷嘴6的俯视图截面呈梯形，梯形的底边长为3mm，进气管7和出气管14两者气流喷嘴6相距2mm，进气管7和出气管1采用铝合金材质，其内外侧面全部进行发黑磨砂处理；

CCD感光器件12感光面的尺寸为152×102mm，图像像素的尺寸为1200×800，根据CCD感光器件12成像的色度、亮度、频谱和细节分析出雾霾情况，色度基色为绿色时气流与光束相交区5的气流是以霾为主，此时亮度越亮，霾浓度越小，亮度越暗，霾浓度越大，色度基色中参有白色时气流与光束相交区5的气流是以雾为主，此时亮度越亮，雾浓度越小，亮度越暗，雾浓度越大。

由于采用上述技术方案，本发明所具有的优点和积极效果是：本传感器具有制作成本较低、测量精度较高、便于携带、操作简单、稳定性好和测量速度快等特点，可广泛应用于大气环境测量以及轻工业生产。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，本发明有如下2幅附图：

图1是本发明的主体结构图；

图2是本发明主体结构移除白色底板后的俯视图。

附图中所标各数字分别表示如下：

1.固体激光器，2.宽束激光束，3.准直限束光阑，4.狭窄激光束，5.气流与光束相交区，6.气流喷嘴，7.进气管，8.吸收光阑，9.光陷阱，10.吸光层，11.凸透镜，12.CCD感光器件，13.遮光罩，14.出气管，15.白色底板，16.光路。

具体实施方式

1.根据图1和图2，基于CCD感光器件的雾霾浓度传感器，包括固体激光器1、宽束激光束2、准直限束光阑3、狭窄激光束4、气流与光束相交区5、气流喷嘴6、进气管7、吸收光阑8、光陷阱9、吸光层10、凸透镜11、CCD感光器件12、遮光罩13、出气管14、白色底板15和光路16。

2.固体激光器1、宽束激光束2、准直限束光阑3、狭窄激光束4、气流与光束相交区5、吸收光阑8、光陷阱9和吸光层10构成光路机构，凸透镜11、CCD感光器件12、遮光罩13和光路15构成测量机构，气流喷嘴6、进气管7和出气管14构成雾霾气流机构。

3.固体激光器1发出的宽束激光束2前进光路上设有准直限束光阑3、气流与光束相交区5、吸收光阑8、光陷阱9和吸光层10，宽束激光束2经准直限束光阑3后变成狭窄激光束4照向气流与光束相交区5，从气流与光束相交区5出来的狭窄激光束4经过吸收光阑8后进入光陷阱9由吸光层10吸收，固体激光器1的工作电压为3V，波长为532nm，绿色，宽束激光束2的横截面为圆形，直径为1mm，狭窄激光束4的横截面为长方形，长为0.8mm，高为0.6mm，光陷阱9内部进行发黑磨砂处理。

4.气流与光束相交区5位于准直限束光阑3和吸收光阑8之间正中位置，气流与光束相交区5上方设有白色底板15，下方设有凸透镜11、CCD感光器件12和遮光罩13，气流与光束相交区5中的雾霾浓度与粒子经凸透镜11聚焦后倒立清晰成像在CCD感光器件12上，白色底板15模糊倒立成像在CCD感光器件12上，遮光罩13内外侧面全部进行发黑磨砂处理，遮光罩13遮挡和吸收杂散光线。

5.气流与光束相交区5两侧设有进气管7和出气管14，进气管7和出气管14靠近气流与光束相交区5处设有气流喷嘴6，气流喷嘴6的喷口呈长方形，尺寸为1.5×0.6mm，气流喷嘴6的俯视图截面呈梯形，梯形的底边长为3mm，进气管7和出气管14两者气流喷嘴6相距2mm，进气管7和出气管1采用铝合金材质，其内外侧面全部进行发黑磨砂处理，出气管14接气泵，雾霾样品气体从进气管7吸入本传感器。

6.CCD感光器件12感光面的尺寸为152×102mm，图像像素的尺寸为1200×800，根据CCD感光器件12成像的色度、亮度、频谱和细节分析出雾霾情况，色度基色为绿色时气流与光束相交区5的气流是以霾为主，此时亮度越亮，霾浓度越小，亮度越暗，霾浓度越大，色度基色中参有白色时气流与光束相交区5的气流是以雾为主，此时亮度越亮，雾浓度越小，亮度越暗，雾浓度越大。

Claims (1)

1.一种基于CCD感光器件的雾霾浓度传感器，包括固体激光器1、宽束激光束2、准直限束光阑3、狭窄激光束4、气流与光束相交区5、气流喷嘴6、进气管7、吸收光阑8、光陷阱9、吸光层10、凸透镜11、CCD感光器件12、遮光罩13、出气管14、白色底板15和光路16；

固体激光器1、宽束激光束2、准直限束光阑3、狭窄激光束4、气流与光束相交区5、吸收光阑8、光陷阱9和吸光层10构成光路机构，凸透镜11、CCD感光器件12、遮光罩13和光路15构成测量机构，气流喷嘴6、进气管7和出气管14构成雾霾气流机构；

其特征在于：固体激光器1发出的宽束激光束2前进光路上设有准直限束光阑3、气流与光束相交区5、吸收光阑8、光陷阱9和吸光层10，宽束激光束2经准直限束光阑3后变成狭窄激光束4照向气流与光束相交区5，从气流与光束相交区5出来的狭窄激光束4经过吸收光阑8后进入光陷阱9由吸光层10吸收，固体激光器1的工作电压为3V，波长为532nm，绿色，宽束激光束2的横截面为圆形，直径为1mm，狭窄激光束4的横截面为长方形，长为0.8mm，高为0.6mm，光陷阱9内部进行发黑磨砂处理；

气流与光束相交区5位于准直限束光阑3和吸收光阑8之间正中位置，气流与光束相交区5上方设有白色底板15，下方设有凸透镜11、CCD感光器件12和遮光罩13，气流与光束相交区5中的雾霾浓度与粒子经凸透镜11聚焦后倒立清晰成像在CCD感光器件12上，白色底板15模糊倒立成像在CCD感光器件12上，遮光罩13内外侧面全部进行发黑磨砂处理，遮光罩13遮挡和吸收杂散光线；

气流与光束相交区5两侧设有进气管7和出气管14，进气管7和出气管14靠近气流与光束相交区5处设有气流喷嘴6，气流喷嘴6的喷口呈长方形，尺寸为1.5×0.6mm，气流喷嘴6的俯视图截面呈梯形，梯形的底边长为3mm，进气管7和出气管14两者气流喷嘴6相距2mm，进气管7和出气管1采用铝合金材质，其内外侧面全部进行发黑磨砂处理；

CCD感光器件12感光面的尺寸为152×102mm，图像像素的尺寸为1200×800，根据CCD感光器件12成像的色度、亮度、频谱和细节分析出雾霾情况，色度基色为绿色时气流与光束相交区5的气流是以霾为主，此时亮度越亮，霾浓度越小，亮度越暗，霾浓度越大，色度基色中参有白色时气流与光束相交区5的气流是以雾为主，此时亮度越亮，雾浓度越小，亮度越暗，雾浓度越大。