CN106813712B - 用于同时测量车辆中的内部温度和细粉尘的装置 - Google Patents

用于同时测量车辆中的内部温度和细粉尘的装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种用于同时测量车辆中的内部温度和细粉尘的装置，包括：用于改变空气流速的扩大管段，其沿着气流方向形成在壳体的中央部；温度传感器，其被配置成测量车辆中的温度，并且以扩大管段为基准，布置在壳体的前部；以及粉尘传感器单元，其被配置成检测细粉尘，并且以扩大管段为基准，布置在壳体的后部。通过对穿过用于改变空气流速的结构的内部空气的流速进行控制，并基于用于改变空气流速的结构而产生的流速差在温度感测区域与粉尘感测区域之间进行划分，该装置可同时测量车辆的内部温度和空气中的细粉尘。

Description

用于同时测量车辆中的内部温度和细粉尘的装置
技术领域
本发明涉及一种用于同时测量车辆中的内部温度和细粉尘的装置，更具体涉及一种通过控制内部空气的流速来同时测量车辆的内部温度和空气中的细粉尘的装置。
背景技术
用于建筑物或住宅的粉尘传感器通常旨在利用各种气体材料吸收某些波长的光或散射光的特性，来检测粉尘颗粒的数量。这种粉尘传感器具有用于强制生成气流的附加加热装置。
同时，对于车辆而言，车辆中的内部气流并非与建筑物或房屋中的气流一样稳定，内部气流会基于空气排放量和空调系统的模式而发生变化，并且由于在车辆的驾驶期间打开或关闭窗户等用户操作可生成无规律的内部气流。因此，当利用被配置成检测气流稳定状态下的细粉尘颗粒的数量和浓度的常规粉尘传感器(即，用于建筑物或房屋的粉尘传感器)时，由于准确性和可靠性降低，因此难以将常规传感器应用到车辆。就这一点而言，由于常规的粉尘传感器可获得在气流变化并不剧烈的稳定状态下的有效测量值，因此难以将此常规粉尘传感器应用到频繁发生不稳定气流的车辆中。
在该部分中公开的以上信息仅是为增强对本发明背景的理解，因此其可包含并不构成在该国家中对本领域技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
本发明提供一种用于同时测量车辆中的内部温度和细粉尘的装置，其能够通过利用用于改变空气流速的结构对内部空气的流速进行控制，并基于用于改变空气流速的结构而产生的流速差在温度感测区域与粉尘感测区域之间形成分隔，该装置可同时测量车辆的内部温度和空气中的细粉尘。
因此，在一方面，本发明提供一种用于同时测量车辆中的内部温度和细粉尘的装置，包括：用于改变空气流速的扩大管段，其沿着气流方向形成在壳体的中央部；温度传感器，其被配置成测量车辆中的温度，并且以扩大管段为基准(例如，相对于扩大管段)，布置在壳体的前部；以及粉尘传感器单元，其被配置成检测细粉尘，并且以扩大管段为基准(例如，相对于扩大管段)，布置在壳体的后部。
根据本发明的一个示例性实施方式，扩大管段具有这样的结构，即扩大管段的内径沿气流方向增大。扩大管段的内周面上还可具有螺旋结构。壳体可包括鼓风机，该鼓风机布置在粉尘传感器单元的后部，用于使空气流入到壳体中。此外，鼓风机还可设置在壳体的内部，其中旋转轴线与壳体的空气入口的中心线成一条直线布置，因此，鼓风机可包括沿壳体纵向上的气流。
此外，粉尘传感器单元可包括：发光单元，其被配置成产生光；光接收单元，其被配置成感测从发光单元发出且由细粉尘散射的光；透镜单元，其被配置成将由细粉尘散射的光聚集到光接收单元；以及红外线滤光器，布置在透镜单元与光接收单元之间，从而仅允许入射到光接收单元的光中的红外线穿过滤波器。
根据本发明的另一个示例性实施方式，在粉尘传感器单元中，发光单元和光接收单元可布置在壳体中，从而使从发光单元发出且入射到光接收单元上的光的移动方向，沿着与壳体中的空气流动方向交叉的方向形成。此外，在粉尘传感器单元中，发光单元和光接收单元可彼此面对地布置，其中透镜单元介于发光单元与光接收单元之间，透镜单元可布置在保护空间部的开放前端，该保护空间部被布置成朝向壳体的外部突出，并且光接收单元可布置在保护空间部的内部后端。
根据本发明的用于同时测量车辆中的内部温度和细粉尘的装置，能够通过在车辆内部生成稳定气流，来检测产生无规律气流的车辆内部中的细粉尘，具体地，其能够通过基于流速差来划分温度感测区域和粉尘感测区域，同时测量车辆的内部温度和空气中的细粉尘，其中流速差基于用于改变壳体内部的空气流速的结构而产生。
附图说明
现在参考在附图中示出的某些示例性的实施方式来详细描述本发明的上述和其它特征，仅仅以示例性的方式给出下文中的附图，因此其不构成对本发明的限制，其中：
图1是示出根据本发明示例性实施例的用于同时测量车辆中的内部温度和细粉尘的装置的结构图；以及
图2是示出根据本发明示例性实施例的用于同时测量车辆中的内部温度和细粉尘的装置的操作方式的示意图。
应当理解的是，附图不必按比例绘制，而是呈现出说明本发明基本原理的各种优选特征的简化表示。本文中所公开的本发明的特定设计特征，包括例如特定尺寸、方向、位置和形状，这些特征将部分地由预期的特定应用和使用环境来确定。在附图中，在全部的几张图中，附图标记始终指代本发明的相同或等同部件。
具体实施方式
可以理解的是，本文中所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似的术语包括一般而言的机动车辆，比如包含运动型多用途车辆(SUV)、公共汽车、货车，各种商用车辆的客车、包含各种轮船和舰船的船只、飞行器等等，并且包括混合动力车辆、电动汽车、混合动力电动汽车、氢动力汽车和其它替代燃料汽车(例如，从除了石油以外的资源中取得的燃料)。尽管示例性实施例被描述为使用多个单元来执行示例性过程，然而可以理解的是，该示例性过程还可以由一个或多个模块来执行。另外，可以理解的是，术语控制器/控制单元指的是包括存储器和处理器的硬件设备。存储器被配置成存储模块，处理器被专门配置成执行上述模块，从而执行一个或多个过程，下面进一步详述。
本文所用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而并非旨在限制本发明。除非上下文明确指出，否则如本文中所使用的单数形式“一”、“一个”和“该”等意图也包括复数形式。还应该理解的是，在本说明书中使用“包括”和/或“包含”等术语时，是意图说明存在该特征、整数、步骤、操作、元素和/或组件，而不排除一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元素、组件、和/或其组合的存在或增加。如本文中所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关列出项目的任何和所有组合。
除非明确指出或可从上下文明显看出，否则如本文中使用的术语“约”被理解为在本领域中的正常公差范围内，例如，在平均数的两个标准偏差内。“约”可以被理解为在规定值的10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.05％或0.01％内。除非从上下文可以明确知道，否则本文所提供的所有数值都可由术语“约”修正。
下面详细参考本发明的各种实施方式，本发明的实施例在附图中被图解并且在下面被描述。尽管本发明将结合示范性实施例被描述，然而可以理解的是，本描述并不意在将本发明限制到那些示范性实施例上。相反地，本发明意在不仅仅覆盖示范性实施例，而且覆盖各种可选形式、变型、等价形式和其它实施例，其可被包含在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围中。
本发明涉及一种用于更有效测量频繁发生不规律气流的车辆内部空气中的细粉尘的装置，更具体涉及一种通过应用用于改变空气流速的结构，同时测量车辆中的内部温度和细粉尘的装置。
在下文中，将参考附图描述本发明的示例性实施例，使得本领域技术人员可容易地实施本发明。现在将向详细参考本发明的各种示例性实施例，其中本发明的实施例在附图中加以说明，并且在以下进行描述。尽管本发明将结合示例性实施例描述，但应该理解，本说明书并非旨在将该发明限制到那些示例性实施例。相反地，本发明不仅旨在覆盖示例性实施例，而且也覆盖包括在如由随附权利要求所限定的本发明的实质和保护范围内的各种替代、修改、等效和其他实施例。
如图1所示，根据本发明示例性实施例的用于同时测量车辆中的内部温度和细粉尘的装置可包括：圆筒形壳体110；安装在壳体110内部的温度传感器120和粉尘感测单元130；以及被配置成将空气强制地抽吸到壳体110内部的鼓风机140。
具体地，壳体110可包括：空气入口112，用于使空气在安装于壳体中的鼓风机140的相反侧流入到车辆内部中，并且多个空气出口114可布置在围绕鼓风机140的外周面上。鼓风机140可布置在壳体110中，并且其旋转轴线与空气入口112的中心线布置在一条直线上，从而通过生成抽吸力迫使空气流入到壳体110的内部，同时通过生成稳定的气流来控制空气的流速。鼓风机140可布置在温度传感器120和粉尘传感器单元130二者的后部，以便空气能够被强制地流入到壳体110的内部，从而穿过温度传感器120和粉尘传感器单元130二者。
壳体110还可包括扩大管段116，用于基于通过鼓风机140的抽吸力形成的气流方向来改变其中央部(或者沿壳体纵向的中央部)的空气流速。扩大管段116可被形成为锥形结构，但其具有在其内周面上形成的螺旋结构，其中在该锥形结构中，内径沿壳体110中的气流方向(或从前到后的方向、纵向方向等)逐渐增大。
壳体110可以扩大管段116为基准，分成前部(例如，前部分)和后部(例如，后部分)，从而具有这样的结构，例如，壳体110的前部的内径大约等于扩大管段116的最小直径，而壳体110后部的内径大约可等于扩大管段116的最大直径。
由于内部空间可在扩大管段116处扩大，因此壳体110使在前部的空气流速与在后部的空气流速彼此不同，相应地，空气压力会降低，因此空气流速也减小。此外，由于扩大管段116的螺旋结构会产生螺旋形旋转的气流，因此壳体可抑制空气的向前流动性因扩大管段116处的空气压力的降低而降低。因此，壳体110在前部形成的空气流速高于在后部的空气流速，因此，基于如上形成的差别流速，壳体110的内部空间可分成温度感测区域和细粉尘感测区域，其中温度传感器120安装在温度感测区域以测量车辆的内部温度，而细粉尘传感器单元130可安装在细粉尘感测区域，以测量车辆内部的空气中的细粉尘。
温度传感器120可被配置成测量流入壳体110前部中的空气的温度。温度传感器可包括用作用于将热信号转换成电信号的传感器的元件，例如具有随温度升高而电阻降低的电气性质的热敏电阻等。温度传感器120可在壳体110的前部，布置在直径方向上的中央部，尽管图中未示出，但传感器可固定支撑在壳体110中，以防止因气流而移动。
粉尘传感器单元130可被配置成检测穿过扩大管段116然后流入到壳体110后部中的空气中的细粉尘，并且可包括发光单元132、光接收单元134和透镜单元136。发光单元132可被配置成产生光，其中发光单元132可包括诸如红外发光二极管(IR LED)等发光装置，并且可被安装成附接于壳体110的内壁面。
另外，光接收单元134可被配置成检测从发光单元132发出、然后经空气中的细粉尘散射的光，其中光接收单元134可包括例如被配置成接收和检测入射光的光接收传感器，并且可在发光部132的相反侧以预定距离布置在大致的直线上。透镜单元136可被配置成将由空气中的细粉尘散射的光聚集到光接收单元134，其中透镜单元136可包括例如会聚透镜，例如其中心部具有较大厚度的凸透镜(或聚焦透镜)，并且透镜单元136可被布置成固定地支撑在发光单元132与光接收单元134之间。
此外，红外线滤光器138可布置在透镜单元136与光接收部134之间，且红外线滤光器138可被配置成阻挡入射到光接收单元134上的光线中的可见光和紫外线，并且仅允许红外线穿过。如上配置的粉尘传感器单元130可被配置成基于光接收单元134的输出信号，在与之连接的微型计算机(未在图中示出)的帮助下，估算细粉尘颗粒的数量和浓度，其中光接收单元134被配置成接收从发光单元132发出且由空气中的粉尘散射的光，并且检测由粉尘散射的光。
具体地，粉尘传感器单元130可配置有布置在壳体110中的发光单元132和光接收单元134，以使从发光单元132发出、经细粉尘散射、然后入射到光接收单元134上的光的移动方向，沿着与壳体110中空气的流动方向相交叉的方向形成。
换言之，粉尘传感器单元130可被配置成，使得在发光单元132与光接收单元134之间移动的光的移动方向垂直于壳体110中的空气的流动方向，其中对于有效检测空气中细粉尘的光接收单元134而言，可在壳体110的后部设置保护空间部118，用于容纳光接收单元134。
保护空间部118可以是被形成为朝向壳体110的后部突出并延伸、且与壳体110后部的内部空间连接的空间。另外，保护空间部119可被形成为沿着与壳体110中的空气流动方向垂直的方向突出，并且沿着发光单元132与光接收单元134之间的光的移动方向延伸。布置在保护空间部中的光接收单元134可被布置成面对发光单元132，透镜136介于光接收单元134与发光单元132之间。具体地，透镜单元136可布置在保护空间部118的前端侧处(即，开口部)，并且可以使穿过扩大管段116的空气越过粉尘传感器单元130的透镜单元136与发光单元132之间，以使由空气中的细粉尘散射的光通过透镜单元136会聚，并且撞击在位于保护空间部118的内部后端的光接收单元134上。
粉尘传感器单元130可被配置成，当光接收单元134检测从发光单元132发出且由空气中的细粉尘散射的光时，测量空气中的颗粒的数量和浓度。因此，可通过借助于扩大管道116产生的空气扩散以及鼓风机140产生的气流，来引导壳体110中的气流形成恒定的流动路径，从而防止光接收单元134的表面被细粉尘等污染，并且可防止检测细粉尘的性能因光接收单元134的表面污染而降低。
参考图2，在如上配置的本发明的装置中，温度传感器120可被配置成，当通过空气入口112引入的空气穿过壳体110的前部(即，温度感测区域)时测量车辆的内部温度，而粉尘传感器单元130可被配置成当空气穿过扩大管段116然后越过壳体110的后部(即，细粉尘感测区域)时测量空气中的细粉尘颗粒的数量和浓度。之后，空气可通过靠近鼓风机140布置的空气出口114而排出。
另外，可将温度传感器120的检测信号(例如，热敏电阻的电阻值)和粉尘传感器单元130的检测信号(例如，光接收传感器的检测值)输入到安装在车辆中的控制器(图中未示出)，并且该控制器可被配置成基于输入到控制器的信号，估算车辆的内部温度和空气中的细粉尘的数量/浓度。例如，如上所述的控制器可以是用于空调系统的控制器。
根据本发明，可以通过使壳体110中的空气流路扩大的结构(即，扩大管段)，相对有差别地形成使温度传感器120能够检测内部温度的流速(高速)以及使细粉尘传感器单元130能够检测细粉尘的流速(低速)，同时检测车辆的内部温度和空气中的细粉尘。
上面已经参考本发明的示例性实施例对本发明进行详细描述。然而，本领域技术人员应当意识到，本发明的范围不限于如上所述的示例性实施例，并且在不背离本发明的原理和实质的情况下，还可以对这些示例性实施例中进行修改，本发明的保护范围由所附权利要求及其等效布置限定。

Claims (8)

1.一种用于同时测量车辆中的内部温度和细粉尘的装置，包括：
用于改变空气流速的扩大管段，其沿着气流方向形成在壳体的中央部；
温度传感器，其被配置成测量所述车辆中的温度，并且以所述扩大管段为基准，布置在所述壳体的前部；以及
粉尘传感器单元，其被配置成检测细粉尘，并且以所述扩大管段为基准，布置在所述壳体的后部，
其中所述扩大管段具有这样的结构，即所述扩大管段的内径沿气流方向增大，并且所述壳体包括鼓风机，所述鼓风机布置在所述粉尘传感器单元的后部，用于将空气抽吸到所述壳体中，使得通过所述扩大管段相对有差别地形成使所述温度传感器能够检测内部温度的高速的流速以及使所述粉尘传感器单元能够检测细粉尘的低速的流速，而同时检测车辆的内部温度和空气中的细粉尘。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述扩大管段具有带有螺旋结构的内周面。
3.根据权利要求1所述的装置，其中所述粉尘传感器单元包括：
发光单元，其被配置成产生光；
光接收单元，其被配置成感测从所述发光单元发出且由细粉尘散射的光；以及
透镜单元，其被配置成将由细粉尘散射的光聚集到所述光接收单元。
4.根据权利要求3所述的装置，其中所述粉尘传感器单元配置有位于所述壳体中的所述发光单元和所述光接收单元，从而使从所述发光单元发出且入射到所述光接收单元上的光的移动方向，沿着与所述壳体中的空气流动方向交叉的方向形成。
5.根据权利要求3所述的装置，其中所述粉尘传感器单元配置有彼此面对布置的所述发光单元和所述光接收单元，其中所述透镜单元介于所述发光单元与所述光接收单元之间，所述透镜单元布置在保护空间部的开放前端，所述保护空间部被布置成朝向所述壳体的外部突出，并且所述光接收单元布置在所述保护空间部的内部后端。
6.根据权利要求3所述的装置，其中所述粉尘传感器单元包括红外线滤光器，所述红外线滤光器布置在所述透镜单元与所述光接收单元之间，从而仅仅使入射到所述光接收单元的光中的红外线能够穿过所述红外线滤光器。
7.根据权利要求1所述的装置，其中所述温度传感器被固定支撑在所述壳体中，以防止因气流而发生移动。
8.根据权利要求3所述的装置，其中空气出口布置在所述鼓风机附近，空气通过所述空气出口排出。
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