CN107356505A - 颗粒物浓度传感器及传感系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种颗粒物浓度传感器及传感系统，涉及传感器技术领域，该颗粒物浓度传感器包括处理器，以及分别与处理器相连接的第一浓度检测腔室和第二浓度检测腔室；第一浓度检测腔室用于吸入第一测试空气，生成第一测试空气对应的第一电信号，将第一电信号发送至处理器；第二浓度检测腔室用于吸入第二测试空气，生成第二测试空气对应的第二电信号，将第二电信号发送至处理器；处理器用于接收第一电信号和第二电信号，向与处理器相连接的关联设备输出与第一电信号对应的第一颗粒物浓度，以及与第二电信号对应的第二颗粒物浓度。本发明能够利用双通道同时检测两个环境场合下的颗粒物浓度，较好地提升了检测效率。

Description

颗粒物浓度传感器及传感系统

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，尤其是涉及一种颗粒物浓度传感器及传感系统。

背景技术

颗粒物是大气中的固体或液体颗粒状物质，包括粉尘、烟、气溶胶等等，颗粒物浓度直接影响着环境空气质量，与人们健康息息相关。

有鉴于颗粒物浓度的重要性，颗粒物浓度传感器已成为人们监测环境空气质量的重要器件，该传感器可以单独监测颗粒物浓度并输出结果，也可以集成于诸如空气净化器等净化设备中。发明人在研究过程中发现，在一些场合下，用户希望同时获知未经空气净化的环境与经过空气净化的环境的颗粒物浓度的对比情况。诸如，同时获知室外的空气质量，以及经由新风系统将室外空气净化后排入至室内的空气质量，以便于了解新风系统的净化性能。又诸如，同时获知舱内(经过空气净化器净化)和舱外(未经空气净化器净化)的颗粒物浓度，以比较差异。由于现有的颗粒物浓度传感器仅能检测一个环境下的颗粒物浓度，当用户想要比对经过净化和没经净化的两个环境的空气质量，或者想要获知净化设备的净化性能时，常见做法是先后分别将颗粒物浓度传感器放置于待检测的两个环境下探测颗粒物浓度，这种检测方式较为繁琐低效，费时费力。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种颗粒物浓度传感器及传感系统，能够同时检测两个环境场合下的颗粒物浓度，较好地提升了检测效率。

为了实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种颗粒物浓度传感器，包括：处理器，以及分别与处理器相连接的第一浓度检测腔室和第二浓度检测腔室；第一浓度检测腔室用于吸入第一测试空气，生成第一测试空气对应的第一电信号，将第一电信号发送至处理器；第二浓度检测腔室用于吸入第二测试空气，生成第二测试空气对应的第二电信号，将第二电信号发送至处理器；处理器用于接收第一电信号和第二电信号，向与处理器相连接的关联设备输出与第一电信号对应的第一颗粒物浓度，以及与第二电信号对应的第二颗粒物浓度。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，第一浓度检测腔室和第二浓度检测腔室均设置有风机、气路通道、测试光源、光路通道、光电探测器和光陷阱；其中，风机设置于气路通道的一端，用于使气路通道形成负压，以将测试空气吸入至气路通道；测试光源设置于光路通道的一端，用于将发出的激光射入光路通道；光陷阱设置于光路通道的另一端，用于吸收激光；气路通道和光路通道连通，以使激光照射于测试空气；光电探测器设置于气路通道和光路通道的连通区，以采集激光照射测试空气产生的散射光，将散射光转换为电信号，并将电信号发送至处理器。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，第一浓度检测腔室还配置有空气引流管，空气引流管与气路通道相接。

结合第一方面的第二种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，空气引流管与气路通道可拆卸连接。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，测试光源为半导体激光器；光电探测器为光敏二极管。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，传感器还包括壳体，处理器、第一浓度检测腔室和第二浓度检测腔室均设置于壳体内。

结合第一方面的第五种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，壳体上开设有第一空气输入口、第二空气输入口和数据输出口；其中，第一空气输入口的位置与第一浓度检测腔室的气路通道相对应，第二空气输入口的位置与第二浓度检测腔室的气路通道相对应；数据输出口与处理器的位置相对应。

结合第一方面的第六种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，第一空气输入口和/或第二空气输入口配置有可拆卸的空气引流管。

结合第一方面的第七种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，空气引流管为可伸缩结构。

第二方面，本发明实施例还提供一种传感系统，包括第一方面任一项可能的实施方式所提供的颗粒物浓度传感器，还包括与颗粒物浓度传感器的处理器相连接的关联设备；其中，关联设备包括显示器、空气净化器、新风系统中的一种或多种。

本发明实施例提供了一种颗粒物浓度传感器及传感系统，具有第一浓度检测腔室和第二浓度检测腔室，能够同时检测两个环境场合下的空气，并由处理器同时输出各环境场合对应的颗粒物浓度。与现有技术中需要先后检测不同环境下的颗粒物浓度的繁琐程序相比，上述装置能够利用双通道(也即，第一浓度检测腔室和第二浓度检测腔室两个检测通道)同时检测两个环境场合下的颗粒物浓度，较好地简化了测试程序，节约了测试时间，有效提高了检测效率。

本公开的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者，部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本公开的上述技术即可得知。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本发明实施例所提供的一种颗粒物浓度传感器的结构示意图；

图2示出了本发明实施例所提供的一种浓度检测腔室的检测原理图；

图3示出了本发明实施例所提供的另一种颗粒物浓度传感器的结构示意图；

图4示出了本发明实施例所提供的一种传感系统的结构示意图；

图5示出了本发明实施例所提供的一种传感系统的工作原理示意图。

图标：

1-第一场合；2-第二场合；10-处理器；20-第一浓度检测腔室；

30-第二浓度检测腔室；40-壳体；40a-第一空气输入口；

40b-第二空气输入口；40c-数据输出口；50-空气引流管；

100-颗粒物浓度传感器；200-关联设备。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

目前用户若想获得诸如经过净化和没经净化的两个环境场合的颗粒物浓度，需要先后分别检测两次，繁琐低效。为改善该问题，本发明实施例提供的一种颗粒物浓度传感器及传感系统，能够利用双通道同时检测两个环境场合的空气的颗粒物浓度，以下对本发明实施例进行详细介绍。

实施例一：

参见图1所示的一种颗粒物浓度传感器的结构示意图，包括：处理器10，以及分别与处理器10相连接的第一浓度检测腔室20和第二浓度检测腔室30；

第一浓度检测腔室20用于吸入第一测试空气，生成第一测试空气对应的第一电信号，将第一电信号发送至处理器10；

第二浓度检测腔室30用于吸入第二测试空气，生成第二测试空气对应的第二电信号，将第二电信号发送至处理器10；

处理器10用于接收第一电信号和第二电信号，向与处理器10相连接的关联设备输出与第一电信号对应的第一颗粒物浓度，以及与第二电信号对应的第二颗粒物浓度。其中，处理器10可以由数据处理电路板实现，电信号与颗粒物浓度有对应关系，具体可参照相关技术实现，在此不再赘述。

本发明实施例提供的上述颗粒物浓度传感器，具有第一浓度检测腔室和第二浓度检测腔室，能够同时检测两个环境场合下的空气，并由处理器同时输出各环境场合对应的颗粒物浓度。与现有技术中需要先后检测不同环境下的颗粒物浓度的繁琐程序相比，上述装置能够利用双通道(也即，第一浓度检测腔室和第二浓度检测腔室两个检测通道)同时检测两个环境场合下的颗粒物浓度，较好地简化了测试程序，节约了测试时间，有效提高了检测效率。

具体应用中，上述颗粒物可以为粉尘、烟、气溶胶等。

具体的，上述浓度检测腔室包括风机、气路通道、测试光源、光路通道、光电探测器和光陷阱。测试空气通过浓度检测腔室的过程也可以称为通过颗粒物检测通道的过程。也即，内设有风机、气路通道、测试光源、光路通道、光电探测器和光陷阱的浓度检测腔室可以称为检测通道，该颗粒物传感器包括第一浓度检测腔室和第二浓度检测腔室，也即包括两个检测通道，分别检测两个场合环境的空气。第一浓度检测腔室和第二浓度检测腔室的构造优选为相同构造，以使对比结果更客观。

在浓度检测腔室中，风机设置于气路通道的一端，用于使气路通道形成负压，以将测试空气吸入至气路通道；

测试光源设置于光路通道的一端，用于将发出的激光射入光路通道；测试光源可以为半导体激光器。

光陷阱设置于光路通道的另一端，用于吸收激光；光陷阱，又可称为光陷阱结构，主要是用于吸收光束，也即激光光束经过光路通道进入光陷阱则被吸收，防止产生反射光，从而避免反射光干扰检测，可以有效保证检测的准确性。具体实现时，光陷阱可以采用与光束方向(也即光路通道)成一定角度的空腔结构，空腔结构内设多个可折射的曲折道，使得光束进入该空腔结构后经过多次反射而被完全吸收。

气路通道和光路通道连通，以使激光照射于测试空气；气路通道和光路通道相交，使光路通道穿过的激光光束可以在连通区照射于气路通道中的测试空气上。

光电探测器设置于气路通道和光路通道的连通区，以采集激光照射测试空气产生的散射光，将散射光转换为电信号，并将电信号发送至处理器。在实际应用中，光电探测器可以为光敏器件，诸如光敏二极管等。

光敏二极管又称光电二极管，是一种能够将光转换成电流或者电压信号的光探测器，也即是将光信号变成电信号的半导体器件。管芯常使用一个具有光敏特征的PN结，对光的变化非常敏感，可以利用光照强弱来改变电路中的电流。

通过上述方式，能够有效的对测试空气中的颗粒物进行检测，生成相应的电信号，以使处理器输出与电信号对应的颗粒物浓度。

实际应用中，由于浓度检测腔室包括风机、气路通道、测试光源、光路通道、光电探测器和光陷阱。且第一浓度检测腔室和第二浓度检测腔室构造优选相同，也可以认为，第一浓度检测腔室包括第一风机、第一气路通道、第一测试光源、第一光路通道、第一光电探测器和第一光陷阱；通过第一风机吸入第一测试空气，第一光电探测器将散射光转换为第一电信号，并将第一电信号发送至处理器。第二浓度检测腔室包括第二风机、第二气路通道、第二测试光源、第二光路通道、第二光电探测器和第二光陷阱；通过第二风机吸入第二测试空气，第二光电探测器将散射光转换为第二电信号，并将第二电信号发送至处理器。

为了便于理解，参见图2所示的一种浓度检测腔室的检测原理图，在图2中以测试光源为激光器，光电探测器为光敏器件为例进行说明。光陷阱结构。具体工作原理为：激光器发出激光束，形成光路，激光束在光敏器件的上方形成照射区域，激光束通过光敏器件的上方后进入光陷阱结构。含被测粒子的测试空气在风机的驱动下形成空气流，通过光敏器件的上方时被激光束照射后发出散射光脉冲，散射光脉冲被光敏器件接收并转换为电信号，从而将电信号发送至处理器；其中，处理器与光敏器件相连接。具体的，激光器可以是半导体激光器。图2中为了简洁，未示出光路通道和气路通道，仅以箭头表示光路和空气流。

当被测的两个环境为室内/外、舱体内/外、或者封闭腔内/外，且两个环境场合之间如果设置有测试口(采样口)，可以将颗粒物传感器设置于其中一个环境场合中，颗粒物传感器中用于测试另一个环境场合的浓度检测腔室的空气入口直接搭设对准该测试口。当然，也可以为浓度检测腔室配置空气引流管，通过空气引流管伸入至另一环境场合(也可以使空气引流管穿入采样口而伸入)，以便将另一个环境场合下的空气直接吸入至浓度检测腔室，从而使颗粒物传感器同时对两个环境场合下的空气进行检测。具体的，可以是第一浓度检测腔室配置有空气引流管，空气引流管与气路通道相接。应当注意的是，第一测试环境与第二测试环境之间应当为隔离的，以防止两个场合的空气互通。因此，无论是专设采样口，还是配设空气引流管，都应当确保两个场合空气隔离。

优选的，空气引流管与气路通道可拆卸连接，以便于根据实际场合而选择采用空气引流管或者拆除空气引流管。具体应用中，空气引流管可以是橡胶管等，在此不再赘述。

参见图3所示的另一种颗粒物浓度传感器的结构示意图，在图3中示出了壳体40，以及壳体40开设的第一空气输入口40a、第二空气输入口40b和数据输出口40c；其中，处理器、第一浓度检测腔室和第二浓度检测腔室均设置于壳体内；第一空气输入口40a的位置与第一浓度检测腔室的气路通道相对应，第二空气输入口40b的位置与第二浓度检测腔室的气路通道相对应；数据输出口40c与处理器的位置相对应。

图3中还示出了与第一空气输入口40a相接的空气引流管50；该第一空气输入口40a与空气引流管50可拆卸连接。

在实际应用中，第一空气输入口和/或第二空气输入口配置有可拆卸的空气引流管。也即，该传感器可以根据实际应用而灵活为第一空气输入口和/或第二空气输入口配置空气引流管。如果第一空气输入口与第二空气输入口的口径相同，配置的空气引流管既可以与第一空气输入口相连接，也可以与第二空气引流管相接；如果第一空气输入口与第二空气输入口的口径不同，则可以根据需要而为第一空气输入口或第二空气输入口分别配置对应口径的空气引流管。

应当注意的是，第一测试环境与第二测试环境之间应当为隔离的，以防止两个场合的空气互通。颗粒物传感器的壳体设置于其中一个测试环境，以设置于第二测试环境为例进行说明，其中，第二空气输入口无需配置空气引流管，第二测试环境中的空气直接可从第二空气输入口进入至第二浓度检测腔室，而第一测试环境与第二测试环境之间可以开设有采样口，第一空气输入口配置有空气引流管，通过空气引流管从采样口伸入至第一测试环境中，采样口应当与空气引流管相匹配，之间不留缝隙，以防止空气流通。通过这种方式，颗粒物传感器可以同时对第一测试环境和第二测试环境的空气颗粒物进行检测，也即实现双通道检测。

此外，上述空气引流管可以与空气输入口可拆卸连接，在无需空气引流管引流空气时，则可以将空气引流管拆下，以便于颗粒物传感器的结构精简，且便于携带。

进一步，空气引流管还可以为可伸缩结构，以便于根据实际需求而改变空气引流管的长度，以适用于多种场合。

当然，颗粒物传感器内部还设置有为风机、测试光源等供电的电源，壳体上还可以设置有电源接口，在此不再赘述。

实施例二：

参见图4所示的一种传感系统的结构示意图，包括前述实施例提供的颗粒物浓度传感器100，还包括与颗粒物浓度传感器100的处理器相连接的关联设备200；其中，关联设备200可以包括显示器、空气净化器、新风系统等中的一种或多种。

参见图5所示的一种传感系统的工作原理示意图，示出了第一场合1和第二场合2，其中，第一场合1向第一浓度检测腔室20输入第一测试空气，第一场合2向第一浓度检测腔室30输入第二测试空气，以及处理器10向关联设备200输出测试结果。其中，测试结果包括与第一测试空气相对应的第一颗粒物浓度，以及与第二测试空气相对应的第二颗粒物浓度。

应当注意的是，第一场合和第二场合应当彼此隔离，空气不互通。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统具体工作过程，可以参考前述实施例中的对应过程，在此不再赘述。

另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种颗粒物浓度传感器，其特征在于，包括：处理器，以及分别与所述处理器相连接的第一浓度检测腔室和第二浓度检测腔室；

所述第一浓度检测腔室用于吸入第一测试空气，生成所述第一测试空气对应的第一电信号，将所述第一电信号发送至所述处理器；

所述第二浓度检测腔室用于吸入第二测试空气，生成所述第二测试空气对应的第二电信号，将所述第二电信号发送至所述处理器；

所述处理器用于接收所述第一电信号和所述第二电信号，向与所述处理器相连接的关联设备输出与所述第一电信号对应的第一颗粒物浓度，以及与所述第二电信号对应的第二颗粒物浓度。

2.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述第一浓度检测腔室和所述第二浓度检测腔室均设置有风机、气路通道、测试光源、光路通道、光电探测器和光陷阱；

其中，所述风机设置于所述气路通道的一端，用于使所述气路通道形成负压，以将测试空气吸入至所述气路通道；

所述测试光源设置于所述光路通道的一端，用于将发出的激光射入所述光路通道；

所述光陷阱设置于所述光路通道的另一端，用于吸收所述激光；

所述气路通道和所述光路通道连通，以使所述激光照射于所述测试空气；

所述光电探测器设置于所述气路通道和所述光路通道的连通区，以采集所述激光照射所述测试空气产生的散射光，将所述散射光转换为电信号，并将所述电信号发送至所述处理器。

3.根据权利要求2所述的传感器，其特征在于，所述第一浓度检测腔室还配置有空气引流管，所述空气引流管与所述气路通道相接。

4.根据权利要求3所述的传感器，其特征在于，所述空气引流管与所述气路通道可拆卸连接。

5.根据权利要求2所述的传感器，其特征在于，所述测试光源为半导体激光器；

所述光电探测器为光敏二极管。

6.根据权利要求2所述的传感器，其特征在于，所述传感器还包括壳体，所述处理器、所述第一浓度检测腔室和所述第二浓度检测腔室均设置于所述壳体内。

7.根据权利要求6所述的传感器，其特征在于，所述壳体上开设有第一空气输入口、第二空气输入口和数据输出口；

其中，所述第一空气输入口的位置与所述第一浓度检测腔室的气路通道相对应，所述第二空气输入口的位置与所述第二浓度检测腔室的气路通道相对应；所述数据输出口与所述处理器的位置相对应。

8.根据权利要求7所述的传感器，其特征在于，所述第一空气输入口和/或所述第二空气输入口配置有可拆卸的空气引流管。

9.根据权利要求8所述的传感器，其特征在于，所述空气引流管为可伸缩结构。

10.一种传感系统，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的颗粒物浓度传感器，还包括与所述颗粒物浓度传感器的处理器相连接的关联设备；其中，所述关联设备包括显示器、空气净化器、新风系统中的一种或多种。