CN108426807A

CN108426807A - 颗粒物传感器

Info

Publication number: CN108426807A
Application number: CN201810150618.4A
Authority: CN
Inventors: R·孟克莫勒
Original assignee: Paragon AG
Current assignee: Paragon AG
Priority date: 2017-02-15
Filing date: 2018-02-13
Publication date: 2018-08-21
Also published as: DE102017001438B4; US10488313B2; DE102017001438A1; US20180231449A1

Abstract

本发明涉及颗粒物传感器。气溶胶体中的颗粒物质量浓度能借助于光学颗粒物传感器(1)来检测。为了确保光学颗粒物传感器(1)的不同污染程度能借助于所述传感器来检测并能被纳入考虑，光学颗粒物传感器(1)具有用于在低颗粒物浓度下(例如，最高每立方厘米1000颗粒物)标识各单独颗粒物的装置(10)。

Description

颗粒物传感器

技术领域

本发明涉及颗粒物传感器，借助于该颗粒物传感器可检测气溶胶体中的颗粒物质量浓度。

背景技术

气溶胶被理解为意指液相或固相地悬浮在空气或气态的载体气体中的颗粒物。气溶胶被认为是由精细地分布在空气或载体气体中的固体或液体颗粒物形成的分散系。

气溶胶由单个基本特征来表征。单个单独气溶胶颗粒物由三个特征来描述，具体地是形状、大小以及材料。作为许多单独颗粒物的累加或者作为颗粒物集合的气溶胶通过更多属性来更详细地描述，具体而言是浓度和颗粒物大小分布。

光学颗粒物传感器通常用波长范围从600nm到780nm的电磁辐射来工作。

380nm到780nm的波长范围也被称为光，因为它位于人眼可感知的范围内。

此后，术语“光”因此也将被使用来代替术语“电磁辐射”，因为术语“光”包括通常用于光学颗粒物传感器的电磁波长范围。

通常使用约655nm的波长，因为存在具有这一波长的非常经济的激光二极管作为所需光的源。

为了测量颗粒物质量浓度，使用气溶胶光度计(APM)，它们在技术文献中也被称为“光散射浊度计”。

气溶胶光度计测量颗粒物集合中的浓度。测量结果是颗粒物质量浓度。这通常按mg/m³来标明。

归因于它们的操作原理，气溶胶光度计可以用于最高几百mg/m³的颗粒物质量浓度。

激光二极管或发光二极管(LED)被用作气溶胶光度计的单色光源。LED被用在经济型气溶胶光度计中。在原理上，光学烟雾检测器例如落在气溶胶光度计的群体中。

在气溶胶光度计的情形中，必须定期作出零点调整，因为污染和环境影响导致零点的飘移。高质量气溶胶光度计设置有用于能够自动地执行这一零点调整的装置。为此，气溶胶首先被引导通过过滤器或经过分离器，以便测量体中不再有任何可检测到的颗粒物。随后所记录的“校正值”被存储并从后续气溶胶测量中的光度计测得值中减去。差随后被输出为光度计测量值。

在进行城市中的环境测量时，气溶胶光度计是合适的测量装置。在高负载城市中，有时测量到0.4mg/m³以上的局部颗粒物质量浓度。

另一类光学颗粒物传感器包括光学颗粒物计数器(OPC)。这些测量装置也使用气溶胶中的光散射的效果。然而，与气溶胶光度计相对比，不测量颗粒物集合，而是改为测量各单独颗粒物。为此，光学和电气要求比气溶胶光度计的情形高得多。在气溶胶光度计的情形中，检测由数千颗粒物散射的光。因为在光学颗粒物计数器的情形中，只检测由一单独颗粒物散射的光，所以高得多的敏感度和/或光强度是必需的。

在光学颗粒物计数器的情形中，光学测量体(在气溶胶光度计中可容易地是几百到几千mm³)必须小得多。如果例如要使用光学颗粒物计数器无差错地测量每立方厘米1000个颗粒物，则光学测量体的大小必须只能是约0.5mm³。因而确保只有一个颗粒物位于光学测量体中，直至每立方厘米1000个颗粒物的特定数目浓度。例如，在上海，在PM2.5空气负载为120μg/m³的情形下，每立方厘米约有1000个颗粒物。

在更高的颗粒物数目浓度下，发生所谓的一致性误差。

从而在光学测量体中同时存在多种颗粒物。这些颗粒物随后作为单独颗粒物被检测且被分类成不正确的大小类别。这在测量结果中产生误差。

这些一致性误差意指在上述情形中，从120μg/m³的相对低负载开始，这一光学颗粒物计数器不能再使用。

然而，与气溶胶光度计相比，光学颗粒物计数器的确具有与它们的可使用浓度范围有关的一些技术优点。

光学颗粒物计数器不具有零点漂移，因为信号形状(而非信号值)被评估。

除了颗粒物的数目之外，颗粒物大小分布(PSD)也可在信号形状的基础上被检测。

光学颗粒物计数器通过将检测到的颗粒物大小划分成各大小类别(库)并测量每一大小类别或每一库的出现频率来计算气溶胶中的颗粒物质量浓度。每一大小类别或每一库被指派特定加权因子，该加权因子乘以出现频率给出了这一大小类别或这一库的颗粒物质量。

如果所有相关大小类别或库的颗粒物质量被加在一起，则这给出总质量浓度。

为了计算PM2.5，直至2.5μm直径颗粒物大小的所有大小类别或库的颗粒物质量被加在一起。

为了计算PM10，直至10μm颗粒物大小的所有大小类别或库的颗粒物质量被加在一起。

光学颗粒物计数器按稳健得多的方式对气溶胶中的颗粒物大小分布的变化作出响应。如果气溶胶中的颗粒物大小分布朝大颗粒物变化，则气溶胶光度计低估了质量，因为颗粒物的质量按表面积的平方来增长。然而，散射光与表面成线性。

在光学传感器和颗粒物传感器的情形中，总是存在污染的风险。气溶胶沉积在光学有效表面上造成对其属性的改变。在光学颗粒物传感器的情形中，不仅这些表面包括光学组件的表面，而且也包括测量室和束流收集器(beam dump)的表面。原则上，灰尘颗粒物或其他污染物可变得沉积在上述光学相关表面上且因而可歪曲光学颗粒物传感器的测量结果。

已知用于降低这一污染风险的各种方法、过程和规程。

例如，气溶胶在穿过包括光学颗粒物传感器的颗粒物测量装置之前通过路线过滤器或路线分离器。然而，这导致需要定期更改或定期清洁这一路线过滤器或路线分离器。

为了阻止或降低光学装置的污染，附加的经过滤气流被生成为鞘流并将光学装置与载有颗粒物的气流隔离开。这是技术上复杂的办法，它一般只用在相应高质量颗粒物测量装置中。在此，也有必要定期更改用于鞘流的过滤器。另外，防止由例如塑料组分所形成的增塑剂的除气所引起的以及基本上在颗粒物测量装置未被使用的时间段期间产生的污染是不可能的。

另外，使用防尘纳米结构来涂敷光学部件和组件是可能的。污染因而的确被极大地降低，但本质上没有被阻止。

在汽车领域中，期望具有高达15000小时工作时间的颗粒物传感器。这些颗粒物传感器的维护必须被限制到最小。典型时间间隔例如是每两年或每30000km。

然而，尤其在颗粒物传感器的情形中，非常难以定义固定的服务时间间隔。在此，颗粒物传感器的实际工作条件起很大作用。如果机动车例如被用在通常显著高负载区域中，例如北京，因而应当预测到与在较少程度上负载的其他区域相比，该颗粒物传感器将需要频繁得多地被维护或服务。携带待测量的气溶胶的介质的湿度结合颗粒物负载也对光学颗粒物传感器的污染有很大影响。因而，总是难以在适当的时间执行服务或维护操作。另外，归因于在车中的测量室中的温度与吸入气流的温度之间的温度差，在光学上相关的表面将经受冷凝是可能的。标识这一特定污染情形必须是可能的，因为所获得的测量值将没有意义。

发明内容

本发明的目标因此是创建一种颗粒物传感器，使用该颗粒物传感器能容易地标识污染和冷凝程度以用于诊断目的，其中在污染程度的基础上，应当可能导出用于在数学上计算对由该污染造成的误差的补偿的参数。自动零点调整也应当是可能的。

这一问题的解决方案应当将以下方面和经验纳入考虑：

使用颗粒物传感器的长期测试已经揭示了令人感兴趣的污染行为。气溶胶沉积发生在光学组件上，但也发生在颗粒物传感器中的与气溶胶接触的所有其他光学相关表面上。在此，彼此稳固地链接的两个效应已被确定。链接的程度取决于结构并且可针对特定设计的所有颗粒物传感器来再现。

第一效应是光学出口表面上的气溶胶沉积(例如，灰尘，但还有水)基本上导致电磁波的散射并且只在很小程度上导致电磁波的吸收。在冷凝的情况下，经修改折射率对暴露到冷凝的光学装置的表面有影响。这些影响由当前在车辆中作为标准使用的大多数雨水传感器中使用。光的被吸收和被散射的分量这两者降低了光学测量体中的光束强度。由颗粒物测量装置的检测器或反射器中的颗粒物散射的光的强度从而被降低。对于给定颗粒物，较低强度被测得且颗粒物因此被分类成较小颗粒物类别。这导致所输出的颗粒物质量浓度下降。

在初始无污染操作情形中，电磁波的几乎所有能量借助于聚焦光学装置而集中在测量体中。在测量室的端部处，借助于所述测量室的光收集器(light dump)在很大程度上防止光束的反射。在很好地设计的光学系统的情形中，总散射光分量小于1％。进而，只有其约1％的一部分经由测量室的表面被直接散射到光电二极管上。在很好地设计的光学系统的情形中，总光能的至多0.01％以散射光的形式到达光电检测器。

光学装置上的使散射光分量增加1％的颗粒物从而使得入射在光电检测器上的散射光翻倍。然而，同时，测量体中的光的强度仅降低1％。

第二效应是颗粒物传感器中的测量室的表面一般被上色，使得任何散射光被吸收到最大可能程度。在任何情形中，表面的折射率远小于要被测量的气溶胶的折射率。

气溶胶在表面上的沉积从而意味着颗粒物测量装置的光源或激光器的散射光被表面以经强化的方式反射，并且从而散射光的入射在检测器或反射器上的部分增加。

在气溶胶光度计(APM)的情形中，这一效应意味着在表面处反射的信号增加光电检测器的测得值并且颗粒物测量装置因此输出过高的测得值。

已知用于补偿这一效应的唯一方法是零点调整。为此，气溶胶在穿过颗粒物测量装置之前被引导在分离器上，例如在HEPA过滤器上。因而，随后在测量室中不再有任何可测量到的颗粒物。随后提供的测得值被存储且随后从所有测得值中减去。

气溶胶光度计(APM)的制造商推荐定期执行这一零点调整以补偿漂移效应。

在光学颗粒物计数器(OPC)的情形中，颗粒物质量浓度的测量结果没有受光电检测器中的散射光的经增加入射的不利影响。

然而，在气溶胶光度计(APM)的情形中，附加散射光导致颗粒物质量浓度的部分地可观的高估。

为了在考虑以上方面、经验、以及效应的情况下解决由本发明提出的问题，提出了颗粒物传感器具有用于在低颗粒物浓度(例如，最高每立方厘米1000颗粒物)下标识各单独颗粒物的装置。

如果颗粒物传感器被配置成气溶胶光度计(APM)，则它必须由这些装置来补充以标识各单独颗粒物。根据有利发展的气溶胶光度计(APM)随后相应地配备有光学颗粒物计数器(OPC)，其中在光学颗粒物计数器(OPC)的有效测量范围中，其测得值可以与气溶胶光度计(APM)的测得值相比较，并且光学颗粒物计数器(OPC)的测得值与气溶胶光度计(APM)的测得值之间的比率的变化可被转换成颗粒物传感器的污染程度。配置成气溶胶光度计的颗粒物传感器的这一实施例的确表示附加的设计努力，但该颗粒物传感器的长期操作由于维护费的相当大的降低以及颗粒物传感器的更高可用性而在总体上提供经济得多的优点。在光学颗粒物计数器(OPC)的有效测量范围内，光学颗粒物计数器(OPC)的测得值总是对应于气溶胶光度计(APM)的确切一个测得值。这些测得值是通过校准来确定的。颗粒物测量装置中或者其光学系统中(例如，由污染造成)的变化随后必然导致一方面光学颗粒物计数器(OPC)和另一方面气溶胶光度计(APM)的测得值之间的比率的变化。在这一情形中的技术方案利用光路的属性。

散射光由颗粒物测量装置的光电检测器接收作为恒定信号分量。

如果颗粒物传感器被配置成光学颗粒物计数器(OPC)，则它具有用于检测静态或恒定信号分量的装置以解决本发明所提出的问题。基于其测量原理，配置成光学颗粒物计数器(OPC)的颗粒物传感器总是具有(基于其设计)必须提供这一装置的前提。

在光学颗粒物计数器(OPC)的情形中，测量信号的恒定信号分量通常从测量信号中滤除，因为这一恒定信号分量不包含与单独颗粒物测量相关的任何信息。在光学颗粒物计数器(OPC)的情形中，因此使用耦合到AC电压的放大器级。另外，这一种类的放大器级可以用更加经济的费用来生产并且另外在相对宽的温度范围上工作，因为电子组件的所有输入偏移电压和电压漂移也由AC电压耦合滤除。

在配置成光学颗粒物计数器的颗粒物传感器的实施例的情形中，本发明利用以下效应：测量信号中的散射光分量并且因此恒定信号分量作为颗粒物传感器的光学有效表面的污染的结果而改变。

根据一有利发展，用于检测静态信号分量的装置是DC电压耦合放大器，该DC电压耦合放大器的输入端连接至光学颗粒物计数器的光电检测器且其输出端能借助于模拟/数字转换器被扫描并通过软件来处理。

因为机动车领域中使用的颗粒物传感器必须在宽温度范围中工作，例如从-40摄氏度到85摄氏度，所以使用具有非常小温度漂移的DC电压耦合放大器尤其有利，因为污染所引起的对散射光并且因而对光电检测器的静态或恒定信号的改变可以非常小。

附图说明

下文将参考附图在各实施例的基础上更详细地解释本发明，附图中：

图1示出了根据本发明的用于确定气溶胶中的颗粒物质量浓度的颗粒物传感器的第一实施例的基本描绘；

图2示出了根据本发明的颗粒物传感器的第二实施例的基本描绘；

图3示出了描绘具有不同污染程度的光学颗粒物计数器(OPC)/气溶胶光度计(APM)的特征曲线的图表；

图4示出了描绘具有不同污染程度的光学颗粒物计数器(OPC)的光电检测器处的信号的轮廓的图表；以及

图5示出了描绘具有不同污染程度的气溶胶光度计(APM)的光电检测器处的信号的轮廓的图表。

具体实施方式

在图1的基本描绘中示出的根据本发明的光学颗粒物传感器1的第一实施例包括被用来确定气溶胶中的颗粒物质量浓度的气溶胶光度计(APM)2。

气溶胶光度计2具有被配置成激光二极管或发光二极管(LED)的单色光源3。气溶胶光度计2的单色光源3发出的光辐射在光学透镜4中集束。离开光学透镜4的光束穿过产生要测量的气溶胶的气流5。光由气流5中包含的气溶胶的颗粒物在另外的光学透镜6的方向上反射。借助于两个光学透镜4、6，提供了在图1中在原理上描绘的测量体8或对应测量室8。由于其中提供的颗粒物而在测量体或测量室8中定向在光电检测器7的方向上且借助光学透镜6来集束的光辐射在光电检测器7处被检测，其中与检测到的光辐射相对应的光度计测得值被转发给光学颗粒物传感器1的评估单元9。

从气溶胶光度计2的光电检测器7转发给评估单元9的光度计测得值与测量体或测量室8中提供或检测到的颗粒物负载相对应。

在图1的基础上示出的实施例的气溶胶光度计(APM)2的情形中，极大的优点在于以下事实：在评估单元9中检测到的测得值与引导要测量的气溶胶的气流5的流速无关。在气溶胶光度计(APM)2的情形中，测量体由光学测量体来确定。

此外，图1中在第一实施例的基础上示出的光学颗粒物传感器1是使用光学颗粒物计数器10来设计的。图1中示出的光学颗粒物传感器1的光学颗粒物计数器10同样具有可被形成为激光二极管或发光二极管(LED)的单色光源11。单色光源11发出光辐射，其在光学透镜12中被集束。在光学透镜12中集束的光束穿过携带要测量的气溶胶的气流13。光学颗粒物计数器(10)的测量体或测量室14显著小于气溶胶光度计2的测量体或测量室8。这在图1中所示的光学颗粒物计数器的示例性实施例中达成，与气溶胶光度计2的光学透镜4相比，单色光源11所发出的光借助于光学透镜12被聚焦得多得多。光学颗粒物计数器10的测量体或测量室14在考虑要测量的气溶胶的可预期值的情况下被确定尺寸，使得在其中仅提供气溶胶的单个颗粒物。在光学颗粒物计数器10的测量体或测量室14中反射的光辐射由光学透镜15定向到光学颗粒物计数器10的布置成在光束路径上处于光学透镜15之后的光电检测器16。对于连同气流13一起流过光学颗粒物计数器10的测量体或测量室14的气溶胶的每一单独颗粒物，与该单独颗粒物相对应的单独测得值因而在光学颗粒物计数器10的光电检测器16处转发给光学颗粒物传感器1的评估单元9。每一单独测得值与要测量的气溶胶的单个颗粒物所反射并由光学透镜15定向到光学颗粒物计数器10的光电检测器16的光相对应。

与上述气溶胶光度计2相对比，光学颗粒物计数器10检测各单独颗粒物。这一种类的光学颗粒物计数器10被用来测量相对低的颗粒物浓度，例如在内部空间中。在它们的应用领域的范围内，即相对低到平均颗粒物数目浓度(这通常处于每立方厘米1000和20000颗粒物之间)，借助于光学颗粒物计数器10来得到与气溶胶中的颗粒物数目和颗粒物大小分布有关的高质量信息是可能的。

在光学颗粒物计数器10所提供的或者有效的测量范围内，光学颗粒物计数器(OPC)10的测量信号总是与气溶胶光度计(APM)2的确切一个测量信号相对应。这些测量信号值是基于所执行的校准来确定的。

光学颗粒物传感器1中(例如，归因于所沉积的颗粒物的污染)的变化总是一方面导致光学颗粒物计数器10且另一方面导致气溶胶光度计2的测量信号值之间的比率的变化。这两个测量信号值之间的这一比率变化使得可能得出与光学颗粒物传感器1的污染程度相关的结论，如可从图3最清楚地看到的，在图3中描绘了没有污染的光学颗粒物传感器1、具有轻度污染的光学颗粒物传感器1、以及具有重度污染的光学颗粒物传感器1的气溶胶光度计(APM)2的特征曲线。

在以上描述的光学颗粒物传感器1的实施例的情形中，使用光路的属性。

源自光学颗粒物传感器1的污染的散射光由光电检测器7、16接收作为恒定测量信号分量。

以上在图1的基础上解释的光学颗粒物传感器1的评估单元9具有功能单元17，光学颗粒物传感器1的污染程度可借助于功能单元17从气溶胶光度计2的经处理测量信号和光学颗粒物计数器10的经处理测量信号中检测到，且可以在准备评估单元9的输出值时被纳入考虑。

在根据图2所示的本发明的光学颗粒物传感器1的实施例的情形中，这一颗粒物传感器仅包括具有单色光源11、光学透镜12、测量体或测量室14、光学透镜15以及光电检测器16的光学颗粒物计数器10，其中气流13流过光学颗粒物传感器1。

通常，光学颗粒物计数器(OPC)10的测量信号的恒定分量被从测量信号滤除，因为它不包含与单独颗粒物测量相关的任何信息。在光学颗粒物计数器10的情形中，AC电压耦合放大器级因此被使用，但未在图2中描绘。这一种类的AC电压耦合放大器级可相对经济地产生并在宽温度范围上工作，因为电子组件的所有输入偏移电压和电压漂移也作为AC电压耦合的结果而被滤除。

在根据图2中示出的本发明的光学颗粒物传感器1的实施例的情形中，利用测量信号中的散射光分量并且因此恒定分量随光学颗粒物传感器1或其光学有效表面的不同污染程度而变化的效应。

在图2中示出的光学颗粒物传感器1的光学颗粒物计数器10的情形中，因此光学颗粒物计数器10的测量信号的静态信号分量被确定。在所描绘的实施例中，DC电压耦合放大器18被用于这一目的，该放大器的输入侧连接到光学颗粒物计数器10的光电检测器16且其输出侧经由模拟/数字转换器19连接到光学颗粒物传感器1的评估单元9。相应地，DC电压耦合放大器18的输出侧借助A/D转换器19来扫描并随后通过软件来处理。

因为机动车中使用的光学颗粒物传感器1要在宽温度范围中操作，例如从-40摄氏度到85摄氏度，所以使用具有非常小温度漂移的DC电压耦合放大器18尤其重要，因为污染所引起的对散射光并且因而对光电检测器16的测量信号的恒定信号分量的改变可以非常小。

图4示出了具有不同污染程度的光学颗粒物计数器10的光电检测器16处的信号轮廓。污染所造成的散射光总体上导致测得信号值或信号水平的增加。这一偏移在信号轮廓中可相对容易确定，因为它是颗粒物信号之间的信号水平。

这一信号值(由污染造成的散射光的特征)被存储并从随后测量中的信号值减去。

在非常高的污染程度的情况下，除了散射光所引起的信号分量之外，归因于测量体中的经降低光强度，颗粒物信号的振幅也存在很小衰减。

测试发现对于以上在原理上描述的光学颗粒物传感器1的设计，信号增加与振幅降低之间的链接是典型的特征曲线。

因为这一特征曲线是针对所讨论的光学颗粒物传感器1的设计根据经验确定的并被存储在光学颗粒物传感器1的评估单元9中，所以属于信号增加的振幅衰减因子d可以按软件控制的方式从分配表中读取并可被用于校正测量信号。

在此：

s(t)＝在时刻t的光电检测器信号

h(t)＝时刻t当前存储的偏移值

d(t)＝在分配表中分配给偏移h的振幅衰减因子d

因而，经校正测量信号m是

m(t)＝(s(t)-h(t))*d(t)

在图5中，示出了具有不同污染程度的气溶胶光度计2的光电检测器7处的信号轮廓，其中时间单位应当被注意。

基于信号轮廓得出光学颗粒物传感器1的污染程度是不可能的，因为无法确保发生0.0μg/m³颗粒物质量浓度。因而，简单地假定所定义的时间区间中测得的最低值为0μg/m³是不可能的。

如果例如20μg/m³的颗粒物质量浓度发生在所定义的时间区间中的最低值处并且如果这一值被假定为0.0μg/m³值且被存储用于随后测量的偏移校正，则后续测量结果由于20μg/m³的这一最低值而被输出得过低。

如果光学颗粒物传感器1除了气溶胶光度计2之外还包括光学颗粒物计数器10，如图1所示，则以上描述的用于光学颗粒物计数器10的办法也可结合气溶胶光度计2来使用。

校正值(尤其是偏移h和衰减因子d)的定期调整的唯一前提是光学颗粒物计数器10必须能够按没有一致性误差的方式测量颗粒物数目浓度。对于多通道光学颗粒物传感器1，这也可以被实施，其中作出到具有低颗粒物数目浓度的信道的切换以用于校正值的定期调整。

因为作为气溶胶沉积的结果的光学颗粒物传感器1污染过程是缓慢渐进的过程，这在几星期而非几小时内导致对测量信号或输出信号的显著改变，所以校正值的调整的定期概率的可能性是相对高的。

如果气溶胶光度计2和光学颗粒物计数器10相关于与其相关联的测量设备被分开，则如上所述地确定的校正值(偏移h和振幅或水平衰减因子d)不被直接应用于气溶胶光度计2的测量信号。

在此，提出了以下办法：

在光学颗粒物计数器10的测量范围中的颗粒物质量浓度的情形中，针对不同颗粒物质量浓度，存储借助于光学颗粒物计数器10确定的颗粒物质量浓度的值和借助于气溶胶光度计2同时确定的颗粒物质量浓度的值。需要两个值对，可借助于这两个值对来在数学上计算直线。这两个值对之间的最大可能距离是有利的。

因而要执行的方法将在下文基于图3来解释。

具有圆的特征曲线示出了在光学颗粒物传感器1清洁时测得值对之间的关系。

在气溶胶光度计2的测得值中没有偏移h且没有振幅衰减。

偏移h意指在值对之间绘制的直线在点x＝0处与y轴相交，而非在y＝0处。在x＝0处得到的y的值与偏移h相对应。

在光学颗粒物传感器1的清洁状态下确定的直线的斜度具有值1。在图3中，示出了该直线的斜度随光学颗粒物传感器1的越来越重的污染而降低。这是由于作为受污染光学出口和入口表面处的光吸收的结果而造成的测量体中的光强度的降低。

直线的斜度与要应用的水平衰减因子p相对应。

这造成用于校正气溶胶光度计(APM)2的测得值的以下函数。

s(t)＝时刻(t)的APM光电检测器信号

h(t)＝在时刻t当前存储的偏移值

p(t)＝所确定的最后线斜度

这产生经校正的测量信号m

m(t)＝(s(t)-h(t)/p(t)

根据所确定的校正值生成光学颗粒物传感器1的污染程度的状态值并且因而生成信号质量的状态值。可以在外部(例如，经由诊断连接)查询这一状态值。

根据按以上描述的方式确定的光学颗粒物传感器1的污染程度，随后可以容易地决定是否有必要清洁或服务光学颗粒物传感器1。

在仅具有一个光学颗粒物计数器10且在图2中描绘的光学颗粒物传感器1的情形中，只可输出偏移h的值和水平衰减的值d。

在具有气溶胶光度计2和光学颗粒物计数器10两者且在图1中描绘的光学颗粒物传感器1的情形中，可基于分开的测量系统输出四个值。

在根据本发明的光学颗粒物传感器1的情形中，所提供的偏移和衰减值应当有利地被变换成单个状态值，这例如将0和100之间的值指派给光学颗粒物传感器1的信号质量。

在此，提出了使用两个所确定的偏移值中的较大值来生成状态值。

该变换可例如根据以下计算规则来执行：

状态(0…100)，其中100＝非常好且0＝非常差。

偏移被重新计算成以μg/m³为单位的颗粒物质量等效在新系统中，这是0.0μg/m³。

在时，

在时，状态＝0

使用光学颗粒物传感器1的上述实施例，可以提供自动诊断来用于标识光学测量路径的污染和冷凝程度。

Claims

1.一种颗粒物传感器，借助于所述颗粒物传感器能够检测气溶胶体中的颗粒物质量浓度，所述颗粒物传感器的特征在于所述颗粒物传感器(1)具有用于在低颗粒物浓度下标识各单独颗粒物的装置(10)，例如最高每立方厘米1000颗粒物。

2.如权利要求1所述的颗粒物传感器，其特征在于，所述颗粒物传感器被配置成气溶胶光度计(2)且配备有作为用于标识各单独颗粒物的装置的光学颗粒物计数器(10)，其中在所述光学颗粒物计数器(10)的有效测量范围中，其测得值能与所述气溶胶光度计(2)的测得值相比较，并且所述光学颗粒物计数器(10)的测得值与所述气溶胶光度计(2)的测得值之间的比率的变化能被重新计算成所述颗粒物传感器的污染程度。

3.如权利要求1所述的颗粒物传感器，其特征在于，所述颗粒物传感器被配置成光学颗粒物计数器(10)且具有用于检测静态信号分量的装置(18)。

4.如权利要求3所述的颗粒物传感器，其特征在于，所述用于检测所述静态信号分量的装置是DC电压耦合放大器(18)，所述DC电压耦合放大器(18)的输入端连接至所述光学颗粒物计数器(10)的光电检测器(16)且其输出端能借助于A/D转换器(19)被扫描并通过软件来处理。

5.如权利要求4所述的颗粒物传感器，其特征在于，所述DC电压耦合放大器(18)具有非常小的温度漂移。