CN109580442B - 一种免维护激光粉尘浓度传感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种免维护激光粉尘浓度传感器，检测装置包括检测组件和检测舱，检测组件包括激光源和硅光电池；激光源的前方形成有照射通道，检测装置上还设置有单独的隔舱，该隔舱内设置有恒温加热器和微型充气泵，微型充气泵的进风口与隔舱相通，微型充气泵的出气口接有管路，且该管路延伸并接通到感光通道和照射通道，管路与感光通道和照射通道的接通位置分别靠近硅光电池和激光源。本发明构思新颖、设计巧妙且结构合理，本发明通过设置构件来加热空气，并将热空气以热风的形式输送到激光源和硅光电池位置，吹散能对硅光电池造成污染的粉尘，同时也加热硅光电池和激光源附近的空气，避免了结露对检测的影响，效果良好，便于使用。

Description

一种免维护激光粉尘浓度传感器

技术领域

本发明属于传感器技术领域，特别涉及一种免维护激光粉尘浓度传感器。

背景技术

光学粉尘浓度传感器用于检测粉尘环境中粉尘浓度的大小，其中两个关键的部件是激光源和硅光电池，通过激光源向粉尘照射，粉尘反光到硅光电池的镜面上，引起镜面的感光变化，进而利用光电原理进行粉尘浓度的计算。因此激光照射通路和硅光电池感光镜面的洁净是粉尘检测工作中一个必要的条件。

目前所使用的光学粉尘浓度传感器，由于没有抗污染功能，对于外界含尘气流在激光源及硅光电池下通道口端形成的涡流风污染硅光电池镜面的现象无法处理。

具体是在使用过程中，会存在新安装的光学粉尘浓度传感器效果很好，但使用一段时间过后，粉尘就会对硅光电池镜面造成污染，进而造成检测出的粉尘值严重失真，尤其是在环境极差的工作空间，几天时间就会造成粉尘值严重失真的现象。另外，光学粉尘浓度传感器的精度高，相应器件脆弱，在清理镜面污染时极易损坏。这就造成了如果采取清理措施，非常容易造成传感器报废。

还有，当外界温度极低时，悬挂在作业现场的光学粉尘浓度传感器因温差作用，在激光源与硅光电池的镜面上就会结露，使其检测值出现极大的误差，进而会造成其检测结果完全没有价值。

不论是针对粉尘对硅光电池的污染，还是由于温差的结露，在现有的情况下均需要维护，不但增加了繁琐操作的麻烦，还有损坏设备器件的风险。

发明内容

有鉴于现有技术中传感器造成粉尘污染硅光电池，以及结露对激光源和硅光电池造成影响的缺陷，本发明所要解决的技术问题是通过提供一种免维护激光粉尘浓度传感器，来克服粉尘污染及结露对硅光电池和激光源的影响。

本发明技术方案如下:一种免维护激光粉尘浓度传感器，包括检测装置，所述检测装置包括检测组件和检测舱，所述检测组件包括激光源和硅光电池；

所述激光源的前方形成有照射通道，所述照射通道前端与所述检测舱连通；

所述硅光电池的前方形成有感光通道，所述感光通道前端与所述检测舱连通；所述感光通道轴线与所述照射通道轴线相交于检测舱内；所述检测装置上还设置有单独的隔舱，该隔舱内设置有恒温加热器和微型充气泵，所述微型充气泵的进风口与所述隔舱相通，所述微型充气泵的出气口接有管路，且该管路延伸并接通到所述感光通道和照射通道，所述管路与所述感光通道和照射通道的接通位置分别靠近所述硅光电池和激光源。

本发明的基本原理是首先激光源通过照射通道射出激光，激光打到检测舱内悬浮的粉尘上，并通过感光通道反光到硅光电池的反光镜面上，产生感光信号，并将这种信号转换成电信号传输出去，且通过信号处理测算出空气中粉尘的浓度。隔舱用来设置恒温加热器和微型充气泵，恒温加热器将空气加热，并通过微型充气泵将热空气通过管路输送到靠近硅光电池和激光源的位置，将粉尘污染吹走，同时通过热空气避免结露。

进一步，为了方便且稳固地设置激光源和硅光电池，同时为了照射通道和感光通道能够方便地配合激光源和硅光电池使用，所述检测装置还包括安装架，所述激光源和硅光电池均设置在所述安装架上；所述照射通道和感光通道均形成在所述安装架上。

进一步，为了结合设备结构特征，方便地设置连续的管路，所述管路包括送风管、连通管和连接通道，所述连接通道形成在所述安装架上，所述送风管连接到所述微型充气泵的出气口，且所述送风管、连通管和连接通道依次接通。

进一步，为了便于设置，并良好地使用激光源和硅光电池，所述检测舱包括仓隔板，所述检测舱的舱室与所述安装架分别在所述仓隔板的两侧，且所述仓隔板上设置有通孔，所述感光通道和照射通道均通过该通孔与所述检测舱连通。

进一步，为了使得激光源适配地配合硅光电池的使用，所述激光源相对于所述感光通道倾斜设置，与该激光源对应地，所述照射通道也倾斜设置，且所述检测舱的侧壁上设置有透光窗口，该透光窗口与所述照射通道位置相对应，检测舱通过透光窗口与外界接通。

进一步，为了方便，适配地设置整个传感器的结构，还包括传感器主体，所述检测装置设置在所述传感器主体的下端，且所述检测装置内部与所述传感器主体内部相通。

进一步，为了便于电控所述激光源、恒温加热器和微型充气泵，或者将硅光电池的信号传出，所述传感器主体内设置有激光源接线端子、硅光电池接线端子、恒温加热器接线端子和微型充气泵接线端子，且均通过导线分别连接到激光源、硅光电池、恒温加热器和微型充气泵上。

进一步，为了接入电源和形成通信连接端，所述传感器主体上还设置有电源接口和通信接口。

进一步，为了便于使用，所述通信接口为R485传输接口。

进一步，为了将测算的粉尘浓度显示出来，所述传感器主体上还设置有数字显示管。

有益效果：本发明构思新颖、设计巧妙且结构合理，本发明通过设置构件来加热空气，并将热空气以热风的形式输送到激光源和硅光电池位置，吹散能对硅光电池造成污染的粉尘，同时也加热硅光电池和激光源附近的空气，避免了结露对检测的影响，效果良好，便于使用。

附图说明

图1是本发明正视结构示意图。

图2是本发明侧视结构示意图。

图3是本发明中内部结构示意图。

图4是图3中A-A的剖视结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

如图1到图4所示的一种免维护激光粉尘浓度传感器，包括检测装置，检测装置包括检测组件和检测舱3，检测组件包括激光源1和硅光电池2；

激光源1的前方形成有照射通道4，照射通道4前端与检测舱3连通；

硅光电池2的前方形成有感光通道5，感光通道5前端与检测舱3连通；感光通道5轴线与照射通道4轴线相交于检测舱3内；其特征在于：检测装置上还设置有单独的隔舱，该隔舱内设置有恒温加热器6和微型充气泵7，微型充气泵7的进风口7a与隔舱相通，微型充气泵7的出气口7b接有管路，且该管路延伸并接通到感光通道5和照射通道4，管路与感光通道5和照射通道4的接通位置分别靠近硅光电池2和激光源1。

本发明在具体使用过程中，将本发明放置在需要检测粉尘浓度的环境中，空气中的粉尘自然进入到检测舱3中，然后通过激光源1发出激光，照射在检测舱3内悬浮的粉尘上，然后反光到硅光电池2的感光镜面上，通过硅光电池2进行光电转换，将产生的电信号传出，进行信号和数据的分析并计算出空气中粉尘的浓度。本发明在具体使用时，还启动恒温加热器6和微型充气泵7，恒温加热器6将隔舱内的空气加热，并通过微型充气泵7和管路将加热的空气变成热风，吹到靠近硅光电池2和激光源1的位置，将可能污染硅光电池2镜面的灰尘吹走，以及防止结露。恒温加热器6自身带有恒温控制系统，恒温控制系统为一个带有传感器的电路控制系统，为常见的技术手段，在此不再赘述。将恒温加热器6的加热能达到的温度控制到26℃左右。26℃接近温和条件下的常温，能最大程度上地防止硅光电池2和激光源1处结露，使得整个浓度传感器产品能够适用的环境温度范围更广。

在具体实施过程中，作为一种优选的技术方案，检测装置还包括安装架8，激光源1和硅光电池2均设置在安装架8上；照射通道4和感光通道5均形成在安装架8上。通过单独设置一个安装架8来设置激光源1和硅光电池2，使得两者的设置更加稳固，并且由于本发明采用了光学原理，以及硅光电池2的感光性能，所以在激光源1和硅光电池2的设置上是需要相互呈一定角度来设置的，因此通过采用安装架8来设置激光源1和硅光电池2，使得这种角度关系也更加稳定。在具体实施时，激光源1和硅光电池2均可以额外采用一个安装套来安装到安装架8上，并且具体可以是螺纹连接的形式。

在具体实施过程中，作为一种优选的技术方案，管路包括送风管9、连通管10和连接通道11，连接通道11形成在安装架8上，送风管9连接到微型充气泵7的出气口7b，且送风管9、连通管10和连接通道11依次接通。如图3所示，结合安装架8的设置特征，将整个管路分成送风管9、连通管10和连接通道11；其中，送风管9是连接到微型充气泵7的出气口7b上的，为微型充气泵7接出来的一段，送风管9连接到连通管10，连通管10是为了改变整个管路的设置方向，便于将整个管路通路延伸到连接通路11处。连接通路11是直接在安装架8上形成，便于靠近激光源1和硅光电池2。直接通过安装架8形成连接通路11，是为了方便易行，且满足要求，因为照射通道4和感光通道5是直接在安装架8上形成的。连接通道11直接在安装支架8上更加方便。

在具体实施过程中，作为一种优选的技术方案，检测舱3包括仓隔板12，检测舱3的舱室与安装架8分别在仓隔板12的两侧，且仓隔板12上设置有通孔，感光通道5和照射通道4均通过该通孔与检测舱3连通。为了避免不必要的污染以及整体设置的整洁性和合理性，需要将检测舱3的位置和安装架8分置在仓隔板12的两侧，同时，为了保持感光通道5和照射通道4的畅通，在仓隔板上设置了通孔。

在具体实施过程中，作为一种优选的技术方案，激光源1相对于感光通道5倾斜设置，与该激光源1对应地，照射通道4也倾斜设置，且检测舱3的侧壁上设置有透光窗口3a，该透光窗口3a与照射通道4位置相对应，检测舱3通过透光窗口3a与外界接通。由于激光是直接照射的，因此为了在具体使用时激光照射到粉尘上后，便于反射到硅光电池2上，所以在感光通道5竖直设置的情况下，在设置激光源1时，需要倾斜设置。通过设置透光窗3a，使得激光在照射到粉尘上后，多余的光线射到检测舱3的外部，不会产生干扰。

在具体实施过程中，作为一种优选的技术方案，还包括传感器主体13，检测装置设置在传感器主体13的下端，且检测装置内部与传感器主体13内部相通。将检测装置设置在传感器主体13的下部，是为了便于内部的构件和电路的设置，也便于具体检测时的使用。

在具体实施过程中，作为一种优选的技术方案，传感器主体13内设置有激光源接线端子14、硅光电池接线端子15、恒温加热器接线端子16和微型充气泵接线端子17，且均通过导线分别连接到激光源1、硅光电池2、恒温加热器6和微型充气泵7上。激光源接线端子14、硅光电池接线端子15、恒温加热器接线端子16和微型充气泵接线端子17各自对用连接到激光源1、硅光电池2、恒温加热器6和微型充气泵7上，作为接入外部电路的电路结构。

在具体实施过程中，作为一种优选的技术方案，传感器主体13上还设置有电源接口18和通信接口19。通过电源结构18接入电源，通过通信接口19来连接通信。

在具体实施过程中，作为一种优选的技术方案，通信接口19为R485传输接口。采用R485型通信接口是为了通用性得到满足。

在具体实施过程中，作为一种优选的技术方案，传感器主体13上还设置有数字显示管20。数字显示管20用来显示检测的结果。

需要说明的是，在实际实施过程中，本发明的一种免维护激光粉尘浓度传感器还包括其他的常规电路和结构，比如硅光电池2利用光生伏特效应，将光信号转换成电信号，并通过信号处理电路，将该获得的电信号进一步处理，以满足后续的要求。获得粉尘浓度最终结果后，再通过电路将最终结果传输到数字显示管20上；除此之外还有微电脑用来计算粉尘的浓度；还有与电源接口18连接的供电电路。当本发明安装完成后，外界电源的电压一般是18V，将直流18V电源引入电源接口18通电后，电路板进行自动巡检，巡检完成后系统正常通过微电脑控制分别给恒温加热器接线端子16、微型充气泵接线端子17、激光源接线端子14、硅光电池接线端子15供电，加电后恒温加热器开始工作将微型充气泵7所在空腔进行加热。如此，都是该类浓度传感器常规且必不可少的零部件或电路，在此不一一赘述。

本发明通过设置构件来加热空气，并将热空气以热风的形式输送到激光源1和硅光电池2位置，吹散能对硅光电池2造成污染的粉尘，同时也加热硅光电池2和激光源1附近的空气，避免了结露对检测的影响，效果良好，便于使用。

本发明中的免维护激光粉尘浓度传感器因增加了恒温加热器6及微型充气泵7，可以将热气流不断地送入激光源1、硅光电池2的下方的连接通道11，热气流在连接通道11中向上处于密封状态无法通行，只有向下流动，热气流在对感光通道5和照射通道4中空气加热的同时，又有效地防止了外界粉尘进入激光源1、硅光电池2下连接通道11中，有效地防止了激光源1及硅光电池2的镜面结露与污染，保证粉尘检测值的真实性，延长了使用寿命，为粉尘治理提供有效的数据支撑。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种免维护激光粉尘浓度传感器，包括检测装置，所述检测装置包括检测组件和检测舱（3），所述检测组件包括激光源（1）和硅光电池（2）；所述激光源（1）的前方形成有照射通道（4），所述照射通道（4）前端与 所述检测舱（3）连通；所述硅光电池（2）的前方形成有感光通道（5），所述感光通道（5）前端 与所述检测舱（3）连通；所述感光通道（5）轴线与所述照射通道（4）轴线相交于检测舱（3）内；其特征在于：所述检测装置上还设置有单独的隔舱，该隔舱内设置有恒温加热器（6）和微型充气泵（7），所述微型充气泵（7）的进风 口（7a）与所述隔舱相通，所述微型充气泵（7）的出气口（7b）接有管路，且 该管路延伸并接通到所述感光通道（5）和照射通道（4），所述管路与所述感 光通道（5）和照射通道（4）的接通位置分别靠近所述硅光电池（2）和激光源（1）；所述检测装置还包括安装架（8），所述激光源（1）和硅光电池（2）均设置在所述安装架（8）上；所述照射通道（4）和感光通道（5）均形成在所述安装架（8） 上；所述管路包括送风管（9）、连通管（10）和连接通道（11），所述连接通道（11）形成在所述安装架（8）上，所述送风管（9）连接到所述微型充气泵（7）的出气口（7b），且所述送风管（9）、连通管（10）和连接通道（11）依次接通；所述检测舱（3）包括仓隔板（12），所述检测舱（3）的舱室与所述安装架（8）分别在所述仓隔板（12）的两侧，且所述仓隔板（12）上设置有通孔，所述感光通 道（5）和照射通道（4）均通过该通孔与所述检测舱（3）连通。

2.如权利要求 1 所述的免维护激光粉尘浓度传感器，其特征在于：所述激光源（1）相对于所述感光通道（5）倾斜设置，与该激光源（1）对应地，所述照射通道（4）也倾斜设置，且所述检测舱（3）的侧壁上设置有透光窗口（3a），该透光窗口（3a）与所述照射通道（4）位置相对应，检测舱（3）通过透光窗口（3a）与外界接通。

3.如权利要求1或2所述的免维护激光粉尘浓度传感器，其特征在于：还包括传感器主体（13），所述检测装置设置在所述传感器主体（13）的下端，且所述检测装置内部与所述传感器主体（13）内部相通。

4.如权利要求 3所述的免维护激光粉尘浓度传感器，其特征在于：所述传 感器主体（13）内设置有激光源接线端子（14）、硅光电池接线端子（15）、 恒温加热器接线端子（16）和微型充气泵接线端子（17），且均通过导线分别 连接到激光源（1）、硅光电池（2）、恒温加热器（6）和微型充气泵（7）上。

5.如权利要求 3所述的免维护激光粉尘浓度传感器，其特征在于：所述传感器主体（13）上还设置有电源接口（18）和通信接口（19）。

6.如权利要求 5 所述的免维护激光粉尘浓度传感器，其特征在于：所述通信接口（19）为 R485 传输接口。

7.如权利要求3所述的免维护激光粉尘浓度传感器，其特征在于：所述传感器主体（13）上还设置有数字显示管（20）。

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