CN110553953A - 高精准度光学空气微粒检测装置 - Google Patents

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CN110553953A CN201810536633.2A CN201810536633A CN110553953A CN 110553953 A CN110553953 A CN 110553953A CN 201810536633 A CN201810536633 A CN 201810536633A CN 110553953 A CN110553953 A CN 110553953A
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邱裕中
王俊凯
傅显智
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Abstract

本发明有关于一种高精准度光学空气微粒检测装置，其包含有一腔体，其一侧设置有一气体入口，另一侧设置有一气体出口；一红外线发射器，设置于腔体内；一红外线CCD阵列，设置于腔体内；以及一图像处理模块，电连接红外线CCD阵列与一显示面板；藉此，以红外线发射器与红外线CCD阵列检测空气中的悬浮微粒数量。

Description

高精准度光学空气微粒检测装置
技术领域
本发明有关于一种空气微粒检测装置，尤其是指一种高精准度光学空气微粒检测装置，其通过光学技术，将光线照射在悬浮微粒上，再使反射的光线通过CCD模组图像化，以判断出环境中的悬浮微粒数量、尺寸与重量。
背景技术
按，自从工业革命发生，世界上许多国家的经济形态逐渐从农业社会转变为工商社会，而工业与科技的发展确实对人类的生活有相当大的贡献，但其中工厂大量排放的废气、废水、废料，让环境累积了不少污染物质，对自然环境、生态皆造成严重的影响，不仅影响到野外的动植物，亦逐渐影响到都市中居住的人民，大量的废气与烟雾让空气充满对人体有害的污染物质，当居住于该处的居民吸进大量的灰尘以及悬浮粒子时，会不断地累积在气管及肺部，造成了相当呼吸道的疾病，严重甚至可导致死亡。因此，积极追求工业及科技的发展，虽然能够使人类的生活更加便利，但亦会对环境造成庞大的污染。
因此，对于空气品质的要求，世界卫生组织以及各国皆有制定出一套标准，使空气中的细悬浮微粒(particulate matter，PM)能够减少，以减低对人体的危害。悬浮微粒通常由硫和氮的氧化物转化而成，小于或等于10微米(μm)的悬浮微粒称为悬浮微粒(PM10)；直径小于或等于2.5微米的悬浮微粒称为细悬浮微粒(PM2.5)，而目前气象单位也都会监测各地区的空气品质，以提醒民众今天是否适合户外活动，其中，监测悬浮微粒，则需要知道悬浮微粒的尺寸与数量，藉此，以得知浓度。
中国台湾专利公告号TW I588489“气体感测装置、系统及相关方法”提供了一种气体感测装置，包含有一测试气体的内部腔室、一光子热源，以及一压力感测器，其功能性地耦接到内部腔室且可操作来检测内部腔室中的压力变化，首先，腔室经由泵而被气体样本填满，且光子热源被输送到腔室中，加热被选择来测试的气体样本，从而增加腔室中的气体样本的压力，压力的变化会由压力感测器所检测，以压力变化的大小作为气体样本中分析物的浓度的指标。前案专利通过压力变化得知空气中特定物质的浓度，然而，其需要先加热气体样本，提升气体样本的压力后，才能判断气体样本中特定物质的浓度，其过程繁复，又仅提供感测浓度的功能，无法知道气体微粒的尺寸与数量等信息。因此，如何提供一种能够分析出环境中气体微粒尺寸与数量等信息的装置，即为本申请发明人所思及的方向。
发明内容
今，发明人即是鉴于上述现有的高精准度光学空气微粒检测装置于实际实施使用时仍具有多处缺失，于是乃一本孜孜不倦的精神，并通过其丰富专业知识及多年的实务经验所辅佐，而加以改善，并据此研创出本发明。
本发明主要目的为提供一种高精准度光学空气微粒检测装置，其使气体通入一腔体内，腔体内的红外线发射器会发射出光线，气体中的悬浮微粒就会反射光线，使反射的光线被CCD模组感测到，经处理图像化后，即可得知气体中悬浮微粒的数量、尺寸与重量。
为了达到上述实施目的，本发明提供一种高精准度光学空气微粒检测装置，其包含有一腔体，其一侧设置有一气体入口，另一侧设置有一气体出口；一红外线发射器，设置于腔体内；一红外线CCD阵列，设置于腔体内；以及一图像处理模块，电连接红外线CCD阵列与一显示面板。
于本发明的一实施例中，图像处理模块进一步电连接一转换器。
于本发明的一实施例中，红外线CCD阵列为1024*786CCD阵列。
于本发明的一实施例中，气体入口通入一气体，由气体出口排出。
于本发明的一实施例中，红外线发射器照射气体，气体所反射的光点由红外线CCD阵列所接收。
于本发明的一实施例中，图像处理模块进行图像二质化运算。
于本发明的一实施例中，图像处理模块与显示面板之间通过无线传输单元互相电连接。
附图说明
图1是本发明其较佳实施例的装置架构示意图；
图2是本发明其较佳实施例的悬浮微粒图像处理图。
1腔体 11气体入口
12气体出口 2待测气体
21悬浮微粒 3红外线发射器
4红外线CCD阵列 5图像处理模块
51转换器 52显示面板
具体实施方式
本发明的目的及其结构功能上的优点，将依据以下图面所示的结构，配合具体实施例予以说明，使审查员能对本发明有更深入且具体的了解。
请参阅图1，本发明提供一种高精准度光学空气微粒检测装置，其包含有：一腔体1，其一侧设置有一气体入口11，另一侧则设置有一气体出口12，其中气体入口11通入一待测气体2，而待测气体2再由气体出口12排出；一红外线发射器3，设置于腔体1内；一1024*786的红外线CCD阵列4，设置于腔体1内；以及一图像处理模块5，电连接红外线CCD阵列4、一显示面板51与一转换器52，以无线传输单元电连接图像处理模块5。
其中，红外线发射器3所发出的光线会照射到待测气体2，待测气体2中的悬浮微粒21所反射的光点由红外线CCD阵列4所接收，再通过图像处理模块5进行图像二质化运算，处理计算后，即可获得待测气体2中悬浮微粒21的数量、尺寸与重量，并将信息显示于显示面板51上。
此外，通过下述具体实施例，可进一步证明本发明可实际应用的范围，但不意欲以任何形式限制本发明的范围。
请继续参阅图1，本发明提供的高精准度光学空气微粒检测装置具有一腔体1，腔体1的一侧设置有一气体入口11，另一侧则设置有一气体出口12，待测气体2会从气体入口11被吸入，均匀分布于腔体1中，再由气体出口12排出，可例如气体入口11设置于腔体1的上侧，气体出口12设置于腔体1的底侧，待测气体2由腔体1上侧的气体入口11进入，并顺势向下流动至腔体1底侧的气体出口12，但本发明并未限定气体入口11与气体出口12的设置位置，仅要搭配风机装置，即可引导待测气体2的流向。
在待测气体2流动途中，设置于腔体1内的红外线发射器3会发射出波长760nm～1mm的红外线，红外线照射在待测气体2上，待测气体2中的悬浮微粒21会反射红外线，反射的红外线光点会被红外线CCD阵列4所感测到，以图像撷取的方式撷取该等被悬浮微粒21反射的红外线光点，其撷取的图像即如图2所示，此图像资料会由红外线CCD阵列4传输给图像处理模块5，图像处理模块5进行图像二质化运算，其将图像转换为边际差异较明显的黑白图像，将所需的图像保留下来，而将不需要的图像作为背景，换言之，即是保留待测气体2中悬浮微粒21的图像，而将非悬浮微粒21的部分忽略，如此，通过光学反射以及图像处理的方式，即可看见待测气体2中的悬浮微粒21数量，且由图像中亦可得知悬浮微粒21的尺寸与重量，并换算成浓度。
或是由转换器51将红外线CCD阵列4所接收的资料由类比转换为数位，再传输给图像处理模块5进行运算处理，同样能获得悬浮微粒21的尺寸与重量，并换算成浓度。
图像处理模块5处理后，即可将悬浮微粒21的尺寸、重量、数量以及浓度信息传输给显示面板51，于显示面板51上显示悬浮微粒21的相关信息，可直接使用建置于图像处理模块5内的显示面板51，或是通过无线传输单元另外电连接显示面板51，藉此，使用者就能知道目前环境分布的悬浮微粒21的粒径多大，并知道悬浮微粒21于环境中的浓度，以判断说当下环境是否适合活动。
由上述的实施说明可知，本发明与现有技术相较之下，本发明具有以下优点:
1.本发明提供的高精准度光学空气微粒检测装置提供一腔体给气体流通，于腔体中均匀分布的气体会被红外线发射器所发出的红外线照射，气体中的悬浮微粒会反射红外线，反射的光点则被红外线CCD阵列感测，将光点转换为图像，即可计算出环境中悬浮微粒的尺寸、重量、数量以及浓度。
2.本发明提供的高精准度光学空气微粒检测装置的图像处理模块通过图像二质化计算，仅保留红外线CCD阵列所感测到的悬浮微粒，将其他不相关的物质排除，以精确计算出环境中悬浮微粒的相关信息，以达到高精准度的检测成果。

Claims (7)

1.一种高精准度光学空气微粒检测装置，其特征在于，包括：
一腔体，其一侧设置有一气体入口，另一侧设置有一气体出口；
一红外线发射器，设置于该腔体内；
一红外线CCD阵列，设置于该腔体内；以及
一图像处理模块，电连接该红外线CCD阵列与一显示面板。
2.如权利要求1所述的高精准度光学空气微粒检测装置，其特征在于，该图像处理模块进一步电连接一转换器。
3.如权利要求1所述的高精准度光学空气微粒检测装置，其特征在于，该红外线CCD阵列为1024*786CCD阵列。
4.如权利要求1所述的高精准度光学空气微粒检测装置，其特征在于，该气体入口通入一气体，由该气体出口排出。
5.如权利要求4所述的高精准度光学空气微粒检测装置，其特征在于，该红外线发射器照射该气体，该气体所反射的光点由该红外线CCD阵列所接收。
6.如权利要求1所述的高精准度光学空气微粒检测装置，其特征在于，该图像处理模块进行图像二质化运算。
7.如权利要求1所述的高精准度光学空气微粒检测装置，其特征在于，该图像处理模块与该显示面板之间通过无线传输单元互相电连接。
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5428451A (en) * 1989-12-07 1995-06-27 Diatec Instruments A/S Process and apparatus for counting particles
CN2442264Y (zh) * 2000-10-16 2001-08-08 中国科学技术大学 烟雾相对浓度图像探测器
CN104062213A (zh) * 2014-07-10 2014-09-24 山西太钢不锈钢股份有限公司 一种烧结混合料粒度在线检测方法
CN204128928U (zh) * 2014-09-30 2015-01-28 杭州电子科技大学 一种基于ccd后向散射的pm 2.5浓度监测装置
CN204128929U (zh) * 2014-11-11 2015-01-28 邦达诚科技（常州）有限公司 家用空气质量检测装置
CN106053307A (zh) * 2016-06-30 2016-10-26 徐州安普瑞特能源科技有限公司 一种粉尘探测系统
CN107255606A (zh) * 2017-05-25 2017-10-17 东北师范大学 不同粒径颗粒物静电场运动分析平台

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5428451A (en) * 1989-12-07 1995-06-27 Diatec Instruments A/S Process and apparatus for counting particles
CN2442264Y (zh) * 2000-10-16 2001-08-08 中国科学技术大学 烟雾相对浓度图像探测器
CN104062213A (zh) * 2014-07-10 2014-09-24 山西太钢不锈钢股份有限公司 一种烧结混合料粒度在线检测方法
CN204128928U (zh) * 2014-09-30 2015-01-28 杭州电子科技大学 一种基于ccd后向散射的pm 2.5浓度监测装置
CN204128929U (zh) * 2014-11-11 2015-01-28 邦达诚科技（常州）有限公司 家用空气质量检测装置
CN106053307A (zh) * 2016-06-30 2016-10-26 徐州安普瑞特能源科技有限公司 一种粉尘探测系统
CN107255606A (zh) * 2017-05-25 2017-10-17 东北师范大学 不同粒径颗粒物静电场运动分析平台

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
于连生 等: "《海洋仪器研制的信息法 以悬浮颗粒图像仪设计为例》", 30 June 2015, 海洋出版社 *
王庆有: "《CCD应用技术》", 30 November 2000, 天津大学出版社 *

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