CN112326518B - 一种pm2.5传感器装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种PM2.5传感器装置，其利用空气中PM2.5颗粒的散射性能，采用激光配合光电信号采集的方法实现PM2.5含量的监测，在激光经过的空气流道中设置束窄断面，对进风口和出风口的位置和形状进行调整，形成具有斜度和口径变化的空气流道结构，并在进风口设置导风部件，提高空气流道内的气体流速，避免空气中灰尘颗粒的沉积累积，提高传感器的使用性能和使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及空气检测装置，具体涉及一种PM2.5传感器装置。
背景技术
空气质量是生态环境的重要方面，由于城市工业化的快速发展，导致部分城市的空气质量发生恶化，空气污染成为重要的社会问题。对于空气质量而言，PM2.5的含量是其重要的衡量指标，PM2.5是指环境空气中空气动力学当量直径小于等于2.5微米的颗粒物，它能较长时间悬浮于空气中，其在空气中含量浓度越高，就代表空气污染越严重，与较粗的大气颗粒物相比，PM2.5粒径小，面积大，活性强，易附带有毒、有害物质，且在大气中的停留时间长、输送距离远，因而对人体健康和大气环境质量的影响更大。
随着人们对空气质量要求的逐步提高，监测PM2.5的具体含量已经成为重要的技术问题，由于PM2.5的粒径较小，一般的物理方法监测手段不适用，而目前激光监测是重要的监测手段，利用空气中PM2.5颗粒的散射性能，采用激光配合光电信号采集的方法可以有效实现PM2.5含量的监测。但是对于传统的监测仪器而言，由于长期处于工作状态，会导致空气中灰尘颗粒的沉降累积，继而影响传感器的使用精度甚至会影响其使用寿命。
发明内容
基于上述技术问题，本发明提供了一种PM2.5传感器，不改变传感器内部结构，仅对出风口和进风口及局部管道进行调整，既可以有效避免灰尘沉降累积，可以提高传感器的使用精度和使用寿命。
本发明提供一种PM2.5传感器装置，包括上壳体、上屏蔽罩、PCBA、风机、上激光固定件、接插件、激光发射器、下激光固定件、下屏蔽罩、下壳体、进风口和出风口，所述激光发射器用于发射形成激光，所述上激光固定件、所述下激光固定件用于固定所述激光发射器，所述风机、所述PCBA与所述上激光固定件、所述下激光固定件通过所述接插件固定连接，所述上屏蔽罩与下屏蔽罩配合，用于容纳所述风机、所述PCBA、所述上激光固定件、所述下激光固定件、所述接插件与所述激光发射器，所述上壳体和所述下壳体分别位于所述上屏蔽罩和所述下屏蔽罩外侧，所述进风口和出风口分别与所述风机连接，所述进风口和所述出风口通过连接管道相连接，从而形成空气流道，所述激光发射器发射的激光经过所述连接管道，所述连接管道在所述激光经过的管道部分设置束窄段，所述束窄段的口径小于束窄段两侧的连接管道的口径。
作为优选，所述进风口的高度高于所述出风口的高度，从而使连接管道具有倾斜的坡度，形成具有一定斜度的空气流道；所述进风口的口径大于所述出风口的口径，所述连接管道的口径为渐变设计，并与所述进风口和所述出风口的口径尺寸相匹配，其中所述束窄段的口径为所述连接管道的口径最小的部分，从而使得束窄段的风速最大。
作为优选，所述进风口与所述出风口的横断面均包括上平直段、下平直段、左侧弧段和右侧弧段，所述左侧弧段和右侧弧段分别与所述上平直段和所述下平直段连接，所述上平直段、下平直段对称设置，所述左侧弧段和右侧弧段对称设置。
作为优选，所述进风口内壁上设置有导风部件，所述导风部件包括底板以及位于底板上的异形部，所述异形部包括第一导风面、第二导风面、弧形面、前导风面、后导风面以及底面，所述第一导风面、第二导风面、弧形面、前导风面、后导风面以及底面围成所述异形部，所述异形部为实体结构，其中所述底面与所述底板上部固定连接，所述前导风面与所述后导风面与所述进风口横断面平行，所述第一导风面与所述底面和所述底板连接，所述第二导风面一端与所述第一导风面连接，另一端与所述弧形面连接，所述弧形面与所述底面和所述底板连接，所述第一导风面与所述弧形面连接角度为第一角度，所述第一导风面与所述第二导风面连接为第二角度，所述第一角度和所述第二角度均为钝角，且第二角度大于所述第一角度；
所述导风部件包括上导风部件、左导风部件、下导风部件、右导风部件，其中，上导风部件位于所述上平直段上，所述第一导风面和第二导风面朝向进风口右侧，所述左导风部件位于所述左侧弧段，所述第一导风面和第二导风面朝向所述进风口上侧，所述下导风部件位于所述下平直段上，所述第一导风面和第二导风面朝向进风口左侧，所述右导风部件位于所述右侧弧段，所述第一导风面和所述第二导风面朝向所述进风口的下侧。
作为优选，所述上导风部件、左导风部件、下导风部件、右导风部件采用非对称布置，其中所述上导风部件位于所述上平直段的左侧，所述左导风部件位于所述左侧弧段的下侧，所述下导风部件位于所述下平直段的右侧，所述右导风部件位于所述右侧弧段的上侧。
作为优选，所述上导风部件和所述下导风部件的底板为平板结构，分别与所述上平直段与所述下平直段固定连接，所述左导风部件和所述右导风部件的底板的底面为弧面，分别于所述左侧弧段和所述右侧弧段的弧面相适应。
本发明的工作方式为：
风机转动形成空气流道，空气流道由进风口进入，出风口流出，激光发射器发射激光，形成激光束，而空气流动的过程中经过激光束，由于空气中的PM2.5颗粒形成散射，设置的光电接收器可以接收所产生的散射光束并转换成光电信号，通过滤波放大，可以继续转换成数字信号，从而实现空气PM2.5的监测。
本发明的主要改进点在于空气流道的改进，为了避免现有技术中空气流道空气流速过慢，导致灰尘沉降，因此，本发明提出了进风口和出风口的高差设计，从而实现空气流道的斜度设计；并通过改变进风口和出风口的口径，使空气流道形成渐变，尤其是在空气流道中形成束窄断面，并在进风口增加导风部件，提高空气流道内的风速；对于空气流动而言，进入进风口后，流道为渐变且有斜度的结构，会增加空气流速，进风口设置有导风部件，导风部件可以形成旋状气流，并加速空气流动，继而提高风速，避免空气灰尘累积。
本发明的优点在于：
(1)空气流到的斜度设计，通过改变进风口和出风口的位置，使空气流道呈现一定的斜度设计，避免了空气中灰尘颗粒在流道内的沉降；
(2)空气流道的口径逐步减少，通过改变进风口和出风口的口径，从而使空气流道形成口径渐变小的流道结构，逐步减少空气过流面积，提高空气流速；
(3)激光经过连接管道的部分设置束窄段，束窄段的口径最小，其风速最大，从而使该段的空气不易沉积，保证激光的使用性能；
(4)在进风口增设导风部件，导风部件可以形成旋状气流，并减少过流面积，通过设置导流部件，可以增加空气流速，配合渐变的空气流道，可以有效避免空气中灰尘颗粒沉降累积；
(5)导风部件采用第一导风面、第二导风面配合，且第一导风面、第二导风面夹角为钝角，可以实现对气流的引导，便于形成旋状气流，通过设置弧形面，可以实现导风部件与气流的弧形连接，避免局部振动，相对于一般的导流板，本发明提供的导风部件稳定性能更好，导风效果更为突出；
(6)上导风部件、左导风部件、下导风部件、右导风部件采用非对称设置，并限定其第一导风面与第二导风面的朝向，可以便于导风部件之间的相互配合，形成旋状气流，提高气流流速。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为连接管道的束窄段断面设置示意图；
图3为进风口和出风口的设置示意图；
图4为进风口和出风口的相对位置示意图；
图5为连接管道的渐变设置示意图；
图6为进风口导风部件设置示意图；
图7为导风部件的前视图；
图8为导风部件的立体示意图。
具体实施方式
以下针对说明书附图内容，对本发明限定的结构，进行具体的解释说明。
本发明提供一种PM2.5传感器装置，包括上壳体1、上屏蔽罩2、PCBA3、风机4、上激光固定件5、接插件6、激光发射器7、下激光固定件8、下屏蔽罩9、下壳体10、进风口11和出风口12，所述激光发射器7用于发射形成激光，所述上激光固定件5、所述下激光固定件8用于固定所述激光发射器7，所述风机4、所述PCBA3与所述上激光固定件5、所述下激光固定件8通过所述接插件6固定连接，所述上屏蔽罩2与下屏蔽罩9配合，用于容纳所述风机4、所述PCBA3、所述上激光固定件5、所述下激光固定件8、所述接插件6与所述激光发射器7，所述上壳体1和所述下壳体10分别位于所述上屏蔽罩2和所述下屏蔽罩8外侧，所述进风口11和出风口12分别与所述风机4连接，所述进风口11和所述出风口12通过连接管道121相连接，从而形成空气流道，所述激光发射器7发射的激光经过所述连接管道121，所述连接管道121在所述激光经过的管道部分设置束窄段122，所述束窄段122的口径小于束窄段122两侧的连接管道121的口径。
所述进风口11的高度高于所述出风口12的高度，从而使连接管道121具有倾斜的坡度，形成具有一定斜度的空气流道；所述进风口11的口径大于所述出风口12的口径，所述连接管道121的口径为渐变设计，并与所述进风口11和所述出风口12的口径尺寸相匹配，其中所述束窄段122的口径为所述连接管道121的口径最小的部分，从而使得束窄段122的风速最大。
所述束窄段122与束窄段122两侧的连接管道通过弧形连接，从而形成光滑的过流面。
如附图4所示，所述进风口11高度方向的中心线比所述出风口12高度方向的中心线高h，从而形成倾斜的坡度；如附图5所示，进风口11向连接管道的口径逐步变小。
其工作方式为：风机转动形成空气流道，空气流道由进风口11进入，出风口12流出，激光发射器7发射激光，形成激光束，而空气流动的过程中经过激光束，由于空气中的PM2.5颗粒形成散射，设置的光电接收器(附图中未示出)可以接收所产生的散射光束并转换成光电信号，通过滤波放大，可以继续转换成数字信号，从而实现空气PM2.5的监测。
作为优选，所述进风口11与所述出风口12的横断面均包括上平直段、下平直段、左侧弧段和右侧弧段，所述左侧弧段和右侧弧段分别与所述上平直段和所述下平直段连接，所述上平直段、下平直段对称设置，所述左侧弧段和右侧弧段对称设置。
所述进风口11和出风口12的形状相同，区别仅在于口径不同，而对于连接管道121也可以采用与进风口11和出风口12相同的形状，仅改变其口径大小，对于圆形断面，其口径可以选择为其内直径，对于上平直段、下平直段、左侧弧段和右侧弧段的断面，其口径可以选择为其左侧弧段中心点与右侧弧段中心点的距离。
作为另一种优选实施方式，所述进风口11内壁上设置有导风部件，所述导风部件包括底板111以及位于底板111上的异形部，所述异形部包括第一导风面112、第二导风面113、弧形面114、前导风面115、后导风面(图中未示出)以及底面(图中未示出)，所述第一导风面112、第二导风面113、弧形面114、前导风面115、后导风面以及底面围成所述异形部，所述异形部为实体结构，其中所述底面与所述底板111上部固定连接，所述前导风面115与所述后导风面与所述进风口11横断面平行，所述第一导风面112与所述底面和所述底板111连接，所述第二导风面113一端与所述第一导风面112连接，另一端与所述弧形面114连接，所述弧形面114与所述底面和所述底板111连接，所述第一导风面112与所述弧形面114连接角度为第一角度，所述第一导风面112与所述第二导风面113连接为第二角度，所述第一角度和所述第二角度均为钝角，且第二角度大于所述第一角度；
如附图7所示，第一角度为角度a，第二角度为角度b，所述角度a大于角度b。
所述导风部件包括上导风部件13、左导风部件14、下导风部件15、右导风部件16，其中，上导风部件13位于所述上平直段上，所述第一导风面112和第二导风面113朝向进风口11右侧，所述左导风部件14位于所述左侧弧段，所述第一导风面112和第二导风面113朝向所述进风口11上侧，所述下导风部件15位于所述下平直段上，所述第一导风面112和第二导风面113朝向进风口11左侧，所述右导风部件16位于所述右侧弧段，所述第一导风面112和所述第二导风面113朝向所述进风口11的下侧。
所述导风部件的实体结构即其为非中空结构，采用该结构可以有效避免由于旋状气流带动的导风部件摆动振动，相对于一般的导风板而言，其稳定性能更好；第一导风面112和第二导风面113之间的夹角为钝角，可以有效实现对气流的引导，提高气流引导效果；另外，上导风部件13、左导风部件14、下导风部件15、右导风部件16采用非对称设置，并限定其第一导风面112与第二导风面113的朝向，可以便于导风部件之间的相互配合，形成旋状气流，提高气流流速。
所述前导风面115和所述后导风面分别与所述进风口11横断面平行，即所述前导风面115和所述后导风面与进风口11的轴向相垂直，所述前导风面115与所述后导风面的形状相同，其尺寸可以相同，也可以选择为前导风面115的尺寸大于后导风面，从而形成渐变的导风部件的异形部，所述异形部的各横断面的形状均与所述前导风面115与所述后导风面的形状相同。
所述第一导风面112和第二导风面113的朝向为第一导风面112和第二导风面113的法线朝向，分别可以上下左右表示其朝向，限定的上导风部件13、左导风部件14、下导风部件15、右导风部件16上的第一导风面112和第二导风面113的朝向可以参考附图5。
作为优选，所述上导风部件13、左导风部件14、下导风部件15、右导风部件16采用非对称布置，其中所述上导风部件13位于所述上平直段的左侧，所述左导风部件14位于所述左侧弧段的下侧，所述下导风部件15位于所述下平直段的右侧，所述右导风部件16位于所述右侧弧段的上侧。
作为优选，所述上导风部件13和所述下导风部件15的底板111为平板结构，分别与所述上平直段与所述下平直段固定连接，所述左导风部件14和所述右导风部件16的底板111的底面为弧面，分别于所述左侧弧段和所述右侧弧段的弧面相适应。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也包括本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。
Claims (3)
1.一种PM2.5传感器装置，包括上壳体、上屏蔽罩、PCBA、风机、上激光固定件、接插件、激光发射器、下激光固定件、下屏蔽罩、下壳体、进风口和出风口，所述激光发射器用于发射形成激光，所述上激光固定件、所述下激光固定件用于固定所述激光发射器，所述风机、所述PCBA与所述上激光固定件、所述下激光固定件通过所述接插件固定连接，所述上屏蔽罩与下屏蔽罩配合，用于容纳所述风机、所述PCBA、所述上激光固定件、所述下激光固定件、所述接插件与所述激光发射器，所述上壳体和所述下壳体分别位于所述上屏蔽罩和所述下屏蔽罩外侧，所述进风口和出风口分别与所述风机连接，所述进风口和所述出风口通过连接管道相连接，从而形成空气流道，其特征在于：所述激光发射器发射的激光经过所述连接管道，所述连接管道在所述激光经过的管道部分设置束窄段，所述束窄段的口径小于束窄段两侧的连接管道的口径；所述进风口的高度高于所述出风口的高度，从而使连接管道具有倾斜的坡度，形成具有一定斜度的空气流道；所述进风口的口径大于所述出风口的口径，所述连接管道的口径为渐变设计，并与所述进风口和所述出风口的口径尺寸相匹配，其中所述束窄段的口径为所述连接管道的口径最小的部分，从而使得束窄段的风速最大；所述进风口与所述出风口的横断面均包括上平直段、下平直段、左侧弧段和右侧弧段，所述左侧弧段和右侧弧段分别与所述上平直段和所述下平直段连接，所述上平直段、下平直段对称设置，所述左侧弧段和右侧弧段对称设置；
所述进风口内壁上设置有导风部件，所述导风部件包括底板以及位于底板上的异形部，所述异形部包括第一导风面、第二导风面、弧形面、前导风面、后导风面以及底面，所述第一导风面、第二导风面、弧形面、前导风面、后导风面以及底面围成所述异形部，所述异形部为实体结构，其中所述底面与所述底板上部固定连接，所述前导风面与所述后导风面与所述进风口横断面平行，所述第一导风面与所述底面和所述底板连接，所述第二导风面一端与所述第一导风面连接，另一端与所述弧形面连接，所述弧形面与所述底面和所述底板连接，所述第一导风面与所述弧形面连接角度为第一角度，所述第一导风面与所述第二导风面连接为第二角度，所述第一角度和所述第二角度均为钝角，且第二角度大于所述第一角度；
所述导风部件包括上导风部件、左导风部件、下导风部件、右导风部件，其中，上导风部件位于所述上平直段上，所述第一导风面和第二导风面朝向进风口右侧，所述左导风部件位于所述左侧弧段，所述第一导风面和第二导风面朝向所述进风口上侧，所述下导风部件位于所述下平直段上，所述第一导风面和第二导风面朝向进风口左侧，所述右导风部件位于所述右侧弧段，所述第一导风面和所述第二导风面朝向所述进风口的下侧。
2.如权利要求1所述的PM2.5传感器装置，其特征在于：所述上导风部件、左导风部件、下导风部件、右导风部件采用非对称布置，其中所述上导风部件位于所述上平直段的左侧，所述左导风部件位于所述左侧弧段的下侧，所述下导风部件位于所述下平直段的右侧，所述右导风部件位于所述右侧弧段的上侧。
3.如权利要求2所述的PM2.5传感器装置，其特征在于：所述上导风部件和所述下导风部件的底板为平板结构，分别与所述上平直段与所述下平直段固定连接，所述左导风部件和所述右导风部件的底板的底面为弧面，分别于所述左侧弧段和所述右侧弧段的弧面相适应。
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Denomination of invention: A PM2.5 sensor device Effective date of registration: 20230531 Granted publication date: 20221125 Pledgee: Ningbo Zhenhai Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Luotuo sub branch Pledgor: NINGBO AILIDE AUTO PARTS Co.,Ltd. Registration number: Y2023980042500 |