CN112649389B - 传感器光路组件、气体传感器及测量方法和空调系统 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种传感器光路组件、气体传感器及测量方法和空调系统。该传感器光路组件包括固定座和滑块,所述滑块和所述固定座上均设有反光面,两个所述反光面平行且倾斜设置;所述滑块能相对所述固定座沿所述平行的方向移动;光源和探测器,所述光源发出的光线经两个所述反光面反射后到达所述探测器;所述光源设在所述固定座上,所述探测器设在所述滑块上;或所述光源设在所述滑块上,所述探测器设在所述固定座上。通过滑块的移动,能改变光线的反射次数,从而是得光路的传播路径长度可变。
Description
技术领域
本申请属于空调系统技术领域,具体涉及一种传感器光路组件、气体传感器及测量方法和空调系统。
背景技术
随着人们生活水平的提高,对所处环境中空气质量的关注度也不断提高,为了满足对空气质量的监测,环境类传感器如空气质量传感器(CO2、PM2.5)等市场需求越来越大。二氧化碳浓度是衡量空气质量的重要指标之一,市面上已经存在各式各样用于检测二氧化碳浓度的传感器,基于非分光红外(NDIR)技术的二氧化碳传感器凭借稳定性好,精度高等特点成为普遍选择。
现有NDIR二氧化碳传感器气室的光路长度固定,不能较好的适应不同浓度下的数值测量。
发明内容
因此,本申请要解决的技术问题在于提供一种传感器光路组件、气体传感器及测量方法和空调系统,能够调整光路的长度。
为了解决上述问题,本申请提供一种传感器光路组件,包括:
固定座和滑块,所述滑块和所述固定座上均设有反光面,两个所述反光面平行且倾斜设置;所述滑块能相对所述固定座沿所述平行的方向移动;
光源和探测器,所述光源发出的光线经两个所述反光面反射后到达所述探测器;所述光源设在所述固定座上,所述探测器设在所述滑块上;或所述光源设在所述滑块上,所述探测器设在所述固定座上。
可选地,所述传感器光路组件还包括有固定在所述固定座上的驱动机构,用于驱动所述滑块。
可选地,所述驱动机构包括有电机和螺杆,所述电机驱动所述螺杆旋转;所述滑块上设有与所述螺杆啮合的齿条。
可选地,所述传感器光路组件还包括有滑轨,所述滑轨固定在所述固定座上;所述滑块沿所述滑轨滑动。
根据本申请的另一方面,提供了一种气体传感器,包括如上所述的传感器光路组件。
根据本申请的再一方面,提供了一种如上所述气体传感器的测量方法,包括:
调整所述滑块移动,使得所述光线的光程包括:第一光程和第二光程,所述第一光程大于所述第二光程;
所述第一光程用于测量第一浓度的气体,所述第二光程用于测量第二浓度的气体,所述第一浓度的数值小于所述第二浓度的数值。
可选地,所述测量方法包括:
所述第一光程下测量,获得气体浓度为所述第二浓度时,调整所述滑块移动到所述第二光程,再次测量;或,
所述第二光程下测量,获得气体浓度为所述第一浓度时,调整所述滑块移动到所述第一光程,再次测量。
可选地,所述滑块移动的位置包括最大光程位置、最小光程位置和中间光程位置;所述中间光程位置位于所述最大光程位置和所述最小光程位置之间的中点处;
设定测量气体的浓度范围为:低浓度A为Lb<A<Lt、中浓度B为Mb<B<Mt、高浓度C为Hb<C<Ht;其中,Lb<Mb<Lt<Hb<Mt<Ht;
在所述最大光程位置测量,获得的浓度值处于Mb和Lt之间时,调整所述滑块移动至所述中间光程位置,再次测量;
在所述中间光程位置测量,获得的浓度值处于Mb和Lt之间时,调整所述滑块移动至所述最大光程位置,再次测量;
在所述最小光程位置测量,获得的浓度值处于Hb和Mt之间时,调整所述滑块移动至所述中间光程位置,再次测量;
在所述中间光程位置测量,获得的浓度值处于Hb和Mt之间时,调整所述滑块移动至所述最小光程位置,再次测量。
根据本申请的另一方面,提供了一种空调系统,包括如上所述的传感器光路组件或如上所述的气体传感器。
本申请提供的一种传感器光路组件,包括:固定座和滑块,所述滑块和所述固定座上均设有反光面,两个所述反光面平行且倾斜设置;所述滑块能相对所述固定座沿所述平行的方向移动;光源和探测器,所述光源发出的光线经两个所述反光面反射后到达所述探测器;所述光源设在所述固定座上,所述探测器设在所述滑块上;或所述光源设在所述滑块上,所述探测器设在所述固定座上。通过滑块的移动,能改变光线的反射次数,从而是得光路的传播路径长度可变。
附图说明
图1为本申请实施例的传感器的结构示意图;
图2为本申请实施例的传感器的工作流程图。
附图标记表示为:
1、固定座;2、滑块;3、光源;4、探测器;5、滑轨;6、电机。
具体实施方式
结合参见图1至图2所示,根据本申请的实施例,一种传感器光路组件,包括:
固定座1和滑块2,所述滑块2和所述固定座1上均设有反光面,两个所述反光面平行且倾斜设置;所述滑块2能相对所述固定座1沿所述平行的方向移动;
光源3和探测器4,所述光源3发出的光线经两个所述反光面反射后到达所述探测器4;所述光源3设在所述固定座1上,所述探测器4设在所述滑块2上;或所述光源3设在所述滑块2上,所述探测器4设在所述固定座1上。
固定座1和滑块2两者能沿平行方向作相对运动,并且光源3和探测器4分设在固定座1和滑块2上,这样使得光线在两个反光面上的反射路线可进行调整,从而改变光路的长度。
在一些实施例中,传感器光路组件还包括有固定在所述固定座1上的驱动机构,用于驱动所述滑块2。
具体地,驱动机构包括有电机6和螺杆,所述电机6驱动所述螺杆旋转;所述滑块2上设有与所述螺杆啮合的齿条。
为了方便滑块2和固定座1作相对运动,采用驱动机构,尤其是通过电机6带动螺杆,再结合齿条,使得两者的相对运动更容易操控,自动化程度高。
在一些实施例中,传感器光路组件还包括有滑轨5,所述滑轨5固定在所述固定座1上;所述滑块2沿所述滑轨5滑动。
通过设置与固定座1固定连接的滑轨5,滑块2在滑轨5上移动,稳定性好,测量数据效果好。
根据本申请的另一方面,提供了一种气体传感器,包括如上所述的传感器光路组件。
如图1所示,气体传感器包括固定座1、光源3、探测器4、滑块2以及驱动组件。其中,光源3固定在固定座1上,光源3发光受到控制单元控制;探测器4接收光源3发出的光信号,并将光信号转换成控制单元能识别的电信号,探测器4固定在滑块2上,随滑块2的移动而移动;滑块2通过滑轨5与固定座1相连,能够沿滑轨5进行往复运动,滑块2侧边为齿条状,与电机6的螺杆相啮合,电机6转动时,螺杆驱动齿条运动,改变滑块2的位置,从而改变了光线在滑块2和固定座1上两个反光面反射次数,以实现光程的改变;电机6由控制单元进行控制,电机6每次转动固定圈数,以确保滑块2位置调整后探测器4能准确接收到光信号。
根据本申请的再一方面,提供了一种如上所述气体传感器的测量方法,包括:
调整所述滑块2移动,使得所述光线的光程包括:第一光程和第二光程,所述第一光程大于所述第二光程;
所述第一光程用于测量第一浓度的气体,所述第二光程用于测量第二浓度的气体,所述第一浓度的数值小于所述第二浓度的数值。
基于所检测气体浓度不同,对于高浓度气体采用小光程检测位置来检测,对于低浓度气体需要采用大光程的检测位置来检测。
在一些实施例中,测量方法包括:
所述第一光程下测量,获得气体浓度为所述第二浓度时,调整所述滑块2移动到所述第二光程,再次测量;或,
所述第二光程下测量,获得气体浓度为所述第一浓度时,调整所述滑块2移动到所述第一光程,再次测量。
通过移动滑块2,来改变接收光线的位置,选用适配的光程来检测;如在大光程下检测出气体浓度较高,数值可能超出气体传感器的测量范围,因此需调至小光程下来检测;同理,在小光程下测出气体为低浓度,那么需要调换大光程下再次测量,提高检测准确性。
在一些实施例中,滑块2移动的位置包括最大光程位置、最小光程位置和中间光程位置;所述中间光程位置位于所述最大光程位置和所述最小光程位置之间的中点处;
设定测量气体的浓度范围为:低浓度A为Lb<A<Lt、中浓度B为Mb<B<Mt、高浓度C为Hb<C<Ht;其中,Lb<Mb<Lt<Hb<Mt<Ht;
在所述最大光程位置测量,获得的浓度值处于Mb和Lt之间时,调整所述滑块2移动至所述中间光程位置,再次测量;
在所述中间光程位置测量,获得的浓度值处于Mb和Lt之间时,调整所述滑块2移动至所述最大光程位置,再次测量;
在所述最小光程位置测量,获得的浓度值处于Hb和Mt之间时,调整所述滑块2移动至所述中间光程位置,再次测量;
在所述中间光程位置测量,获得的浓度值处于Hb和Mt之间时,调整所述滑块2移动至所述最小光程位置,再次测量。
可设置气体传感器具有三个量程范围:低浓度范围、中浓度范围和高浓度范围,三个浓度区间存在相交区域。设低浓度范围下界为Lb,上界为Lt,中浓度范围下界为Mb,上界为Mt,高浓度范围下界为Hb,上界为Ht,则其数值关系为Lb<Mb<Lt<Hb<Mt<Ht。
传感器默认处于低浓度量程区间,此时滑块2处于光路长度最长的位置,对于低浓度气体测量敏感度较高。随着滑块2移动,光的反射次数变少,使光路变短,对于高浓度气体敏感度升高。
当传感器控制单元接收到开始测量指令后,便控制光源3按指定频率闪烁。探测器4接收到光源3的光信号后,将其转换为电信号,以供控制单元进行计算。
当计算值处于Mb和Lt之间,且当前所处量程成为低浓度量程,控制单元控制电机6旋转,使滑块2上移,缩短光的传播路径长度,使其处于中浓度量程下再次测量;
当计算值处于Mb和Lt之间,且当前所处量程为中浓度量程,控制单元控制电机6旋转,使滑块2下移,增加光的传播路径长度,使其处于低浓度量程下再次测量;
当计算值处于Hb和Mt之间,且当前所处量程为中浓度量程,控制单元控制电机6旋转,使滑块2上移,缩短光的传播路径长度,使其处于高浓度量程下再次测量;
当计算值处于Hb和Mt之间,且当前所处量程为高浓度量程,控制单元控制电机6旋转,使滑块2下移,增加光的传播路径长度,使其处于中浓度量程下再次测量。
当传感器收到停止指令后,传感器复位至低浓度模式,电机6控制滑块2移动至底部后断电。
上述的浓度计算方式为:控制单元通过模数转换模块将探测器4输出的电信号进行转换后,通过非线性映射进行数值求解。非线性映射是在研发阶段通过实验将探测器4输出信号值与标准气体浓度进行映射计算,得到非线性映射的计算公式,即可根据探测器4信号值计算出当前环境下二氧化碳浓度。
根据本申请的另一方面,提供了一种空调系统,包括如上所述的传感器光路组件或如上所述的气体传感器。
本领域的技术人员容易理解的是,在不冲突的前提下,上述各实施方式可以自由地组合、叠加。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已,并不用以限制本申请,凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。以上所述仅是本申请的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请技术原理的前提下,还可以做出若干改进和变型,这些改进和变型也应视为本申请的保护范围。
Claims (9)
1.一种传感器光路组件,其特征在于,包括:
固定座(1)和滑块(2),所述滑块(2)和所述固定座(1)上均设有反光面,两个所述反光面平行且倾斜设置;所述滑块(2)能相对所述固定座(1)沿所述平行的方向移动;
光源(3)和探测器(4),所述光源(3)发出的光线经两个所述反光面反射后到达所述探测器(4);所述光源(3)设在所述固定座(1)上,所述探测器(4)设在所述滑块(2)上;或所述光源(3)设在所述滑块(2)上,所述探测器(4)设在所述固定座(1)上。
2.根据权利要求1所述的传感器光路组件,其特征在于,所述传感器光路组件还包括有固定在所述固定座(1)上的驱动机构,用于驱动所述滑块(2)。
3.根据权利要求2所述的传感器光路组件,其特征在于,所述驱动机构包括有电机(6)和螺杆,所述电机(6)驱动所述螺杆旋转;所述滑块(2)上设有与所述螺杆啮合的齿条。
4.根据权利要求3所述的传感器光路组件,其特征在于,所述传感器光路组件还包括有滑轨(5),所述滑轨(5)固定在所述固定座(1)上;所述滑块(2)沿所述滑轨(5)滑动。
5.一种气体传感器,其特征在于,包括如权利要求1-4任一项所述的传感器光路组件。
6.一种如权利要求5所述气体传感器的测量方法,其特征在于,包括:
调整所述滑块(2)移动,使得所述光线的光程包括:第一光程和第二光程,所述第一光程大于所述第二光程;
所述第一光程用于测量第一浓度的气体,所述第二光程用于测量第二浓度的气体,所述第一浓度的数值小于所述第二浓度的数值。
7.根据权利要求6所述的测量方法,其特征在于,所述测量方法包括:
所述第一光程下测量,获得气体浓度为所述第二浓度时,调整所述滑块(2)移动到所述第二光程,再次测量;或,
所述第二光程下测量,获得气体浓度为所述第一浓度时,调整所述滑块(2)移动到所述第一光程,再次测量。
8.根据权利要求7所述的测量方法,其特征在于,所述滑块(2)移动的位置包括最大光程位置、最小光程位置和中间光程位置;所述中间光程位置位于所述最大光程位置和所述最小光程位置之间的中点处;
设定测量气体的浓度范围为:低浓度A为Lb<A<Lt、中浓度B为Mb<B<Mt、高浓度C为Hb<C<Ht;其中,Lb<Mb<Lt<Hb<Mt<Ht;
在所述最大光程位置测量,获得的浓度值处于Mb和Lt之间时,调整所述滑块(2)移动至所述中间光程位置,再次测量;
在所述中间光程位置测量,获得的浓度值处于Mb和Lt之间时,调整所述滑块(2)移动至所述最大光程位置,再次测量;
在所述最小光程位置测量,获得的浓度值处于Hb和Mt之间时,调整所述滑块(2)移动至所述中间光程位置,再次测量;
在所述中间光程位置测量,获得的浓度值处于Hb和Mt之间时,调整所述滑块(2)移动至所述最小光程位置,再次测量。
9.一种空调系统,其特征在于,包括如权利要求1-4任一项所述的传感器光路组件或如权利要求5所述的气体传感器。
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