CN200941092Y - 空气悬浮颗粒物颗粒数及质量浓度检测仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种空气悬浮颗粒物颗粒数及质量浓度检测仪，包括计数传感装置、浓度传感装置、气泵及相应的后续处理电路，所述计数及浓度传感装置内分别设有光散射腔及与之配合的光路系统和气路系统，其中气路系统分别由进气口、散射腔内的气路通道及出气口组成，其特征在于：两个光散射腔上下排列，并经管状气路连接装置连接，构成从上至下贯穿的气流通道，气泵连接于气流通道的下端；计数传感装置与浓度传感装置的输出端分别经相应的后续处理电路与单片机输入端连接。本实用新型能同时实现颗粒计数及质量浓度检测，避免了以往采用两个装置检测所产生的测量误差，提高检测精确度；同时节省了整套检测装置的组成部件，降低了成本。

Description

空气悬浮颗粒物颗粒数及质量浓度检测仪

技术领域

本实用新型涉及一种测量仪器，具体涉及一种单位体积气流中尘埃微粒体积浓度及颗粒数的测量装置。

背景技术

现有技术中，对空气中的悬浮颗粒物(尘埃粒子)进行检测时，通常需要分别对单位体积内的微粒颗粒进行计数并判断其粒径，以及进行质量浓度检测，对该两类参数的检测分别需采用微粒计数器和粉尘浓度测量仪完成。

中国发明专利CN1249420C公开了一种激光尘埃粒子计数器的微型光学传感器，包括照明系统、散射光收集系统、气路系统和前置放大电路，照明系统由激光光源组件、柱面镜和光陷阱组成，激光光源发出的光束被柱面镜聚焦于光敏感区处，焦线位于照明系统光轴和散射光收集系统光轴组成的平面内，且垂直于气流方向，光束穿过光敏感区后进入光陷阱，并被光陷阱吸收掉；散射光收集系统主要由球面反射镜和光电探测器组成，当被测气流通过光敏感区时，其中的尘埃粒子产生的散射光的一部分直接进入光电探测器，另一部分经过球面反射镜反射后会聚在光电探测器的光敏面上；气路系统主要由进气嘴、排气嘴、抽气泵构成，抽气泵将外界被测空气经进气嘴吸入，通过光敏感区，再由排气嘴抽出。前置放大电路将光电探测器(光电二极管)输出的电脉冲信号中的噪声去除并放大，输出的信号输入后续处理电路中，该后续处理电路通常可包括甄别电路、计数电路和CPU控制器，根据放大信号峰值判别被测粒子尺寸，分档计数。

粉尘浓度测量仪的气路系统及光路系统均类似于上述微粒计数器，如中国实用新型专利CN2694264Y所公开的一种粉法浓度测量装置以及在中国发明专利CN1216283C所公开的一种激光散射式粉尘浓度在线测量方法，不同点在于光路的具体参数以及对由光电探测器输出的电脉信号的后续处理，该控制电路包括前置放大电路、放大电路、A/D转换和CPU控制器，利用颗粒的体积浓度与散射光强在无限空间的角度积分成正比的关系，测量计数散射光在空间积分强度就可得到颗粒的体积浓度。

因此，由于两者在检测时对光电信号处理的着重点不同，需要不同的光学参数和处理电路，现有技术中，都是分别采用两种仪器来检测的。然而，由于悬浮颗粒物的空间分布不均匀，并且是随时间不断地变化的，因而当采用两个装置分别进行取样时，不可避免地存在误差，因此测得微粒参数不够精确，从而给后续开展的分析工作带来影响。再者，对于小型便携式检测装置来说，采用两台装置的成本较高，携带也不方便。

发明内容

本实用新型目的是提供一种携带使用方便，可以同时进行悬浮颗粒物颗粒计数及浓度检测，降低测量误差的空气悬浮颗粒物颗粒数及质量浓度检测仪。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种空气悬浮颗粒物颗粒数及质量浓度检测仪，包括计数传感装置、浓度传感装置、气泵及相应的后续处理电路，所述计数传感装置及浓度传感装置内分别设有光散射腔及与之配合的光路系统和气路系统，其中气路系统分别由进气口、散射腔内的气路通道及出气口组成，所述计数传感装置的光散射腔与浓度传感装置的光散射腔上下排列，并经管状气路连接装置连接，构成从上至下贯穿的气流通道，气泵连接于气流通道的下端；计数传感装置与浓度传感装置的输出端分别经相应的后续处理电路与单片机输入端连接。

上述技术方案中，所述计数传感装置可采用现有技术微粒检测仪器中的传感装置，包括光散射腔，分别位于光散射腔两端的半导体激光器和光陷阱构成的照明系统，位于光散射腔前后两侧的球面反射镜和光电二极管构成的散射光收集系统，当气流被气泵抽入光散射腔内时，在光敏感区，由照明系统发出的光束照射于气流中的尘埃粒子上，从而产生的散射光的一部分直接进入光电探测器(光电二极管)，另一部分经过球面反射镜反射后会聚在光电探测器的光敏面上，然后由光电探测器的输出端后续处理电路连接。浓度传感装置的主体结构与之类似。其中计数传感器的后续处理电路包括前置放大电路、甄别电路和计数电路，浓度传感器的后续处理电路包括前置放大电路、放大电路和A/D转换电路，该两种后续处理电路均为现有技术，后续处理电路的输出信号输入单片机内。计数传感装置和浓度传感装置的上下位置关系对本实用新型目的的实现没有影响，可以是计数传感装置在上面，也可以是浓度传感装置在上面。

检测时，由单片机CPU控制气泵工作，将气流自上方的进气口抽入气流通道内进行检测，以计数传感装置位于上方为例，被检气流由计数传感装置的进气口进入上光散射腔内，由计数传感光路系统检测后输出信号至后续处理电路，同时该气流受气泵负压控制，从计数传感装置的出气口输出，经管状气路连接装置、浓度传感装置的进气口进入下光散射腔内，浓度传感装置亦输出一信号至后续处理电路，被测气流自浓度传感装置下方的出气口输出。

上述技术方案中，所述管状气路连接装置为连接上、下两个光散射腔的一体结构的通管。

或者，所述上、下两个光散射腔分别设置有出气接口和进气接口，所述管状气路连接装置为一软管，该软管的上端套设于所述出气接口上，下端套设于所述进气接口上。

上述技术方案中，所述计数、浓度传感装置的光散射腔上的出气口孔径分别大于进气口孔径。

进一步的技术方案，所述管状气路连接装置的与上光散射腔出气口连接的内径大于与下光散射腔进气口连接的内径，连接装置的内壁呈倾斜或阶梯状布置。

由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有以下优点是：

1.由于本实用新型利用管状气路连接装置将计数传感器与浓度传感器的气流通道连通，构成一个完整的悬浮颗粒物检测气流通道，因而能同时实现粒子计数及质量浓度检测，由此，被检测的气流为同一气流，避免了以往采用两个装置检测所产生的测量误差，提高检测精确度；

2.本实用新型的两个光散射腔与连接两者的管状气路连接装置为上下贯通结构，利用重力保证气流的正常流动，避免在检测过程中发生尘埃粒子的沉降，因而检测准确度高；

3.由于将计数传感器与浓度传感器组成为同一装置，使从各自后续处理电路输出的信号可输入同一单片机中，同时控制气流流向的气泵亦可采用一套，因此节省了整套检测装置的组成部件，降低了成本。

附图说明

附图1为本实用新型实施例一的电路、气路结构示意框图；

附图2为本实用新型实施例一中计数、浓度传感器的连接结构示意图(后续电路及气泵未画出)；

附图3为为本实用新型实施例二中计数、浓度传感器的连接结构示意图(后续电路及气泵未画出)。

其中：1、计数传感装置；2、浓度传感装置；4、光散射腔；5、进气口；6、内壁  7、出气口8、通管；9、软管。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：

实施例一：参见附图1、2所示，一种空气悬浮颗粒物颗粒数及质量浓度检测仪，包括计数传感装置1、浓度传感装置2、气泵及相应的后续处理电路，所述计数传感装置1及浓度传感装置2内分别设有光散射腔4及与之配合的光路系统和气路系统，其中气路系统分别由进气口5、散射腔内的气路通道及出气口7组成，所述计数传感装置的光散射腔位于上方，浓度传感装置的光散射腔位于下方，两者经管状气路连接装置连接，构成从上至下贯穿的气流通道，气泵连接于气流通道的下端；所述管状气路连接装置为连接上、下两个光散射腔的一体结构的通管8，其与上光散射腔出气口连接处的内径大于与下光散射腔进气口连接处的内径，连接装置的内壁6呈倾斜状布置；计数传感装置与浓度传感装置的输出端分别经相应的后续处理电路与单片机输入端连接。

本实施例中，所述计数、浓度传感装置的光散射腔上的出气口孔径分别大于进气口孔径，在计数传感装置中，上部设有进气管，进气管的下部伸入光散射腔内，出口位于光敏感区上方；在浓度传感装置中，连接通管的下部伸入光散射腔内，出口位于光敏感区上方。由此，尽可能减小气流可能产生的涡流对检测结构的影响。

本实施例中，所述计数传感装置与浓度传感装置的输出端分别为各自光路系统中光电二极管的输出端，计数传感装置的输出端与后续处理电路中的前置放大电路连接，并通过甄别电路和计数电路与单片机CPU连接，浓度传感装置的输出端与后续处理电路中的前置放大电路连接，通过放大电路和A/D转换电路与单片机CPU连接，CPU的输出端分别与输出设备连接(如显示器、键盘)或是通过串行通讯电路输出。

实施例二：参见附图3所示，本实施例与实施例相类似，不同点是计数传感器1与浓度传感器2可采用如现有技术中的分体结构，在计数传感器1的出气口通过一软管9与浓度传感器2的进气口连接，该软管的一端于计数传感器出气口上，另一端套设于浓度传感器的进气口上。

Claims (5)

1.一种空气悬浮颗粒物颗粒数及质量浓度检测仪，包括计数传感装置[1]、浓度传感装置[2]、气泵及相应的后续处理电路，所述计数传感装置及浓度传感装置内分别设有光散射腔[4]及与之配合的光路系统和气路系统，其中气路系统分别由进气口[5]、散射腔内的气路通道及出气口[7]组成，其特征在于：所述计数传感装置[1]的光散射腔与浓度传感装置的光散射腔上下排列，并经管状气路连接装置[8]连接，构成从上至下贯穿的气流通道，气泵连接于气流通道的下端；计数传感装置[1]与浓度传感装置[2]的输出端分别经相应的后续处理电路与单片机输入端连接。

2.根据权利要求1所述的空气悬浮颗粒物颗粒数及质量浓度检测仪，其特征在于：所述管状气路连接装置为连接上、下两个光散射腔的一体结构的通管[8]。

3.根据权利要求1所述的空气悬浮颗粒物颗粒数及质量浓度检测仪，其特征在于：所述上、下两个光散射腔分别设置有出气接口和进气接口，所述管状气路连接装置为一软管[9]，该软管的上端套设于所述出气接口上，下端套设于所述进气接口上。

4.根据权利要求1所述的空气悬浮颗粒物颗粒数及质量浓度检测仪，其特征在于：所述计数、浓度传感装置的光散射腔上的出气口孔径分别大于进气口孔径。

5.根据权利要求4所述的空气悬浮颗粒物颗粒数及质量浓度检测仪，其特征在于：所述管状气路连接装置的与上光散射腔出气口连接的内径大于与下光散射腔进气口连接的内径，连接装置的内壁[6]呈倾斜或阶梯状布置。

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