CN202837149U - 多功能激光粉尘仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种多功能激光粉尘仪，包括检测单元、控制和显示单元、无线发射单元和电源；其中，检测单元，包括气体分离切割器、暗室、光源系统、光电接收系统、滤膜采样器、分流器、流量传感器和过滤器；控制和显示单元，包括微型计算机、显示器、键盘和打印机；所述微型计算机分别与所述光源系统、所述显示器、所述键盘和所述打印机电连接；所述无线发射单元和所述计算机之间电连接有计算机通讯串行接口；所述电源分别与所述检测单元、所述控制和显示单元和所述无线发射单元电连接。本实用新型的多功能激光粉尘仪不仅可以检测粉尘颗粒物浓度，还具有无线发射和支持双向通讯的功能。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种粉尘测量仪，具体地说，涉及一种多功能激光粉尘仪，具有无线发射和支持双向通讯的功能。
背景技术
粉尘检测仪主要用于检测环境中的粉尘浓度，当前人们对生活工作居住环境的要求越来越高，其工作原理主要是激光光散射原理；主要适用于各种研究机构，气象学，公众卫生学，工业劳动卫生工程学，大气污染研究等。目前，国内、外所有的快速粉尘（颗粒物）测定仪器，比如环保系统广泛使用的美国TOEM1400锥体振荡天平颗粒物测定仪，还有公共场所、劳动作业现场及室内、外环境监测广泛使用的各种光散射式测（粉）尘仪以及各种型号的β射线法测尘仪器，都不具备无线发射功能。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种多功能激光粉尘仪，具有无线发射和支持双向通讯的功能。
本实用新型的技术方案如下：
一种多功能激光粉尘仪，包括检测单元、控制和显示单元、无线发射单元和电源；其中，检测单元，包括气体分离切割器、暗室、光源系统、光电接收系统、滤膜采样器、分流器、流量传感器和过滤器；所述气体分离切割器设置在进气口的底端，所述气体分离切割器和所述暗室之间连接有气流通道；所述光源系统和所述光电接收系统分别设置在所述暗室的两端；所述暗室和所述滤膜采样器之间连接有出气口，所述滤膜采样器和所述分流器之间连接有抽气泵，所述分流器上设置有第一出口和第二出口，所述第一出口的一端连接有所述流量传感器，所述第二出口的一端连接有过滤器；控制和显示单元，包括微型计算机、显示器、键盘和打印机；所述微型计算机分别与所述光源系统、所述显示器、所述键盘和所述打印机电连接；所述无线发射单元和所述计算机之间电连接有计算机通讯串行接口；所述电源分别与所述检测单元、所述控制和显示单元和所述无线发射单元电连接。
进一步：所述光源系统包括激光功率控制器和激光发生器；所述激光功率控制器和所述激光发生器控制光源产生激光照射到粉尘颗粒物上，所述激光功率控制器和所述微型计算机电连接。
进一步：所述光电接收系统包括光电接收器和光学透镜组；所述光学透镜组设置在所述光电接收器和所述光源中间。
进一步：所述暗室内设置有隔板，所述隔板设置在所述光学透镜组和所述光源之间，所述隔板上设置有与所述光源和所述光学透镜组相应的出光孔。
进一步：所述隔板为两个，所述隔板设置在所述进气口的下方的两侧，所述隔板的下端和所述暗室之间设置有间隙。
进一步：所述暗室的上端开设有两个过滤气体出气口，所述两个过滤气体出气口分别设置在两个所述隔板的外侧，所述两个过滤气体出气口和所述过滤器连接。
进一步：所述流量传感器和所述微型计算机电连接，恒流控制器连接在所述微型计算机和所述抽气泵之间，被测气体出气口设置在所述流量传感器的上端。
进一步：所述光电接收器和前置放大器电连接，所述前置放大器和积分电路电连接，所述积分电路和模数转换器电连接，所述模数转换器和所述微型计算机电连接。
进一步：所述微型计算机为单片微型计算机，所述电源为Ni-MH充电电池，所述计算机通讯串行接口为RS485接口，所述激光发生器为半导体激光器，所述显示器为液晶显示器。
进一步：所述多功能激光粉尘仪还设置有标准散射板自校准系统。
本实用新型的技术效果如下：
1、本实用新型的多功能激光粉尘仪设置有无线发射单元，因此，本实用新型不仅可以检测粉尘颗粒物浓度，还可以把粉尘颗粒物浓度的数据通过电信部门的通用分组无线服务技术（General Packet Radio Service，GPRS）或码分多址网（Code Division Multiple Access，CDMA网）与互联网（INTNET网）相连接，实现向数据中心的数据传输。
2、本实用新型的多功能激光粉尘仪的微型计算机内设置有通信功能模块，可与数据中心双向通信，接收数据中心指令，对粉尘仪的运行及数据发送进行控制。
附图说明
图1是本实用新型的多功能激光粉尘仪的结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本实用新型的具体实施方式进行说明。
如图1所示，是本实用新型的多功能激光粉尘仪的结构示意图。
本实用新型包括检测单元、控制和显示单元、无线发射单元和电源；其中，检测单元包括气体分离切割器2、暗室4、光源系统、光电接收系统、滤膜采样器6、分流器8、流量传感器9和过滤器5。控制和显示单元包括微型计算机20、显示器21、键盘22和打印机23。微型计算机20分别与光源系统、显示器21、键盘22和打印机23电连接。无线发射单元25和微型计算机20之间电连接有该计算机通讯串行接口24，微型计算机20可以接收无线发射单元25发射的信息，也可以向无线发射单元25发出信息。电源分别与检测单元、控制和显示单元和无线发射单元25电连接，为上述单元提供工作能源。
气体分离切割器2设置在进气口1的底端。粒子分离切割器2可以更换，该粒子分离切割器2根据不同环境下的被测粉尘，可以采用PM10、PM5、PM2.5或PM1等型号的粒子分离切割器，以实现PM10、PM5、PM2.5或PM1等多种粒子分离切割器兼容。气体分离切割器2和暗室4之间连接有气流通道3。被测气体进入进气口1后通过粒子分离切割器2，然后通过气流通道3进入暗室4。
光源系统设置在暗室4的一端，光源系统包括激光功率控制器19和激光发生器18。暗室4一端设置有激光的光源12。光源12由激光功率控制器19和激光发生器18控制产生激光。光源12发出的激光照射到粉尘颗粒物上，使其产生散射光。本实用新型一优选的实施例中，激光发生器18采用半导体激光器，其产生的红外激光具有良好的单色性，从而减小了质量浓度转换系数（K值）的变化范围。激光功率控制器19通过控制线与微型计算机20电连接。光源12光线的强弱变化数据通过数据线输送给微型计算机20，再由微型计算机20通过激光功率控制器19向激光发生器18发出控制指令，控制激光发生器18及激光光源12，从而实现激光发射功率的闭环控制，使激光的发射强度恒定，从而提高本实用新型测量的稳定性。本实用新型一优选的实施例中，微型计算机20采用单片微型计算机。其内预置有粉尘浓度超标报警阈值和通信功能模块。
光电接收系统设置在暗室4的另一端。光电接收系统包括光电接收器14和光学透镜组13。光电接收器14与光源12中间设置有光学透镜组13。暗室4内设置有隔板41。在本实用新型一优选的实施例中，隔板41为两个。光学透镜组13与光源12之间设置有两个隔板41。两个隔板41分别位于进气口1的下方两侧。两个隔板41上都开设有与光源12和光学透镜组13相应的出光孔42。
暗室4和滤膜采样器6之间连接有出气口43。出气口43设置在暗室4的下方，并且与进气口1相对。被测气体经过暗室4后沿出气口43进入滤膜采样器6。滤膜采样器6实现了连续监测粉尘浓度与滤膜采样兼容，可以分析所收集到粉尘颗粒物的成份，并能求出该场所的质量浓度转换系数即K值。滤膜采样器6和分流器8之间连接有抽气泵7。滤膜采样器6一端通过管路连接不同流量的抽气泵7，根据不同环境下的被测粉尘，可以选择与环境适应的抽气泵7，用于过滤被测气体。该抽气泵7的另一端通过管路连接分流器8。
分流器8上开设有第一出口81和第二82，第一出口81的一端通过管路连接流量传感器9。流量传感器9和微型计算机20电连接。流量传感器9将感应到的被测气体的流量信号通过数据线输送至微型计算机20。恒流控制器10连接在微型计算机20和抽气泵7之间。当滤膜采样器6上收集的粉尘增厚，使被测气体流量变小时，微型计算机20通过连接在其与抽气泵7之间的恒流控制器10，向抽气泵7发出增大抽气量的指令，从而实现吸入空气流量的闭环控制，确保滤膜采样器6采样流量的恒定，进而保证切割曲线的正确。流量传感器9上端还开设有被测气体出气口11，作为排出被测气体的通道。
分流器8上的第二出口82的一端通过管路连接过滤器5，对被测气体再次进行过滤。暗室4的上端开设有两个过滤气体出气口44。过滤器5通过一管路连接到暗室4上开设的两过滤气体出气口44。被测气体被经过两次过滤沿两过滤气体出气口44进入暗室4。两过滤气体出气口44分别位于两隔板41的外侧。两隔板41的下端与暗室4之间设置有间隙，形成一光路自清洗系统。光路自清洗系统确保光源12、光学透镜组13和光电接收器14与粉尘含量高的被测气体隔离开，从而不受污染，因此进一步提高本实用新型测量粉尘浓度的准确性。
光电接收器14和前置放大器15电连接。前置放大器15和积分电路16电连接。积分电路16和模数转换器17电连接。模数转换器17和微型计算机20电连接。光电接收器14将接收到的粉尘颗粒物散射光的光强信号依序通过前置放大器15、积分电路16和模数转换器17输送到微型计算机20。前置放大器15、积分电路16和模数转换器17为本领域常用设备，在此不再详述。
微型计算机20的显示输出端连接有显示器21。在本实用新型一优选的实施例中，显示器21为液晶显示器。结合微型计算机20内预置的汉字库，可以通过汉字显示所有检测信息。所有检测信息可以通过微型计算机20上具有的微型打印输出端口连接的打印机23，直接打印出来。微型计算机20的I/O接口上连接有用于输入指令和数据的键盘22，及计算（PC）机通讯串行接口24。在本实用新型一优选的实施例中该接口采用RS485接口。微型计算机20经无线发射单元25，实现与数据中心的双向通讯。
本实用新型还设置有标准散射板自校准系统作为仪器的校准部件，其为一个标准的光学器件，在仪器设为校准状态时，将标准散射自校准系统打入光路中模拟粒子的散射，作为标准散射光来校准仪器。
在本实用新型一优选的实施例中，电源采用Ni-MH充电电池，可连续使用8小时，并配备有电源适配器。
本实用新型设计有适合公共场所颗粒物质量浓度检测的一般测量模式；适合大气环境监测的定时采样模式；以及根据工业企业卫生标准（GBZ1-2002）和工作场所有害因素接触限值（GBZ2-2002）标准，可计算出时间加权平均值（TWA）以及短时间接触容许浓度（STEL）的劳动卫生模式。
使用时，本实用新型的基本工作原理是：被测气体被吸入进气口1，经过粒子分离切割器2分离，除去粗大的粉尘颗粒物，依序进入暗室4，滤膜采样器6和抽气泵7，然后通过分流器8将被测气体分为两路。其中一路被测气体通过过滤器5后，再次进入暗室4，粉尘颗粒物在光源12发出的红外激光照射下产生散射光。散射光信号经过光电接收器14接收后，再依序通过前置放大器15、积分电路16和模数转换器17输送到微型计算机20，转换为散射光强度，以及与粉尘颗粒物浓度成正比的每分钟脉冲计数即粉尘颗粒物的相对质量浓度R(CPM)。同样，另一路被测气体依序通过流量传感器9，将感应到的气体流量信号输送给单片微型计算机20。单片微型计算机20中的通信功能模块经PC机通讯串行接口24及无线发射单元25与GPRS网、INTENET网与数据中心(中心站)相连,实现粉尘仪与数据中心(中心站)的双向通信。
以上所述，仅为实用新型的具体实施方式。本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应当涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种多功能激光粉尘仪，其特征在于：包括检测单元、控制和显示单元、无线发射单元和电源；其中，
检测单元，包括气体分离切割器、暗室、光源系统、光电接收系统、滤膜采样器、分流器、流量传感器和过滤器；所述气体分离切割器设置在进气口的底端，所述气体分离切割器和所述暗室之间连接有气流通道；所述光源系统和所述光电接收系统分别设置在所述暗室的两端；所述暗室和所述滤膜采样器之间连接有出气口，所述滤膜采样器和所述分流器之间连接有抽气泵，所述分流器上设置有第一出口和第二出口，所述第一出口的一端连接有所述流量传感器，所述第二出口的一端连接有过滤器；
控制和显示单元，包括微型计算机、显示器、键盘和打印机；所述微型计算机分别与所述光源系统、所述显示器、所述键盘和所述打印机电连接；
所述无线发射单元和所述计算机之间电连接有计算机通讯串行接口；
所述电源分别与所述检测单元、所述控制和显示单元和所述无线发射单元电连接。
2.如权利要求1所述的多功能激光粉尘仪，其特征在于：所述光源系统包括激光功率控制器和激光发生器；所述激光功率控制器和所述激光发生器控制光源产生激光照射到粉尘颗粒物上，所述激光功率控制器和所述微型计算机电连接。
3.如权利要求2所述的多功能激光粉尘仪，其特征在于：所述光电接收系统包括光电接收器和光学透镜组；所述光学透镜组设置在所述光电接收器和所述光源中间。
4.如权利要求3所述的多功能激光粉尘仪，其特征在于：所述暗室内设置有隔板，所述隔板设置在所述光学透镜组和所述光源之间，所述隔板上设置有与所述光源和所述光学透镜组相应的出光孔。
5.如权利要求4所述的多功能激光粉尘仪，其特征在于：所述隔板为两个，所述隔板设置在所述进气口的下方的两侧，所述隔板的下端和所述暗室之间设置有间隙。
6.如权利要求5所述的多功能激光粉尘仪，其特征在于：所述暗室的上端开设有两个过滤气体出气口，所述两个过滤气体出气口分别设置在两个所述隔板的外侧，所述两个过滤气体出气口和所述过滤器连接。
7.如权利要求6所述的多功能激光粉尘仪，其特征在于：所述流量传感器和所述微型计算机电连接，恒流控制器连接在所述微型计算机和所述抽气泵之间，被测气体出气口设置在所述流量传感器的上端。
8.如权利要求7所述的多功能激光粉尘仪，其特征在于：所述光电接收器和前置放大器电连接，所述前置放大器和积分电路电连接，所述积分电路和模数转换器电连接，所述模数转换器和所述微型计算机电连接。
9.如权利要求8所述的多功能激光粉尘仪，其特征在于：所述微型计算机为单片微型计算机，所述电源为Ni-MH充电电池，所述计算机通讯串行接口为RS485接口，所述激光发生器为半导体激光器，所述显示器为液晶显示器。
10.如权利要求9所述的多功能激光粉尘仪，其特征在于：所述多功能激光粉尘仪还设置有标准散射板自校准系统。
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