CN203101327U

CN203101327U - 基于电荷原理的粉尘传感器

Info

Publication number: CN203101327U
Application number: CN 201320095322
Authority: CN
Inventors: 胡均万; 谢丹; 李秉键; 陈海东; 邢林青
Original assignee: Jiaying University
Current assignee: Jiaying University
Priority date: 2013-03-01
Filing date: 2013-03-01
Publication date: 2013-07-31
Anticipated expiration: 2023-03-01

Abstract

本实用新型公开了一种基于电荷原理的粉尘传感器，属于粉尘传感器技术领域；其技术要点包括绝缘管体，其中所述绝缘管体内腔的其中一端设有抽风机，在绝缘管体内腔的另一端设有网状电极，所述网状电极电路连接有电荷发生器；在抽风机与网状电极之间的绝缘管体内腔中设有感应探头，所述感应探头连接有电荷放大器，所述电荷放大器连接外部处理器。本实用新型旨在提供一种结构紧凑、使用效果好的基于电荷原理的粉尘传感器；用于检测空气中的粉尘污染程度。

Description

基于电荷原理的粉尘传感器

技术领域

本实用新型涉及一种传感器，更具体地说，尤其涉及一种基于电荷原理的粉尘传感器。

背景技术

随着社会的发展人们的生活和工作也不断被改善，对生活工作居住环境要求越来越高的同时，环保问题是国际社会普遍关注的一个问题。在我国迅速推进工业化和城市化进程中，大量粉尘通过烟囱排向大气，导致空气质量下降，自然资源的开发力度不断加大，污染物的排放量越来越大，已经严重威胁到人类的生存和发展。空气中粉尘颗粒数作为空气质量检测的主要指标使得检测粉尘浓度传感器的研究具有重要意义，所以现在国内外致力于粉尘浓度检测的研究，相继生产了相应的检测仪。目前检测仪或传感器都是基于称重法和光散射法。

中国专利200610097850.3（公告号：CN1959374A，公开日：2007年5月9日）公开了一种粉尘浓度传感器，该传感器主要有采样头和光电接受收装置在粉尘室上部，其中光电接收装置由光源座、光电倍增管，输出频率信号。

中国专利ZL 200820028964.7（公告号：CN 201177594Y，公告日：2009年1月7日）公开了一种粉尘浓度传感器，该传感器的通道管中设置有激光发生器，暗室的侧壁开有一个窗口，该窗口内设置有光电转换器，光电转换器与主板相连，直接输出粉尘质量浓度。

中国专利 200910149547.7（公告号：CN101598657A，公开日：2009年12月9日）公开了一种粉尘浓度传感器及其测量方法，主要包括风机，导流装置、气室、光源和光电二极管。该光源为气室中空气的粉尘提供光照，以产生散射光，光电二极管则将散射光转化为电压信号。

中国专利ZL 201010294093.5（授权公告号：CN 101968426B，授权公告日：2012年07月25日）公开了一种粉尘传感器，该传感器将空气抽进传感器内部，经过光电转换单元，将散射光转换成电压输出。

中国专利ZL 200920159093.7（公开号：CN 20148936U，公开日：2010年05月26日）公开了一种粉尘传感器，主要由风机、光源、光电二极管和单片机组成，光源为进入传感器内部的空气提供光照，产生散射光通过光电二极管转化为电压信号，根据所诉光电二极管输出的电压信号，以及预存的电压信号与粉尘浓度比例计算粉尘浓度。

中国专利ZL201020133700.8（公开号：CN 201607405U，公开日：2010年10月13日）公开了一种空间粉尘浓度传感器，该传感器主要有发射单元包括光电发射二极管，前部还设有半凸透镜，接收单元包括光电接收三极管同样在前部设有半凸透镜。根据在一定条件下粉尘散射光的强度正比于质量浓度的原理，可以直接测量粉尘质量浓度。

中国专利ZL 200810019257.6（公开号：CN 101487786，公开日：2009年7月22日）公开了一种可吸入粉尘浓度测量传感器，包括半导体激光光源，光电探测器，光电探测器采用高灵敏度的光电二极管，以粒子群的散射光能量和来计算可吸入粉尘的质量浓度。

中国专利ZL 200920300062.9（公告号：CN 201331480Y，公告日：2009年10月21日）公开了一种矿用粉尘浓度传感器，该传感器设有透光孔，而且设有激光发射器和光电转换器。光电转换器接收尘柱上散射光强，经过光电变换后输出电压信号送给单片机进行处理。

综上所述的粉尘传感器中，基本上是用了光学的光散射原理，但是粉尘传感器主要用于各种粉尘作业场所、公共场所等环境粉尘浓度的检测，容易沾上灰尘从而影响了检测效果和使用寿命。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种结构紧凑、使用效果好的基于电荷原理的粉尘传感器。

本实用新型的技术方案是这样实现的：一种基于电荷原理的粉尘传感器，包括绝缘管体，其中所述绝缘管体内腔的其中一端设有抽风机，在绝缘管体内腔的另一端设有网状电极，所述网状电极电路连接有电荷发生器；在抽风机与网状电极之间的绝缘管体内腔中设有感应探头所述感应探头连接有电荷放大器，所述电荷放大器连接外部处理器。

上述的基于电荷原理的粉尘传感器中，所述的电荷发生器上设有高压输出端和接地端，所述高压输出端与网状电极连接，所述接地端接地。

上述的基于电荷原理的粉尘传感器中，所述的绝缘管体外侧的感应探头外围包裹有屏蔽电缆所述屏蔽电缆接地。

本实用新型采用上述结构后，通过抽风机使得空气经过网状电极后带上静电荷进入管道，通过感应探头吸收粉尘颗粒的静电荷，并最终将静电荷转移到电荷放大器，从而输出可供检测的电压信号。由于输出电压与粉尘浓度成线性关系，所以通过测量输出电压检测粉尘浓度。

附图说明

下面结合附图中的实施例对本实用新型作进一步的详细说明，但并不构成对本实用新型的任何限制。

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型电荷发生器的电路原理图；

图3是本实用新型电荷放大器的电路原理图。

图中：绝缘管体1、抽风机2、网状电极3、电荷发生器4、高压输出端4a、接地端4b、感应探头5、电荷放大器6、屏蔽电缆7。

具体实施方式

参阅图1所示，本实用新型的一种基于电荷原理的粉尘传感器，包括绝缘管体1，在绝缘管体1内腔的其中一端设有抽风机2，在绝缘管体1内腔的另一端设有网状电极3，网状电极3是用铁丝编织而成的网状物，网状电极3用于收集粉尘颗粒的电荷量；所述网状电极3电路连接有电荷发生器4，本实施例中所述的电荷发生器4上设有高压输出端4a和接地端4b，所述高压输出端4a与网状电极3连接，所述接地端4b接地；在抽风机2与网状电极3之间的绝缘管体1内腔中设有感应探头5，所述感应探头5连接有电荷放大器6，所述电荷放大器6连接外部处理器。进一步地，在绝缘管体1外侧的感应探头5外围包裹有屏蔽电缆7，所述屏蔽电缆7接地，这种结构，可以减小干扰，保证检测的准确性。

参阅图2所示，是本实用新型电荷发生器4的内部结构，电荷发生器是基于电容的充电、放电作为储能和传递能量的中介实现电荷转移的原理。该电容式电荷发生器通过开关阵实现电压提升，采用电容器来贮存能量，需要外部电容器。电荷发生器可通过外部电容调节提供的输出电压。所以采用电容式电荷发生器产生高电压以满足传感器的设计要求。

参阅图3所示，是本实用新型电荷放大器6的具体原理图，该图是传统的电荷放大器的电路，如图所示，Q两端是电荷接入端，C1是传感器自身的电容一般为数千pF，决定传感器低频下限，C2是传感器输出低噪声电缆电容，一般采用的导线值为100—300pF/米，C3是运算放大器的输入电容，典型值是3pF，通过电荷放大器将收集的电荷放大，输出电压。

使用时，首先接通电荷发生器4的电源，其次接通抽风机2，使空气通过网状电极3进入绝缘管体1，在感应探头5附近被粉尘颗粒所带的静电荷被感应探头5所收集并传输到电荷放大器6，最终在电荷放大器6输出端输出电压。

Claims

1.一种基于电荷原理的粉尘传感器，包括绝缘管体（1），其特征在于，所述绝缘管体（1）内腔的其中一端设有抽风机（2），在绝缘管体（1）内腔的另一端设有网状电极（3），所述网状电极（3）电路连接有电荷发生器（4）；在抽风机（2）与网状电极（3）之间的绝缘管体（1）内腔中设有感应探头（5），所述感应探头（5）连接有电荷放大器（6），所述电荷放大器（6）连接外部处理器。

2.根据权利要求1所述的基于电荷原理的粉尘传感器，其特征在于，所述的电荷发生器（4）上设有高压输出端（4a）和接地端（4b），所述高压输出端（4a）与网状电极（3）连接，所述接地端（4b）接地。

3.根据权利要求1所述的基于电荷原理的粉尘传感器，其特征在于，所述的绝缘管体（1）外侧的感应探头（5）外围包裹有屏蔽电缆（7），所述屏蔽电缆（7）接地。