CN203929618U - 一种pm2.5浓度检测系统 - Google Patents
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Abstract
一种PM2.5浓度检测系统，包括气泵（11），用于抽取待测空气；激光传感器（12），与所述气泵（11）连接，用于检测待测空气中尘埃粒子，并将其转化成电信号；运算放大器（13），与所述激光传感器（12）连接，将所述电信号放大；微控制器（14），与所述运算放大器（13）连接，根据试验获取的曲线参数对放大后的电信号进行分析、修正和换算；显示屏（15），与所述微控制器（14）连接，用于显示所述微控制器（14）的输出结果；以及为系统供电的供电系统。本实用新型适用于环境检测领域，利用微控制器（14）对激光传感器检测得到的数量浓度进行分析、修正并转换成质量浓度，实现了PM2.5浓度的准确、高效的实时测量。
Description
技术领域
本发明属于环境检测领域，尤其涉及一种PM2.5浓度检测系统。
背景技术
PM2.5是指直径小于2.5微米的固体颗粒物在每立方米空气中的质量，其对人体的危害极大，实时监测大气中的PM2.5数值可以为空气治理提供最有效的根据。
目前，大气中PM2.5的检测方法主要有振荡天平法、Beta射线法、称重法和光散射法粉尘仪测量法。其中，振荡天平法和Beta射线法可以实时监测PM2.5的数值，但是Beta射线法没有加热去水份，振荡天平法去了水份，也去了挥发性有机物（VOC），所有越是潮湿这两种方法越不准，加上仪器本身造价昂贵，维护成本高，所以很难大规模推广使用。称重法可以比较准确的测量出大气中的PM2.5数值，但它的准确度受PM2.5切割器、采样器和精密天平影响较大，操作比较繁琐且不能即时显示出大气中的PM2.5数值。
光散射法粉尘仪的成本较振荡天平法和Beta射线法要低一些，原理是将光散射法测量出的大气中固体颗粒物的数量浓度乘以一个K值换算成质量浓度，K值可以根据采样大气环境的颗粒物浓度高低采用经验数值，也可以通过采用称重后除以数量浓度取得，所以环境变化就需要不断地改变K值。
图1所示为传统的粉尘仪数量浓度-PM2.5质量浓度的转换方法。由图1可见传统的转换曲线由多条一次曲线组成，说明在不同数量浓度条件下需要选择不同的转换公式，即随环境变化需要选择不同的K值（一次曲线的斜率），对检测效率影响较大，且可能因为经验数值有限造成检测数据不准。
发明内容
本发明实施例提供一种PM2.5浓度检测系统，旨在解决传统的粉尘仪检测PM2.5的效率低、精度差，很难准确、高效地实时测量的问题。
本发明实施例是这样实现的，一种PM2.5浓度检测系统，包括：
气泵，用于抽取待测空气；
激光传感器，与所述气泵连接，用于检测待测空气中尘埃粒子，并将其转化成电信号；
运算放大器，与所述激光传感器连接，将所述电信号放大；
微控制器，与所述运算放大器连接，根据试验获取的曲线参数对放大后的电信号进行分析、修正和换算；
显示屏，与所述微控制器连接，用于显示所述微控制器的输出结果；以及
为系统供电的供电系统。
本发明实施例根据通过大量试验获得的经验数据，利用微控制器对激光传感器检测得到的数量浓度进行分析、修正并转换成质量浓度，实现了PM2.5浓度的准确、高效的实时测量。
附图说明
图1是现有技术中粉尘仪数量浓度-PM2.5质量浓度的转换曲线示意图；
图2是本发明实施例提供的PM2.5浓度检测系统的结构图；
图3是本发明实施例提供的数量浓度-PM2.5质量浓度的转换曲线示意图；
图4是本发明实施例提供的湿度修正曲线示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图2示出了本发明实施例提供的PM2.5浓度检测系统的实现原理，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。
该PM2.5浓度检测系统主要包括气泵11、激光传感器12、运算放大器13、微控制器14和显示屏15。
气泵11与激光传感器12连接。
激光传感器12与运算放大器13连接。
运算放大器13与微控制器14连接。
微控制器14与显示屏15连接。
气泵11、激光传感器12、运算放大器13、微控制器14均由电源系统进行供电。
在正常的测量模式下，气泵11抽取待检测气体供激光传感器12检测，激光传感器12检测到的尘埃粒子并将其转换为微弱的电信号，送入运算放大器13中将该电信号进行放大，微控制器14根据试验获取的曲线参数对放大后的电信号进行分析、修正和换算，得出质量浓度并利用显示屏15显示换算的结果，由此可以准确、高效地实时监测空气中的PM2.5浓度。
在本发明实施例中，激光传感器12可以对粒径大于0.3微米，小于2.5微米的固体颗粒物进行准确计数。
运算放大器13应具有高精度、低噪声、低温漂等特性，以减小对微弱电信号进行放大的过程中受外界环境的干扰，降低系统本身造成的误差。
作为本发明的一个优选实施例，该PM2.5浓度检测系统还设置有按键16、系统时间单元17、被测环境温/湿度检测单元18、数据存储单元19、数据传输接口20和打印接口21等辅助功能。
按键16用于接收系统的外部操作指令。
系统时间单元17为系统提供时间基准。
环境温湿度检测单元18可以为系统实时提供当前被测环境的温度和湿度，以便系统对PM2.5的浓度检测结果进行修正。
数据存储单元19可以存储已检测得到的PM2.5数据。
数据传输接口20可以方便将已检测得到的PM2.5数据传输给其他设备，可以采用USB接口。
打印接口21将系统与打印机连接，以便将检测得到得数据打印出来，可以采用RS232接口。
系统的供电系统包括锂电池管理和主板电源分配两个部分。通过一个电源适配器，可以将输入的市电转换得到DC9V/1A（2节电池串联，若是单节电池，则为DC5V/1.5A）的直流电压，通过充电电路23对锂电池24进行充电。
锂电池存储的电能通过电源系统25进行电源分配，分别得到不同的电压和电流，以满足系统各个部分的需要。
本发明实施例中，通过大量试验获得一条数量浓度-PM2.5质量浓度的转换曲线以及一条湿度修正曲线，并将这两条曲线的参数设置到微控制单元14内部。然后，由气泵11抽取待测空气，激光传感器12检测到待测空气中的尘埃粒子并将其转换为微弱的电信号，运算放大器13将该电信号进行放大，微控制器14根据两条曲线的参数以及当前环境对放大后的电信号进行分析、修正和换算，最后将换算结果通过显示屏15显示出来，从而实现准确、高效地实时监测空气中的PM2.5。
图3示出了本发明实施例通过大量的试验获得的数量浓度-PM2.5质量浓度转换曲线，该曲线为一条通过原点二次曲线。在该曲线中，由于数量浓度越来越高，会有越来越大比例的固体颗粒物被其它固体颗粒物挡住而没有被激光传感器12检测到，所以PM2.5的上升速度应该随数量浓度的上升而越来越快。
图4为通过大量试验获得的湿度修正曲线。当湿度越来越高时，会有越来越多的小于0.3微米的固体颗粒物裹上水滴外衣，变成粒径大于0.3微米的颗粒物，因此湿度越高，修正系数越大，数量浓度减少的越多。
本发明实施例根据通过大量试验获得的经验数据，利用微控制器对激光传感器检测得到的数量浓度进行分析、修正并转换成质量浓度，实现了PM2.5浓度的准确、高效的实时测量。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种PM2.5浓度检测系统，其特征在于，所述系统包括：
气泵，用于抽取待测空气；
激光传感器，与所述气泵连接，用于检测待测空气中尘埃粒子，并将其转化成电信号；
运算放大器，与所述激光传感器连接，将所述电信号放大；
微控制器，与所述运算放大器连接，根据试验获取的曲线参数对放大后的电信号进行分析、修正和换算，存储获取的一条数量浓度-PM2.5质量浓度的转换曲线的参数以及一条湿度修正曲线参数；
显示屏，与所述微控制器连接，用于显示所述微控制器的输出结果；以及
为系统供电的供电系统。
2.如权利要求1所述的PM2.5浓度检测系统，其特征在于，所述系统还包括：
与所述微控制器连接的按键。
3.如权利要求1所述的PM2.5浓度检测系统，其特征在于，所述系统还包括：
与所述微控制器连接的系统时间单元。
4.如权利要求1所述的PM2.5浓度检测系统，其特征在于，所述系统还包括：
环境温湿度检测单元，与所述微控制器连接，用于为所述微控制器实时提供当前被测环境的温度和湿度数据。
5.如权利要求1所述的PM2.5浓度检测系统，其特征在于，所述系统还包括：
与所述微控制器连接的数据存储单元。
6.如权利要求1所述的PM2.5浓度检测系统，其特征在于，所述系统还包括：
与所述微控制器连接的数据传输接口。
7.如权利要求1所述的PM2.5浓度检测系统，其特征在于，所述系统还包括：
与所述微控制器连接的打印接口。
8.如权利要求1所述的PM2.5浓度检测系统，其特征在于，所述曲线为一条数量浓度-PM2.5质量浓度的转换曲线，以及一条湿度修正曲线。
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