CN204789244U - 一种空气颗粒物测重仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种空气颗粒物测重仪，前壳和后壳结合处设置有开机按钮和静音按钮，前壳外部设置有显示屏，后壳外部设置有排气口和进气口，前壳内部设置有电路板，电路板上设置有激光底座和光伏电池，激光底座内部依次设置有激光发生器、聚焦镜片和激光传感器，激光发生器和聚焦镜片之间设置有遮光板，聚焦镜片和所述激光传感器之间设有遮光板，激光底座上的激光传感器处设置有供空气进出的通气孔，激光底座上部设置有气流增压装置，气流增压装置内设置有与气体流动方向垂直的两道隔板，形成通风腔体，隔板之间设置有过滤网，排气口处设置有鼓风机。本实用新型结构简单，使用方便，测试稳定性强，延长使用寿命。

Description

一种空气颗粒物测重仪

技术领域

本实用新型涉及粒子传感器或粒子计数器技术领域，更具体地说，涉及一种利用激光聚焦技术来探测流体中粒子的空气颗粒物测试仪。

背景技术

PM2.5即细颗粒物。细颗粒物又称细粒、细颗粒、PM2.5。细颗粒物指环境空气中空气动力学当量直径小于等于2.5微米的颗粒物。它能较长时间悬浮于空气中，其在空气中含量浓度越高，就代表空气污染越严重。虽然PM2.5只是地球大气成分中含量很少的组分，但它对空气质量和能见度等有重要的影响。与较粗的大气颗粒物相比，PM2.5粒径小，面积大，活性强，易附带有毒、有害物质(例如，重金属、微生物等)，且在大气中的停留时间长、输送距离远，因而对人体健康和大气环境质量的影响更大。

PM10即可吸入颗粒物。通常把粒径在10微米以下的颗粒物称为PM10,又称为可吸入颗粒物或飘尘。颗粒物的直径越小，进入呼吸道的部位越深。10微米直径的颗粒物通常沉积在上呼吸道，5微米直径的可进入呼吸道的深部，2微米以下的可100％深入到细支气管和肺泡。可吸入颗粒物在环境空气中持续的时间很长，对人体健康和大气能见度影响都很大。一些颗粒物来自污染源的直接排放，比如烟囱与车辆。另一些则是由环境空气中硫氧化物、氮氧化物、挥发性有机化合物及其它化合物互相作用形成的细小颗粒物，它们的化学和物理组成依地点、气候、一年中的季节不同而变化很大。可吸入颗粒物通常来自在未铺沥青、水泥的路面上行使的机动车、材料的破碎碾磨处理过程以及被风扬起的尘土。

空气检测仪是专门应用于实时监测大气或者室内环境中细小颗粒物的仪器，得到相关空气参数，测定空气中颗粒物的含量。但是，现有的颗粒物监测仪器检测一致性差，难以满足人们对于环境中颗粒物状态的实时检测要求。

因此，由于现有技术中存在上述的技术缺陷，是本领域内技术人员亟待解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的为提供一种空气颗粒物测重仪，旨在解决现有技术中空气检测仪器稳定差，检测数值缺乏一致性的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种空气颗粒物测重仪，主要包括前壳、后壳、开机按钮、静音按钮、显示屏、排气口、进气口、电路板、激光底座、光伏电池、遮光板、通气孔、气流增压装置、鼓风机、隔板和过滤网，所述前壳和后壳结合处设置有开机按钮和静音按钮，所述前壳外部设置有显示屏，所述后壳外部设置有排气口和进气口，所述前壳内部设置有电路板，所述电路板上设置有激光底座和光伏电池，所述激光底座内部依次设置有激光发生器、聚焦镜片和激光传感器，所述激光发生器和所述聚焦镜片之间设置有遮光板，所述聚焦镜片和所述激光传感器之间设有遮光板，所述激光底座上的激光传感器处设置有供空气进出的通气孔，所述激光底座上部设置有气流增压装置，所述气流增压装置内设置有与气体流动方向垂直的两道隔板，所述隔板平行设置，形成通风腔体，所述隔板之间设置有过滤网，所述排气口处设置有鼓风机。

优选的，所述开机按钮、静音按钮、显示屏、激光发生器、激光传感器和鼓风机均与电路板相连接。

优选的，所述激光发生器、激光传感器、显示屏和鼓风机均与光伏电池相连接。

优选的，所述气流增压装置与进气口相连接。

优选的，所述气流增压装置的宽度由进气口至激光底座逐渐减小。

优选的，所述电路板连接控制主机，所述控制主机为微型处理器，所述微型处理器内置无线发射装置。

优选的，所述前壳和后壳侧面设置有电子式程控数字接口和供电与充电接口。

本实用新型的有益之处在于：通过在气流增压装置的通风通道内设置了隔板和过滤网，能够使外面空气进入到测试仪内时，风速变的缓和，将超出监测范围的较大颗粒物质抵挡在外面，增强仪器的稳定性，降低坏损率。本实用新型结构简单，使用方便，测试稳定性强，延长使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的外观结构图；

图2为本实用新型的侧视外观效果图；

图3为本实用新型的结构示意图；

图4为本实用新型的工作流程图；

图5为本实用新型的测试脉冲示意图；

图6为本实用新型的PM2.5的测试过程图；

图7为本实用新型的电压与鼓风机转速关系图；

图8为本实用新型的第一电源控制方框图；

图9为本实用新型的第二电源控制方框图；

图中：1为前壳；2为后壳；3为开机按钮；4为静音按钮；5为显示屏；6为排气口；7为进气口；8为电路板；9为激光底座；91为激光发生器；92为聚焦镜片；93为激光传感器；10为遮光板；11为通气孔；12为气流增压装置；13为鼓风机；14为隔板；15为过滤网。

具体实施方式

本实用新型提供了一种空气颗粒物测重仪，本实用新型结构简单，使用方便，测试稳定性强，延长使用寿命。

下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚和详细的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1至4所示的一种空气颗粒物测重仪，主要包括前壳1、后壳2、开机按钮3、静音按钮4、显示屏5、排气口6、进气口7、电路板8、激光底座9、光伏电池、遮光板10、通气孔11、气流增压装置12、鼓风机13、隔板14和过滤网15，所述前壳1和后壳2结合处设置有开机按钮3和静音按钮4，所述前壳1外部设置有显示屏5，所述后壳2外部设置有排气口6和进气口7，所述前壳1内部设置有电路板8，所述电路板8上设置有激光底座9和光伏电池，所述激光底座9内部依次设置有激光发生器91、聚焦镜片92和激光传感器93，所述激光发生器91和所述聚焦镜片92之间设置有遮光板10，所述聚焦镜片92和所述激光传感器93之间设有遮光板10，所述激光底座9上的激光传感器93处设置有供空气进出的通气孔11，所述激光底座9上部设置有气流增压装置12，所述气流增压装置12内设置有与气体流动方向垂直的两道隔板14，所述隔板14平行设置，形成通风腔体，所述隔板14之间设置有过滤网15，所述排气口6处设置有鼓风机13。

更进一步的，所述开机按钮3、静音按钮4、显示屏5、激光发生器91、激光传感器93和鼓风机13均与电路板8相连接。

更进一步的，所述激光发生器91、激光传感器93、显示屏5和鼓风机13均与光伏电池相连接。

更进一步的，所述气流增压装置12与进气口7相连接。

更进一步的，所述气流增压装置12的宽度由进气口7至激光底座9逐渐减小。

更进一步的，所述电路板8连接控制主机，所述控制主机为微型处理器，所述微型处理器内置无线发射装置。

更进一步的，所述前壳1和后壳2侧面设置有电子式程控数字接口和供电与充电接口。

本实用新型的工作过程：电路板8通过螺栓和前壳1相连接，激光底座9和光伏电池固定在电路板8上，鼓风机13固定在后壳2上，前壳1和后壳2组合在一起构成了本实用新型的外壳，在本实用新型工作时，在鼓风机13的作用下，空气由进气口7进入，在气流增压装置12的作用下，加速了空气的流动速度，空气由激光底座9的通气孔11进入，图中显示了激光底座9、激光发生器91、聚焦镜片92和激光传感器93的位置。这个结构能在机器工作时产生激光焦点，当颗粒物经过时产生光电信号。激光底座9由模具注塑一体成型，用来控制和屏蔽自身和外界光源，减少对激光传感器93的干扰，激光底座9内有专门的激光通道和多个遮光板10，能屏蔽外部光源和自身散射产生的干扰，激光底座9发出的激光不会被反射回激光底座9内部，在激光尾端有一个折射吸光装置，对激光传感器93有效的屏蔽光线干扰起着重要的作用。当空气经过激光底座9时，激光传感器93会接收到空气中的各种颗粒物产生的电脉波信号，这些电信号由电路板8上的传感器送入放大器进行放大，放大器带高阻两级选频放大电路，测量出空气中颗粒物的信号，放大器外部增加调整电路，可以辅助修正零件自身误差和生产时产生的误差。滤波器电路再对放大器电路送来的信号再次处理，滤除其他不需要的颗粒物电信号，微处理器会处理有用的颗粒物信号进行分析处理计算出颗粒物尺寸大小及重量等信息，同时显示屏5上也会显示其他的信息，如：空气等级、质量、温湿度等信息。最后，空气通过排气口6排出。

如图5和6所示，当需要检测空气经过进气口7，空气中带有的颗粒物信息同时进入机器内部，气流控制电路会稳定空气流动速度。空气中的颗粒物经过激光发射器91发出的激光光束时，激光传感器92会感应到颗粒物的大小尺寸信息并将这些信息产生出电信号，将传感器产生的电信号进过放大器电路、滤波器电路后会输出如图显示的脉冲波形。在脉波中含有各种各样的脉波信号，放大器为选频放大电路，积分电路，过滤电路，这些电路会减小不需要的波形和外来干扰信号。为了进一步的减少外界和自身的干扰，增加了屏蔽设计，在这些脉冲波形信号中有着各种各样的颗粒物尺寸信号波形，面隐含着不同的颗粒物大小直径信息，将这些信息经过处理器分析后会得出空气中每立方米中颗粒物的含量以及污染程度等信息。在纯净的空气中不会产生图中的脉冲波形。

气流控制电路输出电压给风扇提供电能，电压和转速关系如图7所示，转速反馈电路反馈风扇转速信号，处理器通过计算风扇反馈的转速信号来判断风扇速度，若检测到转速低于设定值时，处理器会增加PWM的值，此时电压会升高来提高风扇转速，当速度稳定时，风扇电压会保持恒定。由于风扇特性会有一定的误差，这时处理器会处理风扇的误差，处理器检测到风扇反馈信号发现风扇速度高于设定值时，会减小PWM的值，电压会降低来降低风扇转速，当速度稳定时，风扇电压会保持恒定，如上循环来恒定风扇速度，从而达到稳定气流和气压的目的。

电源控制模块通过USB口提供充电电源，同时也可以作为机器供电电源来使用，当USB接上电源后充电电路对电池进行充电管理，充电时，充电电路会输出相应的充电信号通知处理器，屏幕上充电符号会显示红色，表示充电器已经连接好，正在充电中。电池充满电后，充电电路会反馈给一个信号给处理器，屏幕上充电符号会显示绿色，表示充电已经完成，在充电过程中所有电源均由充电器提供。在没有外接电源的情况下开机，所有电能均有电池提供，升压电路会将电池进行升压后再经过稳压电路提供稳定干净的DC直流电给机器工作，工作时处理器会时时监视电池电量，电池电量低于电池供电最低值时，系统会自动关闭所有电源，电池处于断开状态，细节控制电路参考图8和9。

本设备研究空气颗粒物测试技术及装置，在恒定的气压下采用激光测试原理。经过实验得出该方法能有效的测量出空气中的颗粒物含量(如人们熟知的PM0.5、1、1.5、2、2.5、5、10等颗粒值的含量)。本装置解决了高昂测试成本的问题，提高了测试效率，实现了实时测量颗粒物质量，实时显示浓度值，空气等级，污染级别，温度值，湿度值等信息，并可将测试的值用无线的方式来控制空气净化装置(空气进化器，新风机等)工作。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种空气颗粒物测重仪，其特征在于：主要包括前壳、后壳、开机按钮、静音按钮、显示屏、排气口、进气口、电路板、激光底座、光伏电池、遮光板、通气孔、气流增压装置、鼓风机、隔板和过滤网，所述前壳和后壳结合处设置有开机按钮和静音按钮，所述前壳外部设置有显示屏，所述后壳外部设置有排气口和进气口，所述前壳内部设置有电路板，所述电路板上设置有激光底座和光伏电池，所述激光底座内部依次设置有激光发生器、聚焦镜片和激光传感器，所述激光发生器和所述聚焦镜片之间设置有遮光板，所述聚焦镜片和所述激光传感器之间设有遮光板，所述激光底座上的激光传感器处设置有供空气进出的通气孔，所述激光底座上部设置有气流增压装置，所述气流增压装置内设置有与气体流动方向垂直的两道隔板，所述隔板平行设置，形成通风腔体，所述隔板之间设置有过滤网，所述排气口处设置有鼓风机。

2.如权利要求1所述的空气颗粒物测重仪，其特征在于：所述开机按钮、静音按钮、显示屏、激光发生器、激光传感器和鼓风机均与电路板相连接。

3.如权利要求1所述的空气颗粒物测重仪，其特征在于：所述激光发生器、激光传感器、显示屏和鼓风机均与光伏电池相连接。

4.如权利要求1所述的空气颗粒物测重仪，其特征在于：所述气流增压装置与进气口相连接。

5.如权利要求1所述的空气颗粒物测重仪，其特征在于：所述气流增压装置的宽度由进气口至激光底座逐渐减小。

6.如权利要求1所述的空气颗粒物测重仪，其特征在于：所述电路板连接控制主机，所述控制主机为微型处理器，所述微型处理器内置无线发射装置。

7.如权利要求1所述的空气颗粒物测重仪，其特征在于：所述前壳和后壳侧面设置有电子式程控数字接口和供电与充电接口。