CN205067284U - 气溶胶检测组件和气溶胶检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种气溶胶检测组件和气溶胶检测装置，所述气溶胶检测组件，包括：采样气道，所述采样气道用于通入待检测的所述气溶胶；光发射器，所述采样气道的至少部分位于所述光发射器发射的光束的光路上；感光模块，所述感光模块设在所述采样气道内用于检测所述气溶胶的分散相的散射光；光反馈单元，所述光反馈单元用于检测所述光发射器的输出功率；控制器，所述感光模块、所述光反馈单元和所述光发射器均与所述控制器相连。本实用新型的气溶胶检测组件，可以实现光发射器的输出功率的自校正，气溶胶检测组件的检测结果更准确，且气溶胶检测组件的结构简单，便携性好。

Description

气溶胶检测组件和气溶胶检测装置

技术领域

本实用新型属于空气检测技术领域，具体而言，涉及一种气溶胶检测组件和具有该气溶胶检测组件的气溶胶检测装置。

背景技术

气溶胶是由固体或液体小质点分散并悬浮在气体介质中形成的胶体分散体系，又称气体分散体系。现实生活中气溶胶的例子随处可见，比如雾霾、工厂粉尘、汽车尾气等，气溶胶对人体的健康有较大的影响。

目前已有的气溶检测装置在便携性、快速检测方面存在改善的需要，而且因为各组成元件随温湿度的变化会导致漂移，不能自校准，准确性有待提高。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种检测精度高的气溶胶检测组件。

本实用新型的另一个目的在于提出一种具有上述气溶胶检测组件的气溶胶检测装置。

根据本实用新型第一方面的气溶胶检测组件，包括：采样气道，所述采样气道用于通入待检测的所述气溶胶；光发射器，所述采样气道的至少部分位于所述光发射器发射的光束的光路上；感光模块，所述感光模块设在所述采样气道内用于检测所述气溶胶的分散相的散射光；光反馈单元，所述光反馈单元用于检测所述光发射器的输出功率；控制器，所述感光模块、所述光反馈单元和所述光发射器均与所述控制器相连。

根据本实用新型第一方面的气溶胶检测组件，通过设置光反馈单元可以实现光发射器的输出功率的自校正，气溶胶检测组件的检测结果更准确，且气溶胶检测组件的结构简单，便携性好。

另外，根据本实用新型上述的气溶胶检测组件还可以具有如下附加的技术特征：

优选地，所述的气溶胶检测组件还包括：流量检测单元，所述流量检测单元设在所述采样气道内且在所述气溶胶的流动方向上位于所述感光模块之后，所述流量检测单元与所述控制器相连。

可选地，所述流量检测单元包括：速度传感器和温度传感器，所述速度传感器和所述温度传感器均与所述控制器相连。

可选地，所述流量检测单元还包括：湿度传感器，所述湿度传感器与所述控制器相连。

优选地，所述光路聚焦于所述采样气道的所述至少部分。

可选地，所述光发射器包括光源和透镜，且所述光路经所述透镜聚焦于所述采样气道的所述至少部分。

可选地，所述光发射器还包括消光光阑，所述消光光阑设在所述透镜与所述采样气道的所述至少部分之间以防止所述光束直射到所述感光模块。

可选地，所述光路的轴线与所述采样气道的所述至少部分正交。

可选地，所述光反馈单元设在所述光源与所述透镜之间或所述透镜与所述采样气道的所述至少部分之间。

可选地，所述感光模块包括：感光单元和电路板，所述感光单元与所述控制器通过所述电路板相连。

可选地，所述感光单元的法线与所述光路的轴线的夹角为α，且满足：60°≤α≤90°。

可选地，所述的气溶胶检测组件还包括：吸光体，所述吸光体设在所述采样气道的所述至少部分的远离所述光发射器的一侧以吸收穿过所述采样气道的光束。

可选地，所述的气溶胶检测组件还包括：吸气机，所述吸气机与所述采样气道相连以使所述气溶胶流过所述采样气道，且在所述气溶胶的流动方向上位于所述感光模块之后。

根据本实用新型第二方面的气溶胶检测装置，包括：外壳；第一方面中任一种所述的气溶胶检测组件，所述气溶胶检测组件设在所述外壳内。

根据本实用新型第二方面的气溶胶检测装置具有的优点和第一方面的气溶胶检测组件相同，在此就不再赘述。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本实用新型实施例的气溶胶检测装置的结构示意图；

图2是根据本实用新型实施例的气溶胶检测组件的结构示意图(未示出采样气道)；

图3是根据本实用新型实施例的光反馈单元的作用原理图；

图4是根据本实用新型实施例的流量检测单元的作用原理图。

附图标记：

气溶胶检测装置1000，

气溶胶检测组件100，

采样气道110，进气口111，出气口112，

光发射器120，光源121，透镜122，消光光阑123，

感光模块130，感光单元131，电路板132，光反馈单元140，

流量检测单元150，速度传感器151，温度传感器152，湿度传感器153，

控制器160，光源驱动芯片161，微控制单元162，

吸光体170，吸气机180，

外壳200，上壳体210，下壳体220，固定座221，

感光单元的法线与光路的轴线的夹角α，光敏区Ⅰ。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个、三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

首先参照图1-图4详细描述根据本实用新型实施例的气溶胶检测组件100。气溶胶检测组件100可以用于检测气溶胶中的分散相的质量浓度，气溶胶检测组件100可以用于很多场合，比如检测室外雾霾，检测工厂粉尘，检测汽车车厢的空气质量，或者检测汽车的尾气含量。

如图1-图4所示，气溶胶检测组件100包括采样气道110、光发射器120、感光模块130、光反馈单元140和控制器160，且感光模块130、光反馈单元140和光发射器120均与控制器160相连。

其中，采样气道110用于通入待检测的气溶胶，换言之，如图1所示，待检测的气溶胶可以从采样气道110的进气口111通入采样气道110。可选地，待检测的气溶胶可以在采样气道110内流动且从采样气道110的进气口111流向采样气道110的出气口112。

采样气道110的至少部分位于光发射器120发射的光束的光路上，换言之，光发射器120用于发射光束，且光束可以穿过采样气道110的该部分，感光模块130设在采样气道110内，且感光模块130用于检测气溶胶的分散相的散射光。

可以理解的是，光发射器120发射的光束照射到采样气道110的该部分，位于该部分的气溶胶的分散相被光束照射后可以将光束散射，感光模块130可以检测该散射光，散射光的强度与气溶胶的分散相的质量浓度相关，感光模块130将检测到的散射光的信号传输给控制器160，控制器160根据该信号计算气溶胶的分散相的质量浓度。

如图3所示，光反馈单元140可以实时监测光发射器120的输出功率，并将检测到的信号传输给控制器160，控制器160可以根据该信号控制光发射器120的输出功率，由此，即可使光发射器120的输出功率保持稳定，防止因光发射器120的输出功率不稳定引起的检测误差。

可选地，如图3所示，控制器160可以包括光源驱动芯片161，光反馈单元140和光发射器120可以均与光源驱动芯片161相连，光源驱动芯片161可以根据光反馈单元140检测的信号驱动光发射器120调整输出功率。

根据本实用新型实施例的气溶胶检测组件100，通过设置光反馈单元140可以实现光发射器120的输出功率的自校正，气溶胶检测组件100的检测结果更准确，且气溶胶检测组件100的结构简单，便携性好。

根据本实用新型的一些可选的实施例，如图1所示，气溶胶检测组件100还可以包括吸气机180，吸气机180可以与采样气道110相连以使气溶胶流过采样气道110，由此，可以不间断地检测气溶胶的分散相的质量浓度，且在气溶胶的流动方向上，吸气机180可以位于感光模块130之后，由此，可以防止气溶胶中的分散相被吸气机180吸附，气溶胶检测组件100的检测结果更精确。

优选地，如图1所示，吸气机180可以与采样气道110的出气口112相连。

可选地，吸气机180可以为轴流风机、离心风机或容积式风机等，当然，吸气机180的种类不限于上述三种。

在本实用新型的一些可选的实施例中，如图2所示，感光模块130可以包括感光单元131和电路板132，且感光单元131与控制器160可以通过电路板132相连。

可选地，感光单元131可以插接在电路板132上，或者通过屏蔽线连接。

如图2所示，感光单元131的法线与光路的轴线的夹角为α，且α可以满足：60°≤α≤90°。

通过将α限定在上述范围，可以使感光单元131更好地检测气溶胶的分散相的散射光，气溶胶检测组件100的灵敏度得以增强。图2中虚线表示的是α＝90°的实施例，实线表示的是α＝60°的实施例。

进一步地，如图1所示，光路的轴线与采样气道110的至少部分可以正交。由此，有利于光束穿过采样气道110并被该部分的气溶胶的分散相散射，气溶胶检测组件100的灵敏度和准确性更好。

具体地，如图1所示，采样气道110可以构造为Z形，由此便于气溶胶的进气，且便于光束穿过采样气道110的至少部分。

可选地，采样气道110可以包括壳体和电路板132，壳体和电路板132之间可以设有密封件以防止漏气。由此采样气道120的结构简单且可以传递信号。可选地，密封件可以为气密性封胶或气密性垫块。

在本实用新型的一些可选的实施例中，如图1所示，气溶胶检测组件100还可以包括吸光体170，吸光体170可以设在采样气道110的上述部分的远离光发射器120的一侧以吸收穿过采样气道110的光束。

由此，可以防止穿过采样气道110的光束被再次反射到感光单元131或光反馈单元140上，气溶胶检测组件100的检测精度更高。当然，吸光体170还可以设在气溶胶检测组件100的其他可能引起反光的部分。

可选地，吸光体170可以为黑色的吸光的涂层，比如黑色的金属涂层或者黑色的陶瓷涂层。

在本实用新型的一些可选的实施例中，如图1所示，光发射器120发射的光束的光路可以聚焦于采样气道110的至少部分。

换言之，采样气道110的该部分的光照强度大，位于该部分的气溶胶的分散相散射光的强度也更大，感光模块130更易检测到散射光的强度，由此，气溶胶检测组件100的灵敏度更好。

具体地，如图1和图2所示，光发射器120可以包括光源121和透镜122，光源121发射出光束，且光束在透镜122的作用下可以聚焦于采样气道110的至少部分。可以理解的是，采样气道110的该部分可以位于光敏区Ⅰ。由此，光发射器120的结构简单。

可选地，如图1和图2所示，光发射器120可以固定在固定座221上。

进一步地，如图2所示，光发射器120还可以包括消光光阑123，消光光阑123可以设在透镜122与采样气道110的至少部分之间以防止光束直射到感光模块130。

可以理解的是，感光模块130根据气溶胶的分散相的散射光来检测气溶胶的分散相的质量浓度，通过在透镜122与采样气道110的至少部分设置消光光阑123可以防止光束直射到感光模块130，气溶胶检测组件100的检测精度更高。

可选地，如图2所示，消光光阑123可以为多个。

在一些可选的实施例，如图1-图2所示，光反馈单元140可以设在透镜122与采样气道110的至少部分之间。由此，可以防止光反馈单元140检测的光束受到气溶胶的影响，可以更准确地控制光源121的输出功率保持在定值，气溶胶检测组件100的检测精度更高。

在另一些可选的实施例，光反馈单元140可以设在光源121与透镜122之间。由此，可以防止光反馈单元140受到气溶胶的影响，可以更准确地控制光源121的输出功率保持在定值，气溶胶检测组件100的检测精度更高。

在本实用新型的一些优选实施例中，如图1和图4所示，气溶胶检测组件100还可以包括流量检测单元150，流量检测单元150可以设在采样气道110内且在气溶胶的流动方向上可以位于感光模块130之后，以防止气溶胶的分散相粘附在流量检测单元150上，流量检测单元150可以与控制器160相连，控制器160可以根据气溶胶的流量修正气溶胶的分散相的质量浓度。

气溶胶的分散相的质量浓度计算公式如下：

M(t)＝K*F(t)*m(t)

M(t)为时刻t的气溶胶的分散相的质量浓度，也即本实用新型实施例的气溶胶检测组件100的目标检测结果，K为质量浓度转换系数，F(t)为流量参数，F(t)可以根据流量检测单元150检测到流量信息经计算得到，颗粒相对质量浓度m(t)可以根据感光模块130检测到的散射光强经计算得到。

可以理解的是，在不同时刻t，分散相中的同样大小的颗粒子通过光敏区Ⅰ同一位置时，由于光强是稳定的，则其散射的光强是确定的，也就是该颗粒子相对质量浓度m(t)是确定的；由于采样气溶胶的流量不同，使得感光单元131所接收到的来自该颗粒子的总光通量不同，通过流量检测单元150提供的流量信息得到的流量参数F(t)的补偿，可以实现质量浓度自校准的目的，气溶胶检测组件100的检测结果更精确。

可选地，如图1所示，流量检测单元150可以包括速度传感器151和温度传感器152，速度传感器151和温度传感器152可以均与控制器160相连。

具体地，速度传感器151可以为热敏电阻，可以理解的是，热敏电阻的导电率与温度值相关，流经热敏电阻表面的气溶胶的流速越快，热敏电阻的温度越高，以此，可以根据热敏电阻的导电率得出气溶胶的流速，再根据气溶胶的流速得出气溶胶的流量。

如图4所示，温度传感器152可以提供热敏电阻的参考点。控制器160可以根据速度传感器151和温度传感器152的信号计算出流量参数F(t)。可选地控制器160可以包括微控制单元162(简称MCU)，速度传感器151和温度传感器152可以均与MCU相连。

可选地，热敏电阻可以为正温度系数热敏电阻，也就是说，气溶胶的流量越大，热敏电阻的导电率越小(电阻值越大)，热敏电阻的电流可以转化为流量参数F(t)。

可选地，流量检测单元150还可以包括湿度传感器153，湿度传感器153与控制器160相连以修正速度传感器151的电流信号，由此，气溶胶检测组件100的检测更精确。

进一步地，如图1和图4所示湿度传感器153可以与温度传感器152集成以简化流量检测单元150的结构。

下面详细说明根据本实用新型实施例的气溶胶检测组件100的检测过程。

开启吸气机180和光源121，在吸气机180的驱动下，待检测的气溶胶在采样气道110内流动，光源121发射的光束在透镜122的作用下聚焦于光敏区Ⅰ，气溶胶流经光敏区Ⅰ时，光束照射到气溶胶的分散相的颗粒子上发生散射，感光单元131检测散射光的光强，且将检测到的信号通过电路板132传递给控制器160，光源121发射的光束在穿过光敏区Ⅰ后被吸光体170吸收，防止光束反射，同时，光反馈单元140检测光源121的输出功率，并将检测到的信号传递给光源驱动芯片161以稳定光源121的输出功率，气溶胶在流经光敏区Ⅰ后再流向流量检测单元150，流量检测单元150检测到流量信号并传递给MCU以修正流量对检测结果的影响，最后，控制器160根据感光单元131检测到的光强信号和流量检测单元150检测到流量信号计算出气溶胶的质量浓度。

综上所述，根据本实用新型实施例的气溶胶检测组件100，通过设置光反馈单元140可以实现光发射器120的输出功率的自校正，防止光发射器120的输出功率不稳定对检测结果造成的干扰，通过设置流量检测单元150，可以修正气溶胶的流量变化对检测加过的影响，气溶胶检测组件100的检测结果更准确，且气溶胶检测组件100的结构简单，便携性好。

下面描述根据本实用新型实施例的气溶胶检测装置1000。

如图1-图4所示，根据本实用新型实施例的气溶胶检测装置1000包括外壳200和入上述实施例的任一种气溶胶检测组件100，且气溶胶检测组件100设在外壳200内。

根据本实用新型的气溶胶检测装置1000，通过设置光反馈单元140可以实现光发射器120的输出功率的自校正，防止光发射器120的输出功率不稳定对检测结果造成的干扰，气溶胶检测装置1000的检测结果更准确，且气溶胶检测装置1000的结构简单，便携性好。

可选地，如图1所示，外壳200可以包括上壳体210和下壳体220，上壳体210和下壳体220扣合以形成外壳200。

可选地，如图1所示，固定座221可以设在下壳体220上。

可选地，所述外壳200的内表面均涂覆有吸光体170以防止反射光的干扰。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (14)

1.一种气溶胶检测组件，其特征在于，包括：

采样气道，所述采样气道用于通入待检测的所述气溶胶；

光发射器，所述采样气道的至少部分位于所述光发射器发射的光束的光路上；

感光模块，所述感光模块设在所述采样气道内用于检测所述气溶胶的分散相的散射光；

光反馈单元，所述光反馈单元用于检测所述光发射器的输出功率；

控制器，所述感光模块、所述光反馈单元和所述光发射器均与所述控制器相连。

2.根据权利要求1所述的气溶胶检测组件，其特征在于，还包括：流量检测单元，所述流量检测单元设在所述采样气道内且在所述气溶胶的流动方向上位于所述感光模块之后，所述流量检测单元与所述控制器相连。

3.根据权利要求2所述的气溶胶检测组件，其特征在于，所述流量检测单元包括：速度传感器和温度传感器，所述速度传感器和所述温度传感器均与所述控制器相连。

4.根据权利要求3所述的气溶胶检测组件，其特征在于，所述流量检测单元还包括：湿度传感器，所述湿度传感器与所述控制器相连。

5.根据权利要求1所述的气溶胶检测组件，其特征在于，所述光路聚焦于所述采样气道的所述至少部分。

6.根据权利要求5所述的气溶胶检测组件，其特征在于，所述光发射器包括光源和透镜，且所述光路经所述透镜聚焦于所述采样气道的所述至少部分。

7.根据权利要求6所述的气溶胶检测组件，其特征在于，所述光发射器还包括消光光阑，所述消光光阑设在所述透镜与所述采样气道的所述至少部分之间以防止所述光束直射到所述感光模块。

8.根据权利要求6所述的气溶胶检测组件，其特征在于，所述光路的轴线与所述采样气道的所述至少部分正交。

9.根据权利要求6所述的气溶胶检测组件，其特征在于，所述光反馈单元设在所述光源与所述透镜之间或所述透镜与所述采样气道的所述至少部分之间。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的气溶胶检测组件，其特征在于，所述感光模块包括：

感光单元和电路板，所述感光单元与所述控制器通过所述电路板相连。

11.根据权利要求10所述的气溶胶检测组件，其特征在于，所述感光单元的法线与所述光路的轴线的夹角为α，且满足：60°≤α≤90°。

12.根据权利要求1-9中任一项所述的气溶胶检测组件，其特征在于，还包括：

吸光体，所述吸光体设在所述采样气道的所述至少部分的远离所述光发射器的一侧以吸收穿过所述采样气道的光束。

13.根据权利要求1-9中任一项所述的气溶胶检测组件，其特征在于，还包括：

吸气机，所述吸气机与所述采样气道相连以使所述气溶胶流过所述采样气道，且在所述气溶胶的流动方向上位于所述感光模块之后。

14.一种气溶胶检测装置，其特征在于，包括：

外壳；

如权利要求1-13中任一项所述的气溶胶检测组件，所述气溶胶检测组件设在所述外壳内。