CN205091226U - 粉尘浓度传感器及空气净化装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种粉尘浓度传感器，它包括：第一光源单元，其用于产生第一种光；第二光源单元，其用于产生第二种光；第一光接收单元，其用于接收第一种光投射过粉尘检测区域一经粉尘散射产生的第一散射光，并根据第一散射光产生相应的第一电信号；第二光接收单元，其用于接收第二散射光，并根据第二散射光产生相应的第二电信号；光源控制单元，其用于控制第一光源单元和第二光源单元；电信号处理单元，其用于接收第一电信号得到第一粉尘浓度值，接收第二电信号,基于第二电信号和第一电信号，或基于第二电信号和第一粉尘浓度值计算输出粉尘浓度值。本粉尘浓度传感器可以在保持一定检测精度的条件下延长第一光源单元的使用寿命。
Description
技术领域
本实用新型涉及颗粒物浓度检测技术领域，特别涉及一种粉尘浓度传感器及空气净化装置。
背景技术
随着近几年来空气污染的加剧，空气的质量问题越来越受到人们的关注。粉尘是空气中重要污染物之一，其对人体的危害较大，尤其是小粒径颗粒物。目前，人们采用光学法测量的粉尘浓度传感器检测空气中粉尘的浓度，进而了解空气的质量状态。光学法测量的粉尘浓度传感器一般有红外线散射传感器和激光散射传感器两大类。在现有技术中颗粒物检测传感器内仅仅包含一种光学法测量的粉尘浓度传感器。在仅包含一种光学法测量的粉尘浓度传感器的情况下，单独使用激光散射传感器虽然能够实现颗粒物高精度的检测，但是其激光传感器的寿命较短，其连续工作寿命一般为10000-12000小时左右，无法实现长久使用。而单独使用红外线散射传感器，虽然其连续工作寿命可以达到10万小时左右，但是由于红外线的波长范围为700至1000um，其大于激光的波长655um，如此，红外线散射下其能够检测到的颗粒物粒径最小值为0.5um，而激光散射下够检测到的颗粒物粒径最小值为0.3um，所以单独使用红外线散射传感器无法实现高精度的颗粒浓度检测。
实用新型内容
为了克服现有技术的上述缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是提供了一种粉尘浓度传感器及空气净化装置，其能够在保持一定检测精度的条件下延长粉尘浓度传感器中第一光源单元的使用寿命。
本实用新型的具体技术方案是：
一种粉尘浓度传感器，它包括：第一光源单元，其用于产生第一种光，并将所述第一种光投射至粉尘检测区域一；第二光源单元，其用于产生第二种光，并将所述第二种光投射至粉尘检测区域二；第一光接收单元，其用于接收第一种光投射过所述粉尘检测区域一经粉尘散射产生的第一散射光，并根据第一散射光产生相应的第一电信号；第二光接收单元，其用于接收第二种光投射过所述粉尘检测区域二经粉尘散射产生的第二散射光，并根据第二散射光产生相应的第二电信号；光源控制单元，其用于控制所述第一光源单元和第二光源单元；电信号处理单元，其用于接收第一电信号得到第一粉尘浓度值，接收第二电信号,基于所述第二电信号和所述第一电信号，或基于所述第二电信号和第一粉尘浓度值计算输出粉尘浓度值。
优选地，所述第一光源单元包括激光发射装置和第一透镜，所述第一光接收单元包括激光接收端；所述第二光源单元包括红外发射装置，所述第二光接收单元包括第二透镜和红外接收端。
优选地，所述第一光源单元包括第一激光发射装置，所述第二光源单元包括第二激光发射装置。
优选地，所述第一光源单元包括第一红外发射装置，所述第二光源单元包括第二红外发射装置。
优选地，所述光控制单元控制所述第二光源单元始终处于开启状态，所述第一光源单元能处于间断开启状态。
优选地，所述电信号处理单元包括:计算模块，其用于根据第一电信号和第二电信号计算输出粉尘浓度值；存储模块，用于存储计算输出粉尘浓度值所需的各项参数。
优选地，它还包括具有进气端和出气端的壳体，所述壳体形成有分别与所述进气端和出气端连通的腔室，检测区域一和检测区域二位于所述腔室。
优选地，所述检测区域一和所述检测区域二的部分位置重叠。
优选地，所述检测区域一和所述检测区域二分别位于所述腔室的上下游。
优选地，它还包括具有进气端和出气端的壳体，所述壳体形成有分别与所述进气端和输出气连通的第一通道和第二通道，检测区域一位于第一通道，所述检测区域二位于第二通道。
一种空气净化装置，它包括上述任一所述的粉尘浓度传感器。
本实用新型具有以下显著有益效果：本实用新型中提出的粉尘浓度传感器及空气净化装置同时使用第一光源单元和第二光源单元，通过间断的激活第一光源单元使其处于间断工作状态，进而延长其使用寿命。第二光源单元处于连续工作状态，在第一光源单元处于休眠状态时仍进行测量，当第一光源处于休眠状态时,通过算法设计结合先前工作状态下第一光源单元获得的测量值和第二光源单元得到的持续电信号,在保持一定检测精度的条件下得到输出粉尘浓度值，该输出粉尘浓度值相比于单独使用第二光源单元测得的粉尘浓度值更为精准。
附图说明
在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本实用新型公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本实用新型的理解，并不是具体限定本实用新型各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本实用新型的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本实用新型。
图1为本实用新型粉尘浓度传感器在第一种实施方式下的结构示意图。
图2为本实用新型粉尘浓度传感器在第一种实施方式下的原理示意图。
图3为本实用新型粉尘浓度传感器在第二种实施方式下的结构示意图。
图4为本实用新型粉尘浓度传感器在第二种实施方式下的原理示意图。
图5为本实用新型粉尘浓度传感器开机自检的流程示意图。
图6为本实用新型粉尘传感器检测单元工作模式的流程示意图。
以上附图的附图标记：1、第一光源单元；2、第一光接收单元；3、第二光源单元；4、第二光接收单元；5、电信号处理单元；6、光源控制单元；7、抽气装置；8、第一通道；9、第二通道；10、壳体。
具体实施方式
结合附图和本实用新型具体实施方式的描述，能够更加清楚地了解本实用新型的细节。但是，在此描述的本实用新型的具体实施方式，仅用于解释本实用新型的目的，而不能以任何方式理解成是对本实用新型的限制。在本实用新型的教导下，技术人员可以构想基于本实用新型的任意可能的变形，这些都应被视为属于本实用新型的范围。
一种粉尘浓度传感器，它包括：第一光源单元1，其用于产生第一种光，并将第一种光投射至粉尘检测区域一；第二光源单元3，其用于产生第二种光，并将第二种光投射至粉尘检测区域二；第一光接收单元2，其用于接收第一种光投射过粉尘检测区域一经粉尘散射产生的第一散射光，并根据第一散射光产生相应的第一电信号；第二光接收单元4，其用于接收第二种光投射过粉尘检测区域二经粉尘散射产生的第二散射光，并根据第二散射光产生相应的第二电信号；光源控制单元6，其用于控制第一光源单元1和第二光源单元3；电信号处理单元5，其用于接收第一电信号得到第一粉尘浓度值，接收第二电信号,基于所述第二电信号和所述第一电信号，或基于所述第二电信号和第一粉尘浓度值计算输出粉尘浓度值。
电信号处理单元5包括:计算模块，其用于根据第一电信号和第二电信号计算输出粉尘浓度值；存储模块，用于存储计算输出粉尘浓度值所需的各项参数。光控制单元控制第二光源单元3始终处于开启状态，第一光源单元1能处于间断开启状态。
图1为本实用新型粉尘浓度传感器在第一种实施方式下的结构示意图，如图1所示，本粉尘浓度传感器还包括具有进气端和出气端的壳体10，壳体10形成有分别与进气端和出气端连通的腔室，检测区域一和检测区域二位于腔室。在壳体10的进气端或出气端设置有一抽气装置7，其用于实现腔室内气体的对流，进而便于粉尘浓度传感器的检测以及保证其检测出的粉尘浓度的有效性。在本实施方式中，壳体10形成有与进气端和输出气连通的第一通道8，第一光源单元1、第二光源单元3、第一光接收单元2和第二光接收单元4均设置于第一通道8中。如图1所示，第一光源单元1和第一光接收单元2形成的检测区域一与第二光源单元3和第二光接收单元4形成的检测区域二设置于腔室内第一通道8的上下游。在另外一种情况下，第一光源单元1和第一光接收单元2形成的检测区域一与第二光源单元3和第二光接收单元4形成的检测区域二的部分位置重叠，如此即对同一检测区域内的气体同时进行监测，在一定程度上可以提高检测结果的精确性，减少可能因检测区域一和检测区域二中粉尘浓度不同而导致发生的误差。图2为本实用新型粉尘浓度传感器在第一种实施方式下的原理示意图，如图2所示，第一检测单元包括第一光源单元1和第一光接收单元2，第二检测单元包括第二光源单元3和第二光接收单元4。第一检测单元和第二检测单元设置于腔室内第一通道8的上下游。气流在抽气装置7的作用下在壳体10内第一通道8中由进气端进入，流经第一检测单元和第二检测单元，通过出气端流出。光源控制单元6和电信号处理单元5可以集成在MCU上。MCU分别与第一检测单元和第二检测单元相电性连接，用于传输电信号。
图3为本实用新型粉尘浓度传感器在第二种实施方式下的结构示意图，如图3所示，本粉尘浓度传感器它还包括具有进气端和出气端的壳体10，壳体10形成有分别与进气端和输出气连通的第一通道8和第二通道9，检测区域一位于第一通道8，检测区域二位于第二通道9。在壳体10的进气端或出气端设置有一抽气装置7，其用于实现腔室内第一通道8和第二通道9中气体的流通，进而便于粉尘浓度传感器的检测以及保证其检测出的粉尘浓度的有效性。具体为，第一光接收单元2和第一光源单元1位于第一通道8中，第一光接收单元2和第一光源单元1形成检测区域一，其对流经第一通道8中的气体进行粉尘浓度检测。第二光接收单元4和第二光源单元3位于第二通道9中，第二光接收单元4和第二光源单元3形成检测区域二，其对流经第二通道9中的气体进行粉尘浓度检测。图4为本实用新型粉尘浓度传感器在第二种实施方式下的原理示意图，如图4所示，第一检测单元包括第一光源单元1和第一光接收单元2，第二检测单元包括第二光源单元3和第二光接收单元4。第一检测单元设置于腔室内的第一通道8中，第二检测单元设置于腔室内的第二通道9中。气流在抽气装置7的作用下在壳体10内的第一通道8和第二通道9中由进气端进入，分别流经第一检测单元和第二检测单元，最后通过出气端流出。光源控制单元6和电信号处理单元5可以集成在MCU上，MCU分别与第一检测单元和第二检测单元相电性连接，用于传输电信号。
在一种实施方式中，第一光源单元1可以包括激光发射装置，第二光源单元3包括红外发射装置。在本实施方式中，本实用新型粉尘浓度传感器的工作流程如下：
图5为本实用新型粉尘浓度传感器开机自检的流程示意图，如图5所示，粉尘浓度传感器在开机时首先进行自检，判断两个检测单元是否正常。如果两个检测单元正常，则进入双检测单元工作模式；如果两个检测单元中有一个异常,则进入单检测单元工作模式；如果两个都异常,则进行检测单元异常报警。
图6为双检测单元工作模式的流程示意图，如图6所示：步骤1，开始工作后，第一检测单元和第二检测单元持续运行一段时间，例如5min，使两者进入稳定工作状态，当第一检测单元刚运行1min后，第一检测单元反馈第一电信号给电信号处理单元5，电信号处理单元5接收第一电信号得到第一粉尘浓度值，此时，第一粉尘浓度值表示输出粉尘浓度值，粉尘浓度传感器显示输出粉尘浓度值。在此阶段中，第二检测单元持续工作，采集第二电信号，并通过电信号处理单元5进行存储。步骤2，当第一检测单元持续运行一定时间，例如30s，其表示每隔30s进行一次判断，判断第一检测单元是否满足间断工作条件，第一检测单元检测的第一粉尘浓度值是否稳定。若第一粉尘浓度值稳定，则使第一检测单元处于休眠或关闭状态，若第一粉尘浓度不稳定，则第一检测单元再继续运行一定时间。步骤3，第一检测单元处于休眠或关闭状态，此时第二检测单元保持持续工作中，此时，基于第二检测单元持续获得的第二电信号的变化趋势和第一检测单元休眠或关闭前获得的第一粉尘浓度值通过电信号处理单元5计算得到输出粉尘浓度值，粉尘浓度传感器显示此输出粉尘浓度值。其中计算中第二检测单元获得的第二电信号涉及存储在存储模块中第二电信号的规律、变化趋势和第二电信号与第一粉尘浓度值的对应关系等，如此，基于第二电信号和第一检测单元休眠或关闭前获得的第一粉尘浓度值才能计算得到相对精度高于直接通过第二检测单元获得的第二电信号直接转换得到的粉尘浓度值。步骤4，基于第二检测单元获得的第二电信号判断是否满足唤醒第一检测单元的条件，若满足唤醒第一检测单元的条件，则再次开启第一检测单元，进而通过第一检测单元不断更新第一粉尘浓度值。唤醒第一检测单元的条件是第二检测单元获得的第二电信号的稳定程度，当第二检测单元获得的第二电信号不稳定时，唤醒第一检测单元。步骤5，唤醒第一检测单元的条件还包括判断第一检测单元处于休眠或者关闭状态的时间是否达到最长休眠或关闭时间，例如2imn，如果达到最长休眠或关闭时间，则再次开启第一检测单元，返回步骤2。若未达到最长休眠或关闭时间则继续按原有步骤工作。如此，本实用新型粉尘浓度传感器按照上述步骤进行循环。
该粉尘浓度传感器同时使用第一光源单元和第二光源单元，通过间断的激活第一光源单元使其处于间断工作状态，进而延长其使用寿命。第二光源单元处于连续工作状态，在第一光源单元处于休眠状态或关闭时仍进行测量，通过算法设计结合第一光源单元的测量值和第二光源单元的测量值在保持一定检测精度的条件下得到第一光源单元处于休眠状态或关机时的输出粉尘浓度值，该输出粉尘浓度值相比于单独使用红外线光源测得的粉尘浓度值更为精准。
在另一种实施方式中，第一光源单元1可以包括第一激光发射装置，第二光源单元3包括第二激光发射装置。在另一种实施方式中，第一光源单元1可以包括第一红外发射装置，第二光源单元3包括第二红外发射装置。在上述两种实施方式中，两个光源单元均处于间断工作的状态,且两个间断工作的时间是相互错开的,保证始终有一个处于检测状态,另一个处于休眠或关闭状态。在上述两种实施方式中，两个光源单元还可以同时开启，通过两者测量得到的信号进行互补以得到输出粉尘浓度值，如此减小测量误差。
一种空气净化装置，它包括上述任一种结构的粉尘浓度传感器。
本说明书中的各个实施例均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的部分互相参见即可。
上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (11)
1.一种粉尘浓度传感器，其特征在于,它包括：
第一光源单元，其用于产生第一种光，并将所述第一种光投射至粉尘检测区域一；
第二光源单元，其用于产生第二种光，并将所述第二种光投射至粉尘检测区域二；
第一光接收单元，其用于接收第一种光投射过所述粉尘检测区域一经粉尘散射产生的第一散射光，并根据第一散射光产生相应的第一电信号；
第二光接收单元，其用于接收第二种光投射过所述粉尘检测区域二经粉尘散射产生的第二散射光，并根据第二散射光产生相应的第二电信号；
光源控制单元，其用于控制所述第一光源单元和第二光源单元；
电信号处理单元，其用于接收第一电信号，接收第二电信号,基于所述第二电信号和所述第一电信号计算输出粉尘浓度值。
2.根据权利要求1所述的粉尘浓度传感器，其特征在于：所述第一光源单元包括激光发射装置，所述第二光源单元包括红外发射装置。
3.根据权利要求1所述的粉尘浓度传感器，其特征在于：所述第一光源单元包括第一激光发射装置，所述第二光源单元包括第二激光发射装置。
4.根据权利要求1所述的粉尘浓度传感器，其特征在于：所述第一光源单元包括第一红外发射装置，所述第二光源单元包括第二红外发射装置。
5.根据权利要求1所述的粉尘浓度传感器，其特征在于：所述光控制单元控制所述第二光源单元始终处于开启状态，所述第一光源单元能处于间断开启状态。
6.根据权利要求1所述的粉尘浓度传感器，其特征在于，所述电信号处理单元包括:
计算模块，其用于根据第一电信号和第二电信号计算输出粉尘浓度值；
存储模块，用于存储计算输出粉尘浓度值所需的各项参数。
7.根据权利要求1所述的粉尘浓度传感器，其特征在于：它还包括具有进气端和出气端的壳体，所述壳体形成有分别与所述进气端和出气端连通的腔室，检测区域一和检测区域二位于所述腔室。
8.根据权利要求7所述的粉尘浓度传感器，其特征在于：所述检测区域一和所述检测区域二的部分重叠。
9.根据权利要求7所述的粉尘浓度传感器，其特征在于：所述检测区域一和所述检测区域二分别位于所述腔室的上下游。
10.根据权利要求7所述的粉尘浓度传感器，其特征在于:它还包括具有进气端和出气端的壳体，所述壳体形成有分别与所述进气端和输出气连通的第一通道和第二通道，检测区域一位于第一通道，所述检测区域二位于第二通道。
11.一种空气净化装置，其特征在于：它包括权利要求1至10中任一所述的粉尘浓度传感器。
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| GR01 | Patent grant | ||
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Assignee: A. O. SMITH (CHINA) ENVIRONMENTAL PRODUCTS Co.,Ltd. Assignor: AOSMITH (China) water heater Co.,Ltd. Contract record no.: X2022990000446 Denomination of utility model: Dust concentration sensor and air purification device Granted publication date: 20160316 License type: Common License Record date: 20220729 |
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