CN208399327U - 一种激光空气颗粒物传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种激光空气颗粒物传感器，包括一个有气流通道和光传输通道的避光空间；所述气流通道与所述光传输通道的相交区域构成测量区，测量区的正上方设置有光电转换单元；光传输通道一端设置有激光发射单元，另一端设置有光陷阱，测量区的前方设置有前整流筋条，测量区的后方设置有后整流筋条。本实用新型在测量区域前、后方设置整流筋条，让气流集中经过激光照射区域，在风扇低转速下也能保证足够的采样信号，从而延长传感器使用寿命；本实用新型中光束在光陷阱中被反射、吸收耗散掉；同时第一光阑拦截激光发射单元产生的杂光，第二光阑拦截光陷阱反射杂光，二者结合，使测量区杂光也能限制在理想范围，传感器采样信号干扰小，精度高。
Description
技术领域
本实用新型涉及空气质量监测技术领域，尤其涉及一种激光空气颗粒物传感器。
背景技术
随着空气净化设备的应用普及，空气颗粒物浓度传感器应用日益广泛。但现有空气颗粒物浓度传感器的测量区空气流道开放式设置。由于传感器紧凑的内部结构，气流经过测量区之前流向经过剧烈翻转；因此空气通过开放式测量区时，空气中的大部分颗粒物从激光光路下方通过，而未被激光照射，导致采样率低，测量数据波动较大，稳定性差。为提高采样率，就必须提高风扇转速，增加单位时间气体流量，风扇寿命与转速成反比关系，这样又导致风扇寿命缩短，影响整个传感器使用寿命。
此外，现有空气颗粒物浓度传感器的上下金属壳体与塑胶中部框架扣合构成主体框架，其卡扣上下对称设置，导致中部框架塑胶模具、产品四周卡扣模具对应位置必须采用滑块结构才可脱模，致使模具结构复杂，模穴数减少，生产效率低，成本高。同时，在产品组装过程中，上下金属盖对称式卡扣设计不利于防呆，上下盖容易装反。
实用新型内容
本实用新型旨在提供激光空气颗粒物传感器，可提高采样率，延长传感器使用寿命，简化模具结构。
为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：
一种激光空气颗粒物传感器，包括一个有气流通道和光传输通道的避光空间；所述气流通道与所述光传输通道的相交区域构成测量区，测量区的正上方设置有光电转换单元；所述光传输通道一端设置有激光发射单元，另一端设置有光陷阱，所述测量区的前方设置有前整流筋条，测量区的后方设置有后整流筋条，前整流筋条和后整流筋条均设于气流通道底部。
测量区的两侧设有第一光阑和第二光阑，第二光阑上设有第二光阑孔，第一光阑上设有第一光阑孔，光陷阱包括第一反射侧壁、第二反射侧壁、消光齿面和第二光阑，激光束由激光发射单元射出后，依次经第一光阑孔、测量区、第二光阑孔到达第一反射侧壁后被反射到第二反射侧壁上，再次经过第二反射侧壁反射后到达消光齿面上。
进一步的，包括上壳体、电路板、中部框架、风扇和下壳体，上壳体位于中部框架上方并与中部框架扣合，下壳体位于中部框架下方并与中部框架扣合，风扇和电路板装配于中部框架上，中部框架、电路板、上壳体和下壳体形成一个包括所述气流通道和光传输通道的避光空间，光电转换单元和激光发射单元设置在电路板上，气流通道的顶面设有通光孔，所述光电转换单元位于通光孔正上方。
进一步的，下壳体和中部框架的卡扣扣合位置与上壳体和中部框架的卡扣扣合位置在上下错开。
其中，下壳体和上壳体上均有一体制造的卡扣，中部框架上有与卡扣匹配的凹槽。
进一步的，下壳体与上壳体的材质均为金属，中部框架的材质为塑胶，下壳体与上壳体之间设有接地弹簧,中部框架上有供接地弹簧穿过的孔。
其中，所述风扇为轴流风扇，所述上壳体顶面设有上壳体进风口和上壳体出风口，中部框架上设有通风孔，所述电路板一侧有通风凹槽，空气从上壳体进风口进入上壳体与电路板之间，然后依次经通风凹槽和通风孔翻转至中部框架与下壳体之间，经过气流通道后到达风扇，最后经上壳体出风口排出传感器内部腔体。
或者，所述风扇为鼓风扇，所述上壳体侧壁设有上壳体进风口和上壳体出风口，上壳体进风口和上壳体出风口位于上壳体的同侧；
中部框架上设有中部框架进风口、中部框架出风口和通风孔，中部框架进风口和中部框架出风口位于中部框架侧面，所述电路板一侧有通风凹槽，空气依次从上壳体进风口、中部框架进风口进入上壳体与电路板之间，然后依次经通风凹槽和通风孔翻转至中部框架与下壳体之间，经过气流通道后到达风扇，最后依次经中部框架出风口、上壳体出风口排出传感器内部腔体。
进一步的，第一光阑孔和第二光阑孔均由上下错位的半圆形凹槽构成。
进一步的，中部框架侧面设有中部框架进风口和中部框架出风口。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
1，本实用新型在测量区域前、后方设置整流筋条，让气流集中经过激光照射区域，在风扇低转速下也能保证足够的采样信号，从而通过降低风扇转速，延长传感器使用寿命；
2，本实用新型设置光陷阱，光束在光陷阱中被反射、吸收耗散掉；同时第一光阑拦截激光发射单元产生的杂光，第二光阑拦截光陷阱反射杂光，二者结合，壳体在不采取消光措施辅助消光的前提下，测量区杂光也能限制在理想范围，传感器采样信号干扰小，精度高；
3，上下卡扣组合位置相互错开，如果上下壳体装反，卡扣就无法扣合，同时壳体被接地弹簧弹开，起到装配防呆作用；而且，中部框架侧面卡槽扣位相互错位后，模具对应位置不采用滑块结构也可以顺利脱模，从而简化模具结构，节省成本。
附图说明
图1是实施例一的外形图；
图2是实施例一的爆炸图；
图3是实施例一中风扇与中部框架模块的结构示意图；
图4是中部框架的剖视图；
图5是光阑的结构示意图；
图6是测量区的光路和气流方向示意图；
图7是内部气流方向示意图；
图8是卡扣装配示意图；
图9是实施例二的外形图；
图10是实施例二中风扇与中部框架模块的结构示意图；
图中：1-光电转换单元、2-激光发射单元、3-光陷阱、4-前整流筋条、5-后整流筋条、6-激光束、7-上壳体、8-电路板、9-中部框架、10-风扇、11-下壳体、12-通光孔、13-卡扣、14-凹槽、15-接地弹簧、16-第一光阑孔、17-第一光阑、18-第二光阑、19-第二光阑孔、31-第一反射侧壁、32-第二反射侧壁、33-消光齿面、71-上壳体进风口、72-上壳体出风口、81-通风凹槽、91-通风孔、92-中部框架进风口、93-中部框架出风口。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本实用新型进行进一步详细说明。
实施例一
如图1、2所示，本实施例公开的激光空气颗粒物传感器，包括上壳体7、电路板8、中部框架9、风扇10和下壳体11，上壳体7、电路板8、中部框架9和下壳体11按照上、中、下依次配套安装。上壳体7与中部框架9扣合，下壳体11也与中部框架9扣合，风扇10和电路板8装配于中部框架9上，中部框架9、电路板8、上壳体7和下壳体11形成一个包括气流通道和光传输通道的避光空间，气流通道与所述光传输通道的相交区域构成测量区，气流通道的顶面设有通光孔12，通光孔12的正上方设置有光电转换单元1，光电转换单元1和激光发射单元2安装在电路板8上。
如图1、2、3、6、7所示，本实施例中风扇10为轴流风扇，上壳体7顶面设有上壳体进风口71和上壳体出风口72，中部框架9上设有通风孔91，所述电路板8一侧有通风凹槽81。如图7所示，上壳体7、下壳体11、中部框架9、电路板8组合成封闭的气流通路。空气从上壳体进风口71进入上壳体7与电路板8之间，然后依次经通风凹槽81和通风孔91翻转至中部框架9与下壳体11之间，经过气流通道后到达风扇10，最后经上壳体出风口72排出传感器内部腔体。
如图5、6所示，光传输通道一端设置有激光发射单元2，另一端设置有光陷阱3。测量区的两侧设有第一光阑17和第二光阑18，第一光阑17上设有第一光阑孔16，第二光阑18上设有第二光阑孔19。第一光阑孔16和第二光阑孔19均由上下错位的半圆形凹槽构成，上下错位的半圆形凹槽设计便于产品成型后脱模。
第一光阑17、第二光阑18之间的区域为气流通道，该气流通道与激光束6在空间上的交集即为传感器检测测量区。
光陷阱3包括第一反射侧壁31、第二反射侧壁32、消光齿面33和第二光阑18，激光束6由激光发射单元2射出后，依次经第一光阑孔16、测量区、第二光阑孔19到达第一反射侧壁31后被反射到第二反射侧壁32上，再次经过第二反射侧壁32反射后到达消光齿面33上，经消光齿再次反射到第二反射侧壁32，再经第二反射侧壁32反射后到达消光齿面33上。本实用新型中第一反射侧壁31、第二反射侧壁32、第二光阑18和消光齿面315围成光陷阱，激光束6在光陷阱内经过多次反射后，绝大部分被吸收耗散，传感器内部测量区杂光得到充分消除。第一反射侧壁31、第二反射侧壁32为相互平行的镜面反射侧壁，且与水平轴线X呈45°夹角。
本实用新型中激光从激光发射单元2中射出，经第一光阑17上的第一光阑孔16到测量区，再经过第二光阑孔19射入光陷阱，光束在光陷阱中被反射、吸收耗散掉；第一光阑17拦截激光发射单元产生的杂光，第二光阑18拦截光陷阱反射杂光，二者结合，金属的上壳体7和下壳体11在不采取消光措施辅助消光的前提下，测量区杂光也能限制在理想范围。测量区杂光消除越好，传感器采样信号干扰越小，精度越高。携带颗粒物的空气流经测量区后产生散射光，颗粒物散射光经通光孔12被光电转换单元1捕获后形成脉冲信号，经电路运算处理得出颗粒物浓度数据。
如图2、4、5、6、7所示，测量区的前方设置有前整流筋条4，测量区的后方设置有后整流筋条5，前整流筋条4和后整流筋条5均设于气流通道底部。影响传感器使用寿命的关键因素在于风扇寿命，风扇转速越低使用寿命越长。本实用新型在测量区域前、后方设置整流筋条，让气流集中经过激光照射区域，在风扇低转速下也能保证足够的采样信号，从而通过降低风扇转速延长传感器使用寿命。
如图8所示，下壳体11和中部框架9的卡扣扣合位置与上壳体7和中部框架9的卡扣扣合位置在上下错开。其中，下壳体11和上壳体7上均有一体制造的卡扣13，中部框架9上有与卡扣13匹配的凹槽14。
下壳体11与上壳体7的材质均为金属，通常情况下为不锈钢；中部框架9的材质为塑胶，下壳体11与上壳体7之间设有接地弹簧15,中部框架9上有供接地弹簧15穿过的孔。传感器每侧设置上下两对卡扣，同时上下卡扣组合位置相互错开，如果上下壳体装反，卡扣就无法扣合，同时壳体被接地弹簧15弹开，起到装配防呆作用。同时，中部框架侧面卡槽扣位相互错位后，模具对应位置不采用滑块结构也可以顺利脱模，从而实现简化模具结构节省成本的效果。
实施例二
本实施例与实施例一的区别在于：如图9、10所示，本实施例中风扇10为鼓风扇，所述上壳体7侧壁设有上壳体进风口71和上壳体出风口72，上壳体进风口71和上壳体出风口72位于上壳体7的同侧。
中部框架9上设有中部框架进风口92、中部框架出风口93和通风孔91，中部框架进风口92和中部框架出风口93位于中部框架9侧面，所述电路板8一侧有通风凹槽81，空气依次从上壳体进风口71、中部框架进风口92进入上壳体7与电路板8之间，然后依次经通风凹槽81和通风孔91翻转至中部框架9与下壳体11之间，经过气流通道后到达风扇10，最后依次经中部框架出风口93、上壳体出风口72排出传感器内部腔体。
在另一个实施例中，中部框架9侧面始终设有中部框架进风口92和中部框架出风口93。通过更换不同进出风口位置的上壳体7和不同出风方向的风扇10即可满足传感器正面进出风、侧面进出风的需求；同时，还可以通过改变上壳体7进出风口位置实现侧面进风、正面出风，以及正面进风、侧面出风的进出风口位置分布。
本实用新型在兼顾模具脱模与消除杂光的前提下，让气流集中经过激光照射区域，在风扇低转速下也能保证足够的采样信号，从而通过降低风扇转速延长传感器使用寿命。
当然，本实用新型还可有其它多种实施方式，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。
Claims (9)
1.一种激光空气颗粒物传感器，包括一个有气流通道和光传输通道的避光空间；所述气流通道与所述光传输通道的相交区域构成测量区，测量区的正上方设置有光电转换单元(1)；所述光传输通道一端设置有激光发射单元(2)，另一端设置有光陷阱(3)，其特征在于:所述测量区的前方设置有前整流筋条(4)，测量区的后方设置有后整流筋条(5)，前整流筋条(4)和后整流筋条(5)均设于气流通道底部。
2.根据权利要求1所述的激光空气颗粒物传感器，其特征在于：测量区的两侧设有第一光阑(17)和第二光阑(18)，第二光阑(18)上设有第二光阑孔(19)，第一光阑(17)上设有第一光阑孔(16)，光陷阱(3)包括第一反射侧壁(31)、第二反射侧壁(32)、消光齿面(33)和第二光阑(18)，激光束(6)由激光发射单元(2)射出后，依次经第一光阑孔(16)、测量区、第二光阑孔(19)到达第一反射侧壁(31)后被反射到第二反射侧壁(32)上，再次经过第二反射侧壁(32)反射后到达消光齿面(33)上。
3.根据权利要求1或2所述的激光空气颗粒物传感器，其特征在于：包括上壳体(7)、电路板(8)、中部框架(9)、风扇(10)和下壳体(11)，上壳体(7)位于中部框架(9)上方并与中部框架(9)扣合，下壳体(11)位于中部框架(9)下方并与中部框架(9)扣合，风扇(10)和电路板(8)装配于中部框架(9)上，中部框架(9)、电路板(8)、上壳体(7)和下壳体(11)形成一个包括所述气流通道和光传输通道的避光空间，光电转换单元(1)和激光发射单元(2)设置在电路板(8)上，气流通道的顶面设有通光孔(12)，所述光电转换单元(1)位于通光孔(12)正上方。
4.根据权利要求3所述的激光空气颗粒物传感器，其特征在于：下壳体(11)和中部框架(9)的卡扣扣合位置与上壳体(7)和中部框架(9)的卡扣扣合位置在上下错开。
5.根据权利要求4所述的激光空气颗粒物传感器，其特征在于：下壳体(11)和上壳体(7)上均有一体制造的卡扣(13)，中部框架(9)上有与卡扣(13)匹配的凹槽(14)。
6.根据权利要求4或5所述的激光空气颗粒物传感器，其特征在于：下壳体(11)与上壳体(7)的材质均为金属，中部框架(9)的材质为塑胶，下壳体(11)与上壳体(7)之间设有接地弹簧(15),中部框架(9)上有供接地弹簧(15)穿过的孔。
7.根据权利要求3所述的激光空气颗粒物传感器，其特征在于：所述风扇(10)为轴流风扇，所述上壳体(7)顶面设有上壳体进风口(71)和上壳体出风口(72)，中部框架(9)上设有通风孔(91)，所述电路板(8)一侧有通风凹槽(81)，空气从上壳体进风口(71)进入上壳体(7)与电路板(8)之间，然后依次经通风凹槽(81)和通风孔(91)翻转至中部框架(9)与下壳体(11)之间，经过气流通道后到达风扇(10)，最后经上壳体出风口(72)排出传感器内部腔体。
8.根据权利要求3所述的激光空气颗粒物传感器，其特征在于：所述风扇(10)为鼓风扇，所述上壳体(7)侧壁设有上壳体进风口(71)和上壳体出风口(72)，上壳体进风口(71)和上壳体出风口(72)位于上壳体(7)的同侧；
中部框架(9)上设有中部框架进风口(92)、中部框架出风口(93)和通风孔(91)，中部框架进风口(92)和中部框架出风口(93)位于中部框架(9)侧面，所述电路板(8)一侧有通风凹槽(81)，空气依次从上壳体进风口(71)、中部框架进风口(92)进入上壳体(7)与电路板(8)之间，然后依次经通风凹槽(81)和通风孔(91)翻转至中部框架(9)与下壳体(11)之间，经过气流通道后到达风扇(10)，最后依次经中部框架出风口(93)、上壳体出风口(72)排出传感器内部腔体。
9.根据权利要求2所述的激光空气颗粒物传感器，其特征在于：第一光阑孔(16)和第二光阑孔(19)均由上下错位的半圆形凹槽构成。
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