CN208476735U - 一种双通道粉尘浓度传感器及设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双通道粉尘浓度传感器及设备，其中双通道粉尘浓度传感器包括壳体，壳体上设有供待测空气流通过的入口和出口，壳体内部设有第一通道和第二通道，第一通道、第二通道的一端分别与入口相通，第一通道、第二通道的另一端分别与出口相通，第一通道和第二通道之间通过隔板分隔，隔板下端靠近出口位置设有抽风机；还包括设置于第一通道内的光散射检测单元和设置于第二通道内的电荷感应检测单元，光散射检测单元和电荷感应检测单元分别与处理器连接。本实用新型将常用的两种粉尘浓度检测方法相结合，提高了粉尘浓度的检测精度，扩大了粉尘浓度的检测范围，有效解决了现有技术中采用单一方法检测粉尘浓度的精度低、范围窄的问题。

Description

一种双通道粉尘浓度传感器及设备

技术领域

本实用新型涉及传感器技术领域，尤其涉及一种双通道粉尘浓度传感器及设备。

背景技术

空气粉尘浓度在线检测目前采用的主要是单独采用光散射法或电荷感应法。光散射法粉尘浓度检测技术的基本原理是：当光照射在空气中悬浮的粒子上时，产生光散射。在光学系统和粉尘性质一定的条件下，散射光强度与粉尘浓度成比例。光散射法测定空气中的粉尘浓度是通过测量散射光强度，经过转换求得粉尘质量浓度的方法。电荷感应法粉尘浓度检测技术的基本原理是：任何粉体状的物质在气体的输送过程中，都会产生碰撞和摩擦，因此粉体粒子都会失去电子而形成带静电荷的粒子颗粒，随粉体的浓度的变化，其电荷量也按一定的规律变化，测量流动粉体所带电荷量的多少即可知粉体浓度的大小。

单独采用光散射法或电荷感应检测粉尘浓度其检测精度不高，尤其是在粉尘浓度变大范围较大的环境中，而且单独采用光散射法检测粉尘浓度，光学器件容易污染，检测误差增加。

因此如何实现粉尘浓度的高精度检测是目前亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种双通道粉尘浓度传感器及设备，解决了现有技术中采用单一方法检测粉尘浓度的精度低、范围窄的问题。

为了实现本实用新型的上述目的，根据本实用新型的一个方面，本实用新型提供了一种双通道粉尘浓度传感器，其包括：

壳体，所述壳体上设置有供待测空气流通过的入口和出口，所述壳体内部设有第一通道和第二通道，所述第一通道、第二通道的一端分别与所述入口相通，所述第一通道、第二通道的另一端分别与所述出口相通，所述第一通道和第二通道之间通过隔板分隔，所述隔板下端靠近出口位置设有抽风机；

还包括设置于所述第一通道内的光散射检测单元和设置于所述第二通道内的电荷感应检测单元，所述光散射检测单元和所述电荷感应检测单元分别与处理器连接；

所述光散射检测单元用于基于光散射检测法检测第一通道内的粉尘浓度，并生成第一粉尘浓度值；

所述电荷感应检测单元用于基于电荷感应检测法检测第二通道内的粉尘浓度，并生成第二粉尘浓度值；

所述处理器用于对所述第一粉尘浓度值和第二粉尘浓度值进行处理，得到拟合系数，并基于所述拟合系数对所述第一粉尘浓度值和第二粉尘浓度值进行拟合处理，根据拟合后的粉尘浓度确定待检测区域内的参考粉尘浓度值。

本实用新型将现有技术中常用的两种粉尘浓度检测方法相结合，同时使用两种不同的粉尘浓度检测方法对待检测区域的粉尘浓度进行检测，并通过处理器将通过不同方法检测得到的粉尘浓度值进行拟合，根据拟合后的粉尘浓度确定待检测区域内的参考粉尘浓度值，提高了粉尘浓度的检测精度，扩大了粉尘浓度的检测范围，有效解决了现有技术中采用单一方法检测粉尘浓度的精度低、范围窄的问题。

在本实用新型的一种优选实施方式中，所述光散射检测单元用于在预设时间内开启并检测所述第一通道内的粉尘浓度，并生成第一粉尘浓度值；所述电荷感应检测单元用于持续检测所述第二通道内的粉尘浓度，并生成第二粉尘浓度值。光散射检测单元只在预设时间内开启，缩短了检测过程中光散射检测单元的工作时间，从而有效减小了粉尘对光学器件的污染，延长了光学器件的维护间隔时间和使用寿命。

在本实用新型的另一种优选实施方式中，所述光散射检测单元包括：

光发生子单元、光接收子单元、信号放大电路、第一滤波电路和第一模数转换电路；

所述光发生子单元用于产生光，并将所述光投射到所述第一通道内的粉尘检测区域；所述光接收子单元用于接收所述光投射到所述粉尘检测区域后经粉尘散射产生的散射光，并根据所述散射光生成第一电信号；所述第一电信号依次通过所述信号放大电路、第一滤波电路和第一模数转换电路处理后生成所述第一粉尘浓度值。

通过上述处理流程可以获得精度较高的第一粉尘浓度值。

在本实用新型的再一种优选实施方式中，所述光发生子单元为激光发生器或红外光发生器。

在本实用新型的再一种优选实施方式中，所述电荷感应检测单元包括：

静电传感器、跨阻放大器、第二滤波电路和第二模数转换电路；

所述静电传感器对所述第二通道内通过的粉尘粒子通过电荷感应生成第二电信号；所述第二电信号依次通过所述跨阻放大器、第二滤波电路和第二模数转换电路处理后生成所述第二粉尘浓度值。

通过上述处理流程可以获得精度较高的第二粉尘浓度值。

在本实用新型的再一种优选实施方式中，所述双通道粉尘浓度传感器还包括设置于所述壳体上的液晶触摸屏，所述液晶触摸屏包括显示单元和输入单元，所述显示单元、输入单元分别与所述处理器连接。通过显示单元显示参考粉尘浓度值，通过输入单元输入预设阈值等信息。

在本实用新型的再一种优选实施方式中，所述双通道粉尘浓度传感器还包括报警单元，所述报警单元与所述处理器连接。在光散射检测单元或电荷感应检测单元出现故障时，报警单元发出第一警报信息，在检测到的参考粉尘浓度值大于预设阈值时，报警单元发出第二警报信息。

在本实用新型的再一种优选实施方式中，所述双通道粉尘浓度传感器还包括阈值存储器和比较器，所述处理器将处理得到的所述参考粉尘浓度值传输给所述比较器的第一输入端，所述比较器的第二输入端与所述阈值存储器相连，所述比较器的输出端与所述报警单元的信号输入端相连。通过阈值存储器和比较器的结合，判断检测到的参考粉尘浓度值是否在预设范围内。

在本实用新型的再一种优选实施方式中，所述报警单元包括报警指示灯和/或蜂鸣报警器。通过警示灯或蜂鸣器响应报警信息，方便实用。

由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

本实用新型将现有技术中常用的两种粉尘浓度检测方法相结合，同时使用两种不同的粉尘浓度检测方法对待检测区域的粉尘浓度进行检测，并通过处理器将通过不同方法检测得到的粉尘浓度值进行拟合，根据拟合后的粉尘浓度确定待检测区域内的参考粉尘浓度值，提高了粉尘浓度的检测精度，扩大了粉尘浓度的检测范围，有效解决了现有技术中采用单一方法检测粉尘浓度的精度低、范围窄的问题。光散射检测单元只在预设时间内开启，缩短了检测过程中光散射检测单元的工作时间，从而有效减小了粉尘对光学器件的污染，延长了光学器件的维护间隔时间和使用寿命。

为了实现本实用新型的上述目的，根据本实用新型的一个方面，本实用新型提供了一种设备，其包括所述双通道粉尘浓度传感器，所述粉尘浓度传感器的处理器的信号输出端与所述设备的控制模块的信号输入端连接。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

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为本实用新型公开的一种优选实施方式中双通道粉尘浓度传感器的结构示意图。

具体实施方式

下面将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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。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他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“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。

在本实用新型的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，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的具体含义。

本实用新型提供了一种双通道粉尘浓度传感器，如图1所示，其包括：

壳体1，壳体1上设置有供待测空气流通过的入口2和出口3，壳体1内部设有第一通道4和第二通道5，第一通道4、第二通道5的一端分别与入口 2相通，第一通道4、第二通道5的另一端分别与出口3相通，第一通道4和第二通道5之间通过隔板6分隔，隔板6下端靠近出口3位置设有抽风机7；

还包括设置于第一通道4内的光散射检测单元8和设置于第二通道5内的电荷感应检测单元9，光散射检测单元8和电荷感应检测单元9分别与处理器10连接；

光散射检测单元8用于基于光散射检测法检测第一通道4内的粉尘浓度，并生成第一粉尘浓度值；

电荷感应检测单元9用于基于电荷感应检测法检测第二通道5内的粉尘浓度，并生成第二粉尘浓度值；

处理器10用于对第一粉尘浓度值和第二粉尘浓度值进行处理，得到拟合系数，并基于拟合系数对第一粉尘浓度值和第二粉尘浓度值进行拟合处理，根据拟合后的粉尘浓度确定待检测区域内的参考粉尘浓度值。

当需要对环境中的粉尘浓度进行检测时，打开该双通道粉尘浓度传感其的电源开关，则抽风机7运转，含粉尘颗粒的待测空气流从入口2进入，然后分两路通过第一通道4和第二通道5，再从出口3抽出，此过程中，第一通道4内的光散射检测单元8和第二通道5内的电荷感应检测单元9同时对通过的空气流中的粉尘浓度进行检测，然后处理器10将检测的第一粉尘浓度值和第二粉尘浓度值根据拟合系数进行拟合后输出最终的粉尘浓度参考值。

本实用新型将现有技术中常用的两种粉尘浓度检测方法相结合，同时使用两种不同的粉尘浓度检测方法对待检测区域的粉尘浓度进行检测，并通过处理器10将通过不同方法检测得到的粉尘浓度值进行拟合，根据拟合后的粉尘浓度确定待检测区域内的参考粉尘浓度值，提高了粉尘浓度的检测精度，扩大了粉尘浓度的检测范围，有效解决了现有技术中采用单一方法检测粉尘浓度的精度低、范围窄的问题。

在本实施方式中，光散射检测单元8用于在预设时间内开启并检测待检测区域内的粉尘浓度，并生成第一粉尘浓度值；电荷感应检测单元9用于持续检测待检测区域内的粉尘浓度，并生成第二粉尘浓度值。光散射检测单元8 只在预设时间内开启，缩短了检测过程中光散射检测单元8的工作时间，从而有效减小了粉尘对光学器件的污染，延长了光学器件的维护间隔时间和使用寿命。具体地，为了提高检测精度，所述第一粉尘浓度值和第二粉尘浓度值可以是多次测量的多个值，然后将多个第一粉尘浓度值和多个第二粉尘浓度值进行处理，得到拟合系数，并基于该拟合系数对多个第一粉尘浓度值和多个第二粉尘浓度值进行拟合处理，从而得到待检测区域内的参考粉尘浓度值。

在本实施方式中，光散射检测单元8包括：

光发生子单元、光接收子单元、信号放大电路、第一滤波电路和第一模数转换电路；

光发生子单元用于产生光，并将光投射到第一通道内的粉尘检测区域；光接收子单元用于接收光投射到粉尘检测区域后经粉尘散射产生的散射光，并根据散射光生成第一电信号；第一电信号依次通过信号放大电路、第一滤波电路和第一模数转换电路处理后生成第一粉尘浓度值。

通过上述处理流程可以获得精度较高的第一粉尘浓度值。

具体地，在本实施方式中，光发生子单元8为激光发生器或红外光发生器。

在本实施方式中，电荷感应检测单元9包括：

静电传感器、跨阻放大器、第二滤波电路和第二模数转换电路；

静电传感器对第二通道内通过的粉尘粒子通过电荷感应生成第二电信号；第二电信号依次通过跨阻放大器、第二滤波电路和第二模数转换电路处理后生成第二粉尘浓度值。

通过上述处理流程可以获得精度较高的第二粉尘浓度值。

具体地，在本实施方式中，所述第一滤波电路和第二滤波电路相同，均为低通滤波电路，所述第一模数转换电路和第二模数转换电路相同，可选用 ADC0809芯片。

在本实施方式中，双通道粉尘浓度传感器还包括设置于壳体1上的液晶触摸屏，液晶触摸屏包括显示单元和输入单元，显示单元、输入单元分别与处理器10连接。通过显示单元显示参考粉尘浓度值、报警信息等，通过输入单元输入预设阈值等信息。

在本实施方式中，双通道粉尘浓度传感器还包括报警单元，报警单元与处理器10连接。在光散射检测单元8或电荷感应检测单元9出现故障时，报警单元发出第一警报信息，在检测到的参考粉尘浓度值大于预设阈值时，报警单元发出第二警报信息。

具体地，在本实施方式中，报警单元包括报警指示灯和蜂鸣报警器。

具体地，第一报警信息和第二报警信息不同，在本实施方式中，第一报警信息为红色报警指示灯常亮或闪烁，第二报警信息为蜂鸣报警器报警。

在本实施方式中，双通道粉尘浓度传感器还包括阈值存储器和比较器，处理器10将处理得到的参考粉尘浓度值传输给比较器的第一输入端，比较器的第二输入端与阈值存储器相连，比较器的输出端与报警单元中蜂鸣报警器信号输入端相连。

本实用新型还提供了一种设备，其包括如图1所示的双通道粉尘浓度传感器,所述粉尘浓度传感器的处理器的信号输出端与所述设备的控制模块的信号输入端连接。所述设备可以是但不限于空气净化器、粉尘浓度监测仪器。

需要说明的是，本实用新型图1中所示的系统结构只是本实用新型的一些优选实施方式，在此示出只是便于理解本实用新型而不能理解为对本实用新型的限制，在本实用新型的思想指导下，根据本实用新型的技术方案实施得出的结构或方法均在本实用新型的保护范围之内，在此不作赘述。

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一定指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何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

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将是显而易见的，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。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种双通道粉尘浓度传感器，其特征在于，包括：壳体，所述壳体上设置有供待测空气流通过的入口和出口，所述壳体内部设有第一通道和第二通道，所述第一通道、第二通道的一端分别与所述入口相通，所述第一通道、第二通道的另一端分别与所述出口相通，所述第一通道和第二通道之间通过隔板分隔，所述隔板下端靠近出口位置设有抽风机；

还包括设置于所述第一通道内的光散射检测单元和设置于所述第二通道内的电荷感应检测单元，所述光散射检测单元和所述电荷感应检测单元分别与处理器连接；

所述光散射检测单元用于基于光散射检测法检测第一通道内的粉尘浓度；

所述电荷感应检测单元用于基于电荷感应检测法检测第二通道内的粉尘浓度。

2.根据权利要求1所述的双通道粉尘浓度传感器，其特征在于，所述光散射检测单元用于在预设时间内开启并检测所述第一通道内的粉尘浓度，生成第一粉尘浓度值；所述电荷感应检测单元用于持续检测所述第二通道内的粉尘浓度，生成第二粉尘浓度值。

3.根据权利要求2所述的双通道粉尘浓度传感器，其特征在于，所述光散射检测单元包括：

光发生子单元、光接收子单元、信号放大电路、第一滤波电路和第一模数转换电路；

所述光发生子单元用于产生光，并将所述光投射到所述第一通道内的粉尘检测区域；所述光接收子单元用于接收所述光投射到所述粉尘检测区域后经粉尘散射产生的散射光，并根据所述散射光生成第一电信号；所述第一电信号依次通过所述信号放大电路、第一滤波电路和第一模数转换电路处理后生成所述第一粉尘浓度值。

4.根据权利要求3所述的双通道粉尘浓度传感器，其特征在于，所述光发生子单元为激光发生器或红外光发生器。

5.根据权利要求2所述的双通道粉尘浓度传感器，其特征在于，所述电荷感应检测单元包括：

静电传感器、跨阻放大器、第二滤波电路和第二模数转换电路；

所述静电传感器对所述第二通道内通过的粉尘粒子通过电荷感应生成第二电信号；所述第二电信号依次通过所述跨阻放大器、第二滤波电路和第二模数转换电路处理后生成所述第二粉尘浓度值。

6.根据权利要求1所述的双通道粉尘浓度传感器，其特征在于，还包括设置于所述壳体上的液晶触摸屏，所述液晶触摸屏包括显示单元和输入单元，所述显示单元、输入单元分别与所述处理器连接。

7.根据权利要求2所述的双通道粉尘浓度传感器，其特征在于，所述处理器用于对所述第一粉尘浓度值和所述第二粉尘浓度值拟合处理得到参考粉尘浓度值。

8.根据权利要求7所述的双通道粉尘浓度传感器，其特征在于，还包括阈值存储器和比较器，所述处理器将所述参考粉尘浓度值传输给所述比较器的第一输入端，所述比较器的第二输入端与所述阈值存储器相连，所述比较器的输出端连接有报警单元。

9.根据权利要求8所述的双通道粉尘浓度传感器，其特征在于，所述报警单元包括报警指示灯和/或蜂鸣报警器。

10.一种设备，其特征在于，包括权利要求1-9中任意一项所述的双通道粉尘浓度传感器，所述粉尘浓度传感器的处理器的信号输出端与所述设备的控制模块的信号输入端连接。