CN217304805U - 一种微粒浓度测量装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种微粒浓度测量装置，具体涉及微粒检测测量技术领域；装置结构如下，包括激光器、测试腔体以及至少两个感光元件，所述测试腔体两端具有开口，所述感光元件的表面作为所述测试腔体两端开口之间的内壁，所述测试腔体的两端开口之间的腔壁上设有两个孔，两个所述孔的连线与所述感光元件的表面平行，所述激光器设置于任一所述孔外处且发射的激光穿过两个所述孔；还包括控制处理端和信号转换电路，所述感光元件连接所述信号转换电路，所述信号转换电路与激光器均与所述控制处理端连接；该装置通过比较不同通道信号的相似度来识别微粒的粒径；根据粒径的不同进行选择不同的粒径下的浓度对应关系，实现精准的微粒浓度测量。
Description
技术领域
本实用新型涉及微粒检测测量技术领域，具体而言，涉及一种微粒浓度测量装置。
背景技术
粉尘主要危害是造成大气环境污染，因此，粉尘浓度测量在环境保护、大气科学等领域具有重要的意义。目前已经发展了多种粉尘浓度测量技术，如机械法、电感电容法、超声波法、光学法等，近几十年来由于激光技术、计算机技术和光纤技术的发展，光学法因其非接触性、实时性，得到了迅速的发展应用。
光学法测量颗粒浓度方法，根据测量散射光和透射光可分为两种：一种是散射积分法，主要利用前向小角内的散射光，对散射光强进行角度积分，光强积分值与粉尘浓度呈正比关系，即通过测量粉尘散射光就可以得出粉尘浓度。另一种是消光法，根据著名的Beer-Lambert定理，透射光与入射光的比值是颗粒平均粒径与颗粒浓度的函数，通过对多个波长的透射光强和入射光强的测量就可以求解粒径与浓度参数。
但在实际测量中，由于环境的复杂性，难以通过人为标定当前环境的微粒粒径，且不同微粒粒径会使得测量装置测量出的微粒浓度产生误差，因此我们期望微粒浓度测量装置也可以测量微粒的粒径，进而依据不同的粒径实现浓度的精准测量。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种微粒浓度测量装置，其通过多个感光元件获取多个测量信号，进而比较不同通道信号的相似度来识别微粒的粒径。
本实用新型的实施例通过以下技术方案实现：
一种微粒浓度测量装置，包括激光器、测试腔体以及至少两个感光元件，所述测试腔体两端具有开口，所述感光元件的表面作为所述测试腔体两端开口之间的内壁，所述测试腔体的两端开口之间的腔壁上设有两个孔，两个所述孔的连线与所述感光元件的表面平行，所述激光器设置于任一所述孔外处且发射的激光穿过两个所述孔；
还包括控制处理端和信号转换电路，所述感光元件连接所述信号转换电路，所述信号转换电路与激光器均与所述控制处理端连接。
优选的，所述信号转换电路包括信号转换器、多通道放大器以及与所述感光元件个数匹配的第一放大器；所述感光元件、第一放大器、多通道放大器、信号转换器以及控制处理端依次连接。
优选的，所述信号转换器为AD转换器。
优选的，所述测量装置还包括外壳体，所述激光器嵌设于所述外壳体。
优选的，所述测量装置还包括支架，所述支架用于固定所述激光器。
优选的，所述激光器的发射端嵌入任一所述孔中。
本实用新型实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：
本实用新型通过多个感光元件获取多个测量信号，进而通过比较不同通道信号的相似度来识别微粒的粒径；根据粒径的不同进行选择不同的粒径下的浓度对应关系，实现精准的微粒浓度测量。
附图说明
图1为本实用新型实施例1提供的微粒浓度测量装置的剖面示意图1；
图2为本实用新型实施例1提供的微粒浓度测量装置的剖面示意图2；
图3为本实用新型实施例1提供的微粒浓度测量装置的结构示意图；
图4为本实用新型实施例1提供的微粒浓度测量装置的信号转换电路示意图；
图5为本实用新型实施例2提供的微粒浓度测量装置的结构示意图；
图6为本实用新型实施例3提供的微粒浓度测量装置的结构示意图；
图标：1-测试腔体，2-感光元件，3-孔，4-激光器，5-支架，6-外壳体，7-第一放大器，8-多通道放大器，9-信号转换器，10-控制处理端。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
实施例1
本实施例中的微粒浓度测量装置，包括激光器、测试腔体以及两个感光元件，所述测试腔体的形状为圆柱体，圆柱体中空并且两端具有开口，使圆柱体中具有贯穿的通道；可以理解的是，此处也可以将圆柱体测试腔体换长方体测试腔体或具有贯穿的通道的其他形状测试腔体也可以实现；该贯穿的通道为无弯曲的直通道为最佳实施方式。
感光元件的表面作为所述测试腔体两端开口之间的内壁，设置方式之一为感光元件内置于测试腔体两端开口之间的内部，感光元件的表面作为测试腔体内部的部分内壁，需要说明的是，感光元件表面为平面，因此在测试腔体为圆柱体时，感光元件与测试腔体的实际内壁之间还具有一个腔体，如图1所示；若测试腔体为长方体，则感光元件可以贴合在测试腔体的实际内壁上，进而作为测试腔体内壁的一部分。
感光元件的表面作为所述测试腔体两端开口之间的内壁，另一种设置方式为在测试腔体两端开口之间开设两个固定口，固定口的尺寸和感光元件匹配，感光元件可以通过胶粘或螺丝钉固定的方式与测试腔体之间实现固定。
需要说明的是，测试腔体中的贯穿通道的形状与测试腔体的形状并一定得是对应的，即当测试腔体的形状未圆柱体时，其中的贯穿通道可以是圆柱体也可以是长方体等。
所述测试腔体的两端开口之间的腔壁上设有两个孔，两个所述孔的连线与所述感光元件的表面平行，如图2所示；所述激光器设置于任一所述孔外处且发射的激光穿过两个所述孔，在本实施例中，激光器的发射端嵌入其中一个孔进而实现激光器的固定，如图3所示；以上为形成微粒浓度测量装置的结构部分。
在本实施例中，只要满足两个所述孔的连线与所述感光元件的表面平行，感光元件的设置可以超过两个。
为实现微粒浓度测量，该装置还包括控制处理端和信号转换电路，所述感光元件连接所述信号转换电路，所述信号转换电路与激光器均与所述控制处理端连接；其中信号转换电路包括信号转换器、多通道放大器以及与所述感光元件个数匹配的第一放大器；所述感光元件、第一放大器、多通道放大器、信号转换器以及控制处理端依次连接，构成该装置的电路部分，如图4所示；其中信号转换器为AD转换器，当感光元件为两个时多通道放大器为双通道放大器，即放大器的通道数与感光元件的个数对应，控制处理端为微处理器。
测量微粒浓度的原理如下：根据MIE光散射相关理论，无因次参量α越大，散射光强分布的对称性就越差；其中散射光强分布的对称性，表现为不同通道信号间的相似性；在折射率与激光波长一定的条件下，无因次参量与粒径成正比关系，因此根据测量至少两个感光元件散射光的分布差异特征可以识别粒径，获得具体的粒径后，控制处理端选择对应的由标准仪器预先设定好的粒径微粒的质量浓度，进而实现微粒浓度的精细测量。
本实用新型通过多个感光元件获取多个测量信号，进而通过比较不同通道信号的相似度来识别微粒的粒径；根据粒径的不同进行选择不同的粒径下的浓度对应关系，实现精准的微粒浓度测量。
实施例2
本实施例中，激光器通过支架实现固定，如图5所示；支架具有两个支撑腿，支撑腿的第一端固定在测试腔体的外壁上，支撑腿的第二端与激光器固定连接；连接方式可以是支撑腿的第二端直接与激光器的外壁连接，也可以是在激光器上设置一固定环，支撑腿的第二端直接固定连接在固定环上。可以理解的是，为了实现更好的稳定性，支撑腿也可以设置超过两个。
在本实施例中，除了激光器的固定方式存在差异外，其他的设置于实施例1中相同。
实施例3
本实施例与实施例1的不同之处也在于激光器的固定方式差异；在本实施例中，测试腔体配置有激光器的一侧设置有外壳体，如图6所示；该外壳体与测试腔体固定连接，激光器固定嵌入外壳体中，进而实现激光器与测试腔体的相对位置固定；外壳体的内部结构是通过夹持实现激光器的固定，外壳体的内部结构不做具体限制，能实现夹持激光器即可。
针对上述实施例，再对该微粒浓度测量装置的部分使用场景进行简要说明。
场景1
用于检测燃油汽车的尾气时，可以将测试腔体的一个开口端连接到汽车的排气管处，使得排气管与测试腔体形成一个整体，车辆排出其他均通过测试腔体，从而实现对汽车尾气的测量。
场景2
大气环境或具体一个空间内的微粒浓度测量；由于该微粒浓度测量装置在测量是需要带微粒的空气能够流过测试腔体的贯穿通道，因此还需要一些导气设备来抽入室外环境的气体或固定室内的气体，并通过管道将气体导入测试腔体的贯穿通道，进而实现微粒浓度的测量。
以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种微粒浓度测量装置，其特征在于，包括激光器、测试腔体以及至少两个感光元件，所述测试腔体两端具有开口，所述感光元件的表面作为所述测试腔体两端开口之间的内壁，所述测试腔体的两端开口之间的腔壁上设有两个孔，两个所述孔的连线与所述感光元件的表面平行，所述激光器设置于任一所述孔外处且发射的激光穿过两个所述孔；
还包括控制处理端和信号转换电路，所述感光元件连接所述信号转换电路，所述信号转换电路与激光器均与所述控制处理端连接。
2.根据权利要求1所述的微粒浓度测量装置，其特征在于，所述信号转换电路包括信号转换器、多通道放大器以及与所述感光元件个数匹配的第一放大器；所述感光元件、第一放大器、多通道放大器、信号转换器以及控制处理端依次连接。
3.根据权利要求2所述的微粒浓度测量装置，其特征在于，所述信号转换器为AD转换器。
4.根据权利要求2所述的微粒浓度测量装置，其特征在于，所述测量装置还包括外壳体，所述激光器嵌设于所述外壳体。
5.根据权利要求2所述的微粒浓度测量装置，其特征在于，所述测量装置还包括支架，所述支架用于固定所述激光器。
6.根据权利要求2所述的微粒浓度测量装置，其特征在于，所述激光器的发射端嵌入任一所述孔中。
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| CN202220068565.3U CN217304805U (zh) | 2022-01-11 | 2022-01-11 | 一种微粒浓度测量装置 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN117147399A (zh) * | 2023-11-01 | 2023-12-01 | 成都派斯光科技有限公司 | 一种颗粒物浓度测量装置与方法 |
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2022
- 2022-01-11 CN CN202220068565.3U patent/CN217304805U/zh active Active
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| CN117147399A (zh) * | 2023-11-01 | 2023-12-01 | 成都派斯光科技有限公司 | 一种颗粒物浓度测量装置与方法 |
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