CN219758028U - 一种利用聚光组件提高分辨率的粒子计数传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种利用聚光组件提高分辨率的粒子计数传感器，包括壳体、含有用于发出光束的激光器的光源组件、用于驱动待测气流流通的气路组件、光陷阱、反射镜、聚光组件以及光电探测装置；光束与待测气流交叉形成光敏区，光敏区位于壳体内部，光束受待测气流中粒子激发发出散射光，光束经过光敏区后被光陷阱吸收；反射镜和光电探测装置分别设置在光敏区相对的两侧，聚光组件设置在光电探测装置和光敏区之间；部分散射光通过聚光组件被汇聚至光电探测装置，部分散射光被反射镜反射后形成反射光，反射光通过聚光组件被汇聚至光电探测装置。通过聚光组件提升光电探测装置的粒子散射光的收集量，使得粒子计数传感器的分辨率更高。

Description

一种利用聚光组件提高分辨率的粒子计数传感器

技术领域

本实用新型涉及粒子计数传感器相关技术领域，更准确的说涉及一种利用聚光组件提高分辨率的粒子计数传感器。

背景技术

粒子计数传感器是用于测量环境中单位空气体积内尘埃粒子数和粒径分布的检测仪器，其广泛应用于室内空气质量检测、工业卫生检测等领域。粒子计数传感器一般由光源、光学模块、气路模块、光电探测装置等组成，光源发出的光束经光学模块后形成均匀的光场，气路模块输送待检测气流穿过光场形成光敏区，光束照射气流中的粒子后发出散射光，散射光被设置于光敏区一侧的光电探测装置接收后转化为光电流，光电流通过放大处理电路转化为电压脉冲信号，通过比较不同的电压脉冲信号可以分辨出粒子粒径的大小，即粒子计数传感器对粒子的识别受到光电探测装置接收到的光的影响，而粒子计数传感器中不可避免存在杂散光形成对粒子识别的干扰，因此光电探测装置接收到的粒子的散射光越多，粒子计数传感器越能够将粒子的散射光与杂散光进行区分，对粒子分辨的准确度也越高。

可见，为了提高粒子计数传感器的测量分辨率，需要提高光电探测装置的散射光收集量。综上，本领域需要对现有粒子计数传感器进行改进，以提升光电探测装置的散射光收集量，进而提升粒子计数传感器的检测分辨率。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种利用聚光组件提高分辨率的粒子计数传感器，通过聚光组件来提升粒子散射光的收集量。

为了达到上述目的，本实用新型提供一种利用聚光组件提高分辨率的粒子计数传感器，包括壳体、含有用于发出光束的激光器的光源组件、用于驱动待测气流流通的气路组件、光陷阱、反射镜、聚光组件以及光电探测装置；所述光束与所述待测气流交叉形成光敏区，所述光敏区位于所述壳体内部，所述光束受待测气流中粒子激发发出散射光，所述光束经过所述光敏区后被所述光陷阱吸收；所述反射镜和所述光电探测装置分别设置在所述光敏区相对的两侧，所述聚光组件设置在所述光电探测装置和所述光敏区之间；部分所述散射光通过所述聚光组件被汇聚至所述光电探测装置，部分所述散射光被所述反射镜反射后形成反射光，所述反射光通过所述聚光组件被汇聚至所述光电探测装置。

优选地，所述聚光组件包括沿所述光敏区向所述光电探测装置方向排列的若干聚光镜，每个所述聚光镜对应接收相对靠近光敏区的前一个所述聚光镜汇聚的光。

优选地，所述聚光组件包括沿所述光敏区向所述光电探测装置方向排列的第一聚光镜和第二聚光镜。

优选地，所述聚光组件还包括聚光镜座、镜筒和衬套，所述聚光镜座与所述壳体结合安装，且所述壳体与所述聚光镜座对接位置具有出光孔，所述镜筒套设在所述聚光镜座内部，所述第一聚光镜和所述第二聚光镜分别设置于所述镜筒两端，所述聚光镜座远离所述壳体的一端套接于所述衬套。

优选地，所述光电探测装置包括光电管座和光电探测器，所述衬套远离所述壳体的一端具有凸出的阶梯孔，所述光电管座远离所述壳体的一端开设有安装孔，所述光电管座与所述衬套套接安装且所述安装孔套设于所述阶梯孔外缘，所述光电探测器经所述阶梯孔与所述衬套结合安装。

优选地，所述光源组件还包括镜座、激光套管、激光座，所述镜座与所述壳体结合安装，且所述壳体与所述镜座对接位置具有入光孔，所述激光套管与所述镜座套接，所述激光座安装在所述激光套管远离所述镜座的一端，所述激光器与所述激光座结合安装。

优选地，包括整形镜组，所述整形镜组设置在所述激光器和所述光敏区之间。

优选地，所述整形镜组包括两个透镜，两个所述透镜分别安装在所述镜座两端。

优选地，所述光陷阱包括陷阱壳和设置在所述陷阱壳内部的蜂窝体吸光结构，所述陷阱壳与所述壳体结合安装。

与现有技术相比，本实用新型公开的一种利用聚光组件提高分辨率的粒子计数传感器的优点在于：在光电探测装置的入光端设置聚光组件，通过聚光组件提升光电探测装置的粒子散射光的收集量，使得粒子计数传感器的分辨率更高；光陷阱设置蜂窝体吸光结构，提升吸光效果，减少杂散光，进一步提高粒子计数传感器的分辨率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

如图1所示为本实用新型一种利用聚光组件提高分辨率的粒子计数传感器的原理图。

如图2所示为本实用新型一种利用聚光组件提高分辨率的粒子计数传感器的气路模块的结构示意图。

如图3所示为本实用新型一种利用聚光组件提高分辨率的粒子计数传感器的分体结构示意图。

如图4所示为本实用新型一种利用聚光组件提高分辨率的粒子计数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。

如图1、图2和图4所示，本申请一种利用聚光组件提高分辨率的粒子计数传感器包括壳体10、含有发出光束100的激光器14的光源组件1、用于驱动待测气流流通的气路组件、光陷阱3、反射镜6、聚光组件7以及光电探测装置8；光束100与待测气流交叉形成光敏区9，光敏区9位于壳体10内部，光束100受到待测气流中的粒子激发发出散射光200，光束100经过光敏区9后到达光陷阱3被光陷阱3吸收。反射镜6和光电探测装置8分别设置在光敏区9相对的两侧，聚光组件7设置在光电探测装置8和光敏区9之间，部分散射光200通过聚光组件7被汇聚至光电探测装置，部分散射光200被反射镜6反射后形成反射光300，反射光300通过聚光组件7被汇聚至光电探测装置。直接进入聚光组件7或经反射镜6反射后进入聚光组件7的散射光被汇聚至光电探测装置8，提升了光电探测装置的粒子散射光收集量，使得粒子计数传感器的分辨率更高。

具体的，气路组件包括进气管道4和出气管道5，进气管道4的出气口和出气管道5的进气口共轴，且光敏区9位于进气管道4的出气口和出气管道5的进气口之间。

聚光组件7包括沿光敏区9向光电探测装置8方向排列的若干聚光镜，每个聚光镜对应接收相对靠近光敏区的前一个聚光镜汇聚的光；作为一个可实施的方式，若干聚光镜共轴。

优选聚光组件7包括沿光敏区9向光电探测装置8方向排列的第一聚光镜71和第二聚光镜72，第一聚光镜71将接收到的光汇聚后入射至第二聚光镜72。作为一个可实施的方式，第一聚光镜71和第二聚光镜72均为平凸透镜。

优选粒子计数传感器包括整形镜组2，整形镜组2设置在激光器14和光敏区9之间，用于实现对光束100的匀直、压缩。

参见图3和图4，光源组件1还包括镜座13、激光套管11、激光座12，镜座13与壳体10结合安装，且壳体10与镜座13对接位置具有入光孔，激光套管11与镜座13套接，激光座12安装在激光套管11远离镜座13的一端，激光器14与激光座12结合安装。激光器14发出的光束100在激光套管11中传播至整形镜组2，经过整形后通过入光孔进入壳体10内部。整形镜组2与镜座13结合安装。优选整形镜组2包括两个透镜，两个透镜分别安装在镜座13的两端；作为一种可实施方式，透镜可选择非球面透镜、柱面透镜或其组合，通过改变镜座13与激光套管11的套接深度可以调节两个透镜与激光器14的距离，保证光束整形效果。

聚光组件7还包括聚光镜座74、镜筒73和衬套75，聚光镜座74与壳体10结合安装，且壳体10与聚光镜座74对接位置具有出光孔，镜筒73套设在聚光镜座74内部，若干聚光镜与镜筒73结合设置。聚光镜座74远离壳体10的一端套接于衬套75，即衬套75自聚光镜座74远离壳体10的一端对聚光镜座74进行部分包裹，衬套75具有通孔。

优选镜筒73两端分别安装第一聚光镜71和第二聚光镜72，通过不同高度的镜筒73可以改变第一聚光镜71和第二聚光镜72之间的距离，实现对聚光组件7聚光效果的调整。

聚光组件7还包括螺圈76，螺圈76与聚光镜座74远离壳体10的一端螺接，用于将聚光镜及镜筒73固定于聚光镜座内部。

光电探测装置8包括光电管座82和光电探测器，衬套75远离壳体10的一端具有凸出的阶梯孔，光电管座82远离壳体10的一端开设有安装孔，光电管座82与衬套75套接安装且安装孔套设于阶梯孔外缘，光电探测器经阶梯孔与衬套结合安装。光电探测器可选用光电二极管、光电倍增管等，这里不做特异性限制。作为一个可实施的方式，光电探测器的接收面设置于距离光敏区最远的聚光镜的焦点位置。

优选光电管座82远离衬套75的一端安装屏蔽罩83。通过屏蔽罩来防止外界光线干扰光电二极管。

光陷阱3包括陷阱壳和设置在陷阱壳内部的蜂窝体吸光结构，陷阱壳与壳体10结合安装，蜂窝体吸光结构可以对入射陷阱壳的光束有效吸收，防止光束通过光敏区后再次返回进入壳体10中造成干扰，进一步提神粒子计数传感器的测量分辨率。

壳体10外部设置支座15，所述利用聚光组件提高分辨率的粒子计数传感器可通过支座15方便快捷的安装、固定粒子计数传感器用电路板。

本申请中反射镜、聚光镜、光电探测器均是用于接收和/或投射光束受待测气流中粒子激发发出散射光，位置关系满足反射镜将光投射给距离光敏区最近的聚光镜，该最近的聚光镜将接收到的光沿光敏区向光电探测装置方向排列的若干聚光镜依次投射直至投射到光电探测器即可，作为一个可实施的方式投射与被投射的反射镜、聚光镜、光电探测器之间位置关系满足光学系统的物像关系。示例性的，光电探测器设置于距离其最近的聚光镜的焦点或者近焦点处。

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。

Claims (9)

1.一种利用聚光组件提高分辨率的粒子计数传感器，其特征在于，包括壳体、含有用于发出光束的激光器的光源组件、用于驱动待测气流流通的气路组件、光陷阱、反射镜、聚光组件以及光电探测装置；所述光束与所述待测气流交叉形成光敏区，所述光敏区位于所述壳体内部，所述光束受待测气流中粒子激发发出散射光，所述光束经过所述光敏区后被所述光陷阱吸收；所述反射镜和所述光电探测装置分别设置在所述光敏区相对的两侧，所述聚光组件设置在所述光电探测装置和所述光敏区之间；部分所述散射光通过所述聚光组件被汇聚至所述光电探测装置，部分所述散射光被所述反射镜反射后形成反射光，所述反射光通过所述聚光组件被汇聚至所述光电探测装置。

2.如权利要求1所述的利用聚光组件提高分辨率的粒子计数传感器，其特征在于，所述聚光组件包括沿所述光敏区向所述光电探测装置方向排列的若干聚光镜，每个所述聚光镜对应接收相对靠近光敏区的前一个所述聚光镜汇聚的光。

3.如权利要求2所述的利用聚光组件提高分辨率的粒子计数传感器，其特征在于，所述聚光组件包括沿所述光敏区向所述光电探测装置方向排列的第一聚光镜和第二聚光镜。

4.如权利要求3所述的利用聚光组件提高分辨率的粒子计数传感器，其特征在于，所述聚光组件还包括聚光镜座、镜筒和衬套，所述聚光镜座与所述壳体结合安装，且所述壳体与所述聚光镜座对接位置具有出光孔，所述镜筒套设在所述聚光镜座内部，所述第一聚光镜和所述第二聚光镜分别设置于所述镜筒两端，所述聚光镜座远离所述壳体的一端套接于所述衬套。

5.如权利要求4所述的利用聚光组件提高分辨率的粒子计数传感器，其特征在于，所述光电探测装置包括光电管座和光电探测器，所述衬套远离所述壳体的一端具有凸出的阶梯孔，所述光电管座远离所述壳体的一端开设有安装孔，所述光电管座与所述衬套套接安装且所述安装孔套设于所述阶梯孔外缘，所述光电探测器经所述阶梯孔与所述衬套结合安装。

6.如权利要求1所述的利用聚光组件提高分辨率的粒子计数传感器，其特征在于，所述光源组件还包括镜座、激光套管、激光座，所述镜座与所述壳体结合安装，且所述壳体与所述镜座对接位置具有入光孔，所述激光套管与所述镜座套接，所述激光座安装在所述激光套管远离所述镜座的一端，所述激光器与所述激光座结合安装。

7.如权利要求6所述的利用聚光组件提高分辨率的粒子计数传感器，其特征在于，包括整形镜组，所述整形镜组设置在所述激光器和所述光敏区之间。

8.如权利要求6所述的利用聚光组件提高分辨率的粒子计数传感器，其特征在于，整形镜组包括两个透镜，两个所述透镜分别安装在所述镜座两端。

9.如权利要求1所述的利用聚光组件提高分辨率的粒子计数传感器，其特征在于，所述光陷阱包括陷阱壳和设置在所述陷阱壳内部的蜂窝体吸光结构，所述陷阱壳与所述壳体结合安装。