CN219870874U - 一种高信噪比的尘埃粒子计数器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及尘埃粒子计数器技术领域，具体为一种高信噪比的尘埃粒子计数器，包括气室、激光光源、非球面透镜、球面反射镜、光电探测器、光陷阱，在激光光源发出的光束前进的方向上依次设有非球面透镜、光陷阱，与所述激光光源发出的光束前进方向垂直的方向上设有球面反射镜、光电探测器，所述光陷阱、球面反射镜、光电探测器均固定在气室上，进入气室的采样气流在球面反射镜和光电探测器之间形成光敏区，在现有技术基础上，本实用新型作出如下改进，所述计数器还包括四分之一波片和偏振片，所述四分之一波片设置在光敏区与球面反射镜之间，所述偏振片设置在光电探测器接收光信号一侧。能够减少进入到光电探测器的杂散光，提高信噪比。

Description

一种高信噪比的尘埃粒子计数器

技术领域

本实用新型涉及粒子技术器技术领域，具体为一种高信噪比的尘埃粒子计数器。

背景技术

激光尘埃粒子计数器是食、药品等洁净厂房环境中尘埃粒子数目浓度及粒径大小监测的重要仪器，它是根据米氏散射的原理设计而成。其构成通常包括光学系统，气路系统和信号处理电路系统三大块，光学系统则由激光照明模块、散射光收集模块和消光模块组成；而气路系统通常是由进气采样管和出气管构成；信号处理电路系统是由前置放大电路和主控板控制电路两大模块组成。工作时，气泵开启，气流稳定地流过光敏区，当粒子穿越光敏区时，激光入射粒子产生散射光，一定角度范围的粒子散射光由球面反射镜收集到正上方的光电二极管上，再经过光电转换，将散射光信号转换成电信号，再通过前置放大器进行小信号放大，然后送入到后续的主控板电路进行分析处理，经过电路比较、甄别后得到不同粒径档的粒子数。

由于激光并不是严格的平行光，并且在传播方向之外也存在杂散光，传感器的消光结构也无法完全消除激光的反射光，因此，传感器的光电探测器会接收到杂散光，对尘埃粒子的散射光造成干扰，严重影响到小粒径粒子的测量。

申请号：201010107797.7，名称为大流量全半导体尘埃粒子计数器的光学传感器的专利提供了一种采用半导体激光器作为光源，利用光散射法检测尘埃粒子的方法。该方法存在杂散光信号大的情况，无法检测小粒径粒子的微弱信号，只能检测大于0.3微米的尘埃粒子。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种高信噪比的尘埃粒子计数器，以解决现有国内尘埃粒子计数器只能检测大于0.3微米的尘埃粒子的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种高信噪比的尘埃粒子计数器，包括气室、激光光源、非球面透镜、球面反射镜、光电探测器、光陷阱，在激光光源发出的光束前进的方向上依次设有非球面透镜、光陷阱，与所述激光光源发出的光束前进方向垂直的方向上设有球面反射镜、光电探测器，所述光陷阱、球面反射镜、光电探测器均固定在气室上，进入气室的采样气流在球面反射镜和光电探测器之间形成光敏区，在现有技术的基础上，本实用新型进一步作出如下改进：还包括四分之一波片和偏振片，所述四分之一波片设置在光敏区与球面反射镜之间，所述偏振片设置在光电探测器接收光信号一侧。

优选的，所述气室上固定有进气嘴和出气嘴，所述采样气流从进气嘴进入气室内部，从出气嘴流出气室。

优选的，所述进气嘴位于气室内的部分连接扁喷嘴。

优选的，还包括消光管，所述消光管固定在气室上，激光光源发出的光束首先经过非球面透镜，然后经过消光管再进入气室内。

优选的，所述四分之一波片贴合在球面反射镜上。

优选的，所述四分之一波片固定在气室的凸台和球面反射镜之间。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型尘埃粒子计数器能够极大的提高信噪比，提高尘埃粒子计数器的性能。

附图说明

图1为本实用新型高信噪比的尘埃粒子计数器的结构图；

图2为本实用新型高信噪比的尘埃粒子计数器的气路结构图。

附图标记说明：

气室1、激光光源2、非球面透镜3、消光管4、光陷阱5、球面反射镜6、光电探测器7、进气嘴8、出气嘴9、扁喷嘴10、四分之一波片11、偏振片12、光敏区100、凸台101。

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。

请参阅图1至图2，本实用新型提供一种技术方案：

一种高信噪比的尘埃粒子计数器，包括气室1、激光光源2、非球面透镜3、消光管4、光陷阱5、球面反射镜6、光电探测器7，在激光光源2发出的光束前进的方向上依次设有非球面透镜2、消光管4、光陷阱5，与所述激光光源2发出的光束前进方向垂直的方向上设有球面反射镜6、光电探测器7，所述消光管4、光陷阱5、球面反射镜6、光电探测器7均固定在气室1上，所述气室1上固定有进气嘴8和出气嘴9，所述进气嘴8位于气室1内的部分连接扁喷嘴10。采样气流从进气嘴8、扁喷嘴10进入气室1内部，激光光源2发出的光束与采样气流形成光敏区100，该光敏区100位于球面反射镜6和光电探测器7之间，进入气室1的采样气流从出气嘴9流出气室1，本实施例进一步创新在于：还包括四分之一波片11和偏振片12，本实施例的气室1分为了上、下两部分，所述球面反射镜6固定在气室1的上部，且气室1的上部设有凸台101，所述四分之一波片11的边沿固定在凸台101和球面反射镜6之间，所述光电探测器7固定在气室1的下部，而偏振片12设置在光电探测器7接收光信号一侧。所述四分之一波片11还可以通过做成曲面然后贴合在球面反射镜6上进行固定。

从激光光源2发出的激光束经过非球面透镜3整形后经过消光管4进入到气室1，与扁喷嘴10喷出的采样气流相交后进入到光陷阱5，被光陷阱5吸收。其中，消光管4能够消除激光光源2发出的杂散光。当采样气流中的尘埃粒子进入到光敏区时，会发生散射现象，产生的散射光向各个方向射出。

在气室1中设置有球面反射镜6，能够将尘埃粒子发出的散射光汇聚到光电探测器7上，光电探测器7产生的光电信号大小与散射光的强度成正比。同时，由于激光束不可避免的包含有杂散光，光陷阱5也不可能完全吸收入射的激光能量，因此气室1中会有杂散光无规律的反射，虽然气室1内壁经过消光发黑处理，仍然会有一定量的杂散光能够到达光电探测器7，形成一定的光电信号。由于尘埃粒子越小，散射光强度越弱，散射光强大约和尘埃粒子粒径的6次方成正比，因此在尘埃粒径较小时，散射光信号会淹没在杂散光信号中无法检出，严重影响了小粒径粒子的探测。

本实施例在球面反射镜6和光敏区100之间增加了一个四分之一波片11，激光本身为偏振光，该四分之一波片11的快轴方向与激光的偏振方向呈45度角。同时，在光电探测器7与光敏区100之间增加了一个偏振片12，该偏振片12的偏振方向与激光的偏振方向垂直。由于激光经过反射时，如果反射面与激光偏振面平行或垂直，则偏振方向不变，如果反射面与偏振面有其他夹角时，则偏振方向会大部分保持原状，但是会产生小部分其他方向的偏振光。因此，散射光的偏振方向大部分与入射激光相同。而偏振片12的振动方向和激光相同，因此杂散光大部分无法通过偏振片12到达光电探测器7。而被球面反射镜6反射的光线，会在进入球面反射镜6和反射出球面反射镜6时一共2次通过了四分之一波片11，从而使得光的偏振方向偏转90°，变为与原来偏振方向垂直，从而能够通过偏振片12进入到光电探测器7，由于杂散光的偏振方向主要集中在原偏振面，因此偏振片12能够消除掉50％以上杂散光，从而提高了信噪比。为了提高激光发出光的线偏振性，可以在激光出射前增加一个偏振镜，也可以在激光出射前增加柱面镜或其他光学部件对光束进行整形以使光敏区100的光斑形状符合要求。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神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所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种高信噪比的尘埃粒子计数器，包括气室、激光光源、非球面透镜、球面反射镜、光电探测器、光陷阱，在激光光源发出的光束前进的方向上依次设有非球面透镜、光陷阱，与所述激光光源发出的光束前进方向垂直的方向上设有球面反射镜、光电探测器，所述光陷阱、球面反射镜、光电探测器均固定在气室上，进入气室的采样气流在球面反射镜和光电探测器之间形成光敏区，其特征在于：还包括四分之一波片和偏振片，所述四分之一波片设置在光敏区与球面反射镜之间，所述偏振片设置在光电探测器接收光信号一侧。

2.根据权利要求1所述的高信噪比的尘埃粒子计数器，其特征在于：所述气室上固定有进气嘴和出气嘴，所述采样气流从进气嘴进入气室内部，从出气嘴流出气室。

3.根据权利要求2所述的高信噪比的尘埃粒子计数器，其特征在于：所述进气嘴位于气室内的部分连接扁喷嘴。

4.根据权利要求1所述的高信噪比的尘埃粒子计数器，其特征在于：还包括消光管，所述消光管固定在气室上，激光光源发出的光束首先经过非球面透镜，然后经过消光管再进入气室内。

5.根据权利要求1所述的高信噪比的尘埃粒子计数器，其特征在于：所述四分之一波片贴合在球面反射镜上。

6.根据权利要求1所述的高信噪比的尘埃粒子计数器，其特征在于：所述四分之一波片固定在气室的凸台和球面反射镜之间。