CN2689219Y - 手持式激光尘埃粒子计数器的光学传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种手持式激光尘埃粒子计数器的光学传感器，包括激光器、准直器、散射腔、采样气流通道和散射光收集机构，其特征在于：所述激光器为半导体激光二极管，所述准直器和散射腔之间设有柱面镜型扩束器，所述散射光收集机构包括球面共轭成象反射镜和半导体光敏接收管，其中所述球面共轭成象反射镜位于散射腔中相对于半导体光敏接收管的另一侧，并使得散射腔内的光敏区和半导体光敏接收管的感光面位于所述反射镜的反射共轭成象点处。本实用新型大大缩小了体积和重量，整套光学传感器的重量只有约0.06公斤，从而实现了尘埃粒子计数器的小型化和手持式，便于操作和携带；且系统信噪比高，功率低。

Description

手持式激光尘埃粒子计数器的光学传感器

                         技术领域

本实用新型涉及一种测试悬浮颗粒的浓度的装置，具体涉及一种用于检测洁净环境的尘埃粒子计数器，特别是其中的光学传感器。

                         背景技术

现有技术中，用于检测洁净环境的尘埃粒子计数器，通常采用光学传感器，其光源大都为溴钨灯和He-Ne激光器，接收部都为光电倍增管，样气通过光敏区时，其中的尘埃颗粒造成散射光，通过多组聚焦透镜会聚，由光电倍增管接收，这样就使光能量有了较大的损耗，也影响了传感器的信噪比。虽然人们对于其光源部分进行了改进，例如，在中国实用新型专利CN2234615Y中公开了一种便携式尘埃粒子计数器光学传感器，其采用半导体激光器为散射光源，与采用He-Ne激光器比较，可以减小体积和重量，然而，对传感器的信噪比并没有有效的提高，因而在该专利的技术方案中，仍采用光电倍增管作为接收器件，由于光电倍增管必须以高压供电，容易产生干扰，难以实现小型化，提高信噪比，且其体积大，功耗高，限制了尘埃粒子计数器的体积和重量的进一步缩小。

                         发明内容

本实用新型目的是提供一种体积小巧的激光尘埃粒子计数器的光学传感器，以实现尘埃粒子计数器的小型化。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种手持式激光尘埃粒子计数器的光学传感器，包括激光器、准直器、散射腔、采样气流通道和散射光收集机构，所述激光器为半导体激光二极管，所述准直器和散射腔之间设有柱面镜型扩束器，所述散射光收集机构包括球面共轭成象反射镜和半导体光敏接收管，其中所述球面共轭成象反射镜位于散射腔中相对于半导体光敏接收管的另一侧，并使得散射腔内的光敏区和半导体光敏接收管的感光面位于所述反射镜的反射共轭成象点处。

上述技术方案中，所述半导体光敏接收管之前设有杂散光消光挡圈。

进一步的技术方案，所述半导体光敏接收管的信号输出端直接与前置放大器连接。

为消除和遮挡成象点外的杂散光对系统的干扰和影响，可以在散射腔的后方设有杂散光消光器。

上述技术方案中，所述准直器由两组透镜组成，所述透镜组由调节机构定位。

本实用新型的散射光源采用了半导体激光管和一组透镜组成的半导体激光器，在激光打入散射腔中光敏区之前采用了一个方型柱面镜，扩束的光束通过孔型阑照射至散射腔的光敏区，样气的气流通道得到有效照射，保证了光敏区域光的均匀性和光功率，使集光反射镜更有效地将样气中的尘埃颗粒散射的光收集后反射直接成象于它的共轭成象点上，射入至半导体光敏管的光敏感窗上，经半导体光敏管的前置放大器将接收的脉冲电信号放大、甄别，再由微处理器将电信号分析处理，从而得到了所检测环境中的尘埃颗粒度的分布。

由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：

1.由于本实用新型采用半导体激光二极管作为传感器的光源，采用半导体光敏接收管接收散射光，因而大大缩小了体积和重量，整套光学传感器的重量只有约0.06公斤，为采用He-Ne激光器的光学传感器的1/50，从而实现了尘埃粒子计数器的小型化和手持式，便于操作和携带；

2.本实用新型采用可调的准直器与柱面镜型扩束器配合，将激光束扩束，保证了光敏区的激光均匀性和照度，提高了整个系统的信噪比；

3.由于采用了全半导体器件作为光源和信号接收，因而无需高电压供电，大幅降低了整机的功率，功率约为采用其他光源的1/20。

                         附图说明

附图1为本实用新型实施例一的光路结构示意图。

其中：[1]、半导体激光二极管；[2]、准直器；[3]、柱面镜型扩束器；[4]、散射腔；[5]、球面共轭成象反射镜；[6]、采样气流通道；[7]、光敏区；[8]、杂散光消光器；[9]、杂散光消光挡圈；[10]、半导体光敏接收管；[11]、前置放大器。

                       具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：

实施例一：参见附图1所示，一种手持式激光尘埃粒子计数器的光学传感器，包括激光器、准直器2、散射腔4、采样气流通道6和散射光收集机构，采样气流通道6穿过散射腔4，各部件组成的光路与采样气流通道6的交汇点构成了散射腔4内的光敏区7，所述激光器采用半导体激光二极管，波长为785毫米，功率为20毫瓦，所述准直器2由两组透镜组成，并由调节机构定位构成可调结构，所述准直器2和散射腔4之间设有柱面镜型扩束器3，所述散射光收集机构包括球面共轭成象反射镜5、杂散光消光挡圈9和半导体光敏接收管10，所述球面共轭成象反射镜5的反射面镀有针对激光器波长的光学增透膜，并位于散射腔4中相对于半导体光敏接收管10的另一侧，使得散射腔4内的光敏区7和半导体光敏接收管10的感光面位于所述反射镜的反射共轭成象点处，所述半导体光敏接收管10的信号输出端直接与前置放大器11连接，在散射腔4的后方还设有杂散光消光器8。

Claims (5)

1.一种手持式激光尘埃粒子计数器的光学传感器，包括激光器、准直器[2]、散射腔[4]、采样气流通道[6]和散射光收集机构，其特征在于：所述激光器为半导体激光二极管[1]，所述准直器[2]和散射腔[4]之间设有柱面镜型扩束器[3]，所述散射光收集机构包括球面共轭成象反射镜[5]和半导体光敏接收管[10]，其中所述球面共轭成象反射镜[5]位于散射腔[4]中相对于半导体光敏接收管[10]的另一侧，并使得散射腔[4]内的光敏区[7]和半导体光敏接收管[10]的感光面位于所述反射镜的反射共轭成象点处。

2.根据权利要求1所述的光学传感器，其特征在于：所述半导体光敏接收管[10]之前设有杂散光消光挡圈[9]。

3.根据权利要求2所述的光学传感器，其特征在于：所述半导体光敏接收管[10]的信号输出端直接与前置放大器[11]连接。

4.根据权利要求2所述的光学传感器，其特征在于：在散射腔的后方设有杂散光消光器[8]。

5.根据权利要求1所述的光学传感器，其特征在于：所述准直器[2]由两组透镜组成，所述透镜组由调节机构定位。