具有质量分离流体通道和风扇控制的粉尘传感器制造技术

技术编号:21175224 阅读:24 留言:0更新日期:2019-05-22 11:47
本发明专利技术公开了一种颗粒物(PM)传感器。所述传感器包括:限定流体流入通道、从所述流入通道开口并具有第一出口的第一流体通道分支、从所述流入通道开口并具有第二出口的第二流体通道分支以及位于所述第一流体通道分支与所述第二流体通道分支之间的流体端口的质量分离流体通路主体;位于所述第一出口和所述第二出口的下游的风扇;位于所述第一流体通道分支中的光电探测器;以及耦接到所述光电探测器的计算设备,所述计算设备具有处理器和存储指令的存储器,所述指令在由所述处理器执行时基于所述光电探测器的输出来确定所述第一流体通道分支中粒子的质量浓度。

Dust Sensor with Mass Separation Fluid Channel and Fan Control

The invention discloses a particulate matter (PM) sensor. The sensor includes: a first fluid channel branch with a first exit from the inflow channel opening, a second fluid channel branch with a second exit from the inflow channel opening, and a mass separation fluid path body of a fluid port between the first fluid channel branch and the second fluid channel branch; The downstream fan of the first exit and the second exit; the photodetector located in the first fluid channel branch; and the computing device coupled to the photodetector, which has a processor and a memory for storing instructions that, when executed by the processor, determine the first fluid channel branch based on the output of the photodetector. Mass concentration of medium particles.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有质量分离流体通道和风扇控制的粉尘传感器相关申请的交叉引用本申请要求美国专利申请序列号15/213,139(提交于2016年7月18日,名称为“DUSTSENSORWITHMASSSEPARATIONFLUIDCHANNELSANDFANCONTROL”(具有质量分离流体通道和风扇控制的粉尘传感器)),该美国专利申请以引用方式并入本文。关于联邦赞助研究或开发的声明不适用。缩微平片附件的引用不适用。
技术介绍
颗粒物传感器或粉尘传感器可用于确定空气的质量,例如,用于确定输入到空气净化器中和/或从空气净化器中输出的空气的质量。在一些工业化区域中,环境空气中可含有高浓度的具有不同尺寸的颗粒物。如果此类颗粒物的浓度足够高,则可能对人体健康造成损害。消费者可能希望购买并安装用于住宅的空气净化器,以改善在家中所呼吸的空气的质量。可能期望此类消费级空气净化器价格适中和尺寸紧凑。
技术实现思路
在一个实施方案中,公开了颗粒物(PM)传感器。该传感器包括:限定流体流入通道、从流入通道开口并具有第一出口的第一流体通道分支、从流入通道开口并具有第二出口的第二流体通道分支以及位于第一流体通道分支与第二流体通道分支之间的流体端口的质量分离流体通路主体;定位在第一出口和第二出口的下游的风扇;定位在第一流体通道分支中的光电探测器;以及耦接到光电探测器的计算设备,其中计算设备具有处理器和存储指令的存储器,该指令在由处理器执行时基于光电探测器的输出来确定第一流体通道分支中颗粒的质量浓度。在另一个实施方案中,公开了颗粒物(PM)传感器。该颗粒物传感器包括:限定流体流入通道、从流入通道开口并具有第一出口的第一流体通道分支以及从流入通道开口并具有第二出口的第二流体通道分支的质量分离流体通路主体;定位在第一出口的下游的风扇;定位在第二出口的下游的可调速风扇;定位在第一流体通道分支中的光电探测器;以及耦接到光电探测器的计算设备,其中计算设备具有处理器和存储指令的存储器,该指令在由处理器执行时,基于存储在存储器中的风扇速度参数来控制可调速风扇的速度,并且基于光电探测器的输出来确定第一流体通道分支中颗粒的质量浓度。在又一个实施方案中,公开了颗粒物(PM)传感器。该颗粒物传感器包括:限定流体流入通道、从流入通道开口并具有第一出口的第一流体通道分支、从流入通道开口并具有第二出口的第二流体通道分支以及位于第一流体通道分支和第二流体通道分支之间的流体端口的质量分离流体通路主体;定位在第一出口和第二出口的下游的风扇;激光二极管;定位在第一流体通道分支中的光电探测器;以及耦接到光电探测器的计算设备,该计算设备具有处理器和存储指令的存储器,该指令在由处理器执行时,基于光电探测器的输出来确定第一流体通道分支中颗粒的质量浓度,其中光电探测器的输出基于检测由激光二极管发射且由存在于流动通过第一流体通道分支的流体中的粉尘颗粒散射的光。根据以下具体实施方式并结合附图和权利要求,将更清楚地理解这些特征和其他特征。附图说明为了更完整地理解本公开,现在结合附图和具体实施方式参考以下简要描述,其中类似的参考标号表示类似的部件。图1是根据本公开的实施方案的粉尘传感器的图示。图2是根据本公开的实施方案的方法的流程图。图3是根据本公开的实施方案的另一个粉尘传感器的图解。图4是根据本公开的实施方案的又一个粉尘传感器的图解。具体实施方式本文描述了用于感测颗粒物的系统、方法和设备。例如,一个或多个实施方案包括具有处理器和存储指令的存储器的计算设备,该指令在由处理器执行时使得处理器:在特定时间段内从光电探测器接收多个第一电信号,该多个第一电信号与多个第一颗粒相关联,其中多个第一信号中的每一个均具有相应的幅度;将该多个第一信号分类成多个幅度水平;确定与每个幅度水平相关联的信号的相应量;确定多个第一信号的平均总和;使用该平均总和来执行校准;在校准之后的时间段内从光电探测器接收多个第二电信号,该多个第二电信号与多个第二颗粒相关联;并且基于多个第二电信号确定多个第二颗粒的质量浓度。颗粒物(有时在本文中称为“粉尘”)是可为空气中固体和/或液滴的混合物的颗粒污染。一些颗粒可直接来源于特定来源,而另一些颗粒则经由大气中的复杂化学反应形成。颗粒物可具有各种范围的尺寸,包括粗粉尘颗粒和/或细颗粒。例如,直径小于或等于10微米的颗粒是可进入肺部的小颗粒,其可能导致严重的健康问题。直径小于2.5微米的颗粒(PM2.5)可被分类为“细”颗粒并且可构成最大的健康威胁。根据本公开的粉尘传感器可改善检测细颗粒物(例如,PM2.5)的准确性和/或性能,同时提供有意义的空气质量和/或空气污染水平的数字显示。本公开的实施方案可以提供高于基于LED的传感器的准确度、稳定性和/或一致性。另外,本文的实施方案可比先前基于激光的传感器的成本更低。本公开的实施方案可使用颗粒物2.5(PM2.5)读数来提供质量浓度读数。也就是说,空气质量和/或空气污染可被计算为细颗粒的质量浓度。例如,可通过数字显示来提供质量浓度、空气质量和/或污染。本公开的实施方案可包括激光二极管、光电探测器、空气流体通路和用于气流控制的风扇。可使用激光器而非LED,因为激光可呈现出增大的会聚性和/或光强度。因此,粉尘颗粒散射的光在给定观测时间段内可以是多个脉冲的形式,而LED设计仅可在观测时间段内接收光信号的包络,光信号的包络对空气中颗粒的量的指示性不那么强。本文的实施方案可包括设备诸如控制器和/或计算设备,其接收脉冲并且将脉冲中包含的信息转换为质量浓度,以供数字显示。本公开教导了,采用质量分离流体通路来将细颗粒至少部分地分离到第一流体通道中并且将大颗粒至少部分地分离到第二流体通道中,并且执行对第一流体通道中颗粒物(即,分离的细颗粒)浓度的确定。这可通过将第一流体通道布置成垂直地定位在第二流体通道上方来实现,由此较大颗粒可从流体流中沉淀出来并且随第二较低流体通道流动,同时较细颗粒保持悬浮并随第一较上流体通道流动。第二流体通道可以设置为向下远离第一流体通道偏离的分支,并且第一流体通道可以设置为无分枝流入通道的路径的延续。提供第二流体通道与第一流体通道之间的连通的流体端口可以设置在分叉部或分支的下游,并且可以促使偶然进入第二流体通道的细颗粒中的一些上升以重新进入第一流体通道,从而提供对流入空气中颗粒物浓度的更准确确定。在另选的配置中,质量分离流体通路可以包括从单个流入通道分叉的第一流体通道和第二流体通道。第一流体通道由第一风扇排气,第二流体通道由第二风扇排气,其中第二风扇是可调速风扇,其速度由计算设备基于读取存储在存储器中的风扇速度参数来调整。第二风扇的速度可以适应于相对于分离到第一流体通道中的颗粒的尺寸与分离到第二流体通道中的颗粒的尺寸的比的质量分离阈值。该另选方案可以提供若干优点,包括允许在具有不同指定颗粒尺寸测量能力的不同系统中使用相同的制造组件。该另选方案在粉尘传感器取向上灵活多变。例如,该另选方案可以不取决于第一通道和第二通道的垂直对齐,因为质量分离至少部分地取决于第二风扇的速度,与重力的取向无关。在以下具体实施方式中,参考形成其一部分的附图。附图以举例说明的方式示出了可以实践本公开的一个或多个实施方案的方式。这些实施方案被描述得足够详细,以使得本领域普通技本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种颗粒物(PM)传感器(120),包括:限定流体流入通道(124)、从所述流入通道(124)开口并具有第一出口(132)的第一流体通道分支(126)、从所述流入通道(124)开口并具有第二出口(134)的第二流体通道分支(128)以及位于所述第一流体通道分支(126)与所述第二流体通道分支(128)之间的流体端口(130)的质量分离流体通路主体(122);定位在所述第一出口(132)和所述第二出口(134)的下游的风扇(140);定位在所述第一流体通道分支(126)中的光电探测器(138);以及耦接到所述光电探测器(138)的计算设备(142),所述计算设备具有处理器(146)和存储指令的存储器(144),所述指令在由所述处理器(146)执行时基于所述光电探测器(138)的输出来确定所述第一流体通道分支(126)中颗粒的质量浓度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.07.18 US 15/213,1391.一种颗粒物(PM)传感器(120),包括:限定流体流入通道(124)、从所述流入通道(124)开口并具有第一出口(132)的第一流体通道分支(126)、从所述流入通道(124)开口并具有第二出口(134)的第二流体通道分支(128)以及位于所述第一流体通道分支(126)与所述第二流体通道分支(128)之间的流体端口(130)的质量分离流体通路主体(122);定位在所述第一出口(132)和所述第二出口(134)的下游的风扇(140);定位在所述第一流体通道分支(126)中的光电探测器(138);以及耦接到所述光电探测器(138)的计算设备(142),所述计算设备具有处理器(146)和存储指令的存储器(144),所述指令在由所述处理器(146)执行时基于所述光电探测器(138)的输出来确定所述第一流体通道分支(126)中颗粒的质量浓度。2.根据权利要求1所述的颗粒物传感器,还包括光源。3.根据权利要求2所述的颗粒物传感器,其中所述光源为激光二极管(136)。4.根据权利要求1所述的颗粒物传感器,其中所述第一流体通道分支(126)延续所述流体流入通道(124)的所述路径。5.根据权利要求4所述的颗粒物传感器,其中所述第二流体通道分支(128)偏离所述流体流入通道(124)。6.根据权利要求1所述的颗粒物传感器,其中所述光电探测器(138)定位在所述第一流体通道分支(126)中所述流体端口的下游。7.根据权利要求1所述的颗粒物传感器,其中所述光电探测器(138)被配置为检测所述第一流体通道分支(126)中流体流中的颗粒物所散射的光。8.根据权利要求1所述的颗粒物传感器,其中所述质量分离流体通路主体(122)的尺寸小于约3cm×3cm×1.5cm。9.根据权利要求1所述的颗粒物传感器,其中所述传感器(120)为粉尘传感器。10.一种颗粒物(PM)传感器(150),包括:限定流体流入通道(154)、从所述流入通道开口并具有第一出口(162)的第一流体通道分支(156)以及从所述流入通道(154)开口并具有第二出口(164)的第二流体通道分支(158)的质量分离流体通路主体(152);定位在所述第一出口(162)的下游的风扇...

【专利技术属性】
技术研发人员:阳水平凯文·蔡黄凯
申请(专利权)人:霍尼韦尔国际公司
类型:发明
国别省市:美国,US

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