基于光通量比值的颗粒物分类和浓度检测传感器及方法技术

本发明专利技术公开一种基于光通量比值的颗粒物分类和浓度检测传感器及方法。传感器包括：颗粒采样单元、颗粒检测单元和信号处理单元。颗粒采样单元将大气中的颗粒抽入颗粒检测单元，受到半导体激光器的照射，在40°和55°两个角度上颗粒群的散射光被两个双凸透镜收集随后分别汇集到两个硅光二极管上，随后光信号被转换成电信号，通过信号处理单元得到所需的电压信号，随后40°与55°硅光二极管的电压信号比值用于计算颗粒群的质量平均粒径，颗粒群的质量平均粒径既可用于校准硅光二极管的电压信号所对应的颗粒物质量浓度，又可用于判断此时室内的主要污染源类型。本发明专利技术具有结构简单、可分辨颗粒物类型、不受颗粒物粒径变化影响等特点。

Particle classification and concentration detection sensor and method based on luminous flux ratio

The invention discloses a particle classification and concentration detection sensor based on luminous flux ratio and a method thereof. The sensor comprises a particle sampling unit, a particle detection unit and a signal processing unit. Particle sampling unit of atmospheric particles pumped into the particle detection unit by semiconductor laser irradiation, the particle group scattering light is two lenticular then collected two collection of silicon photodiode in two angle 40 degrees and 55 degrees, then the optical signal is converted into an electrical signal, voltage signal required by the signal processing unit, then the voltage signal ratio of 40 DEG and 55 DEG silicon photodiode is used to calculate the particle weight average particle size, particle weight average particle size can be used for particulate mass concentration corresponding to the voltage signal calibration of silicon photodiode, and can be used to determine the main pollution sources at this time indoor type. The invention has the characteristics of simple structure, distinguishable particle type and no influence of particle size change.

【技术实现步骤摘要】
基于光通量比值的颗粒物分类和浓度检测传感器及方法
本专利技术涉及室内细颗粒物质量浓度的测量
，特别是涉及一种基于两个角度光通量比值的室内颗粒物分类和浓度检测传感器。
技术介绍
根据国内外资料统计，日常生活中人们约80％的时间是呆在室内的，因此室内空气污染在人体健康影响方面占据极其重要的位置。常见室内空气污染物包括二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳、甲醛以及细颗粒物(空气动力学粒径小于等于2.5um的颗粒)。在这些污染物中，细颗粒物的快速检测技术虽然已经存在很长时间，但是其性能一直未能很好的满足用户的实际使用需求。细颗粒物的质量浓度是评价室内空气质量好坏的重要参数之一，现有的快速检测室内细颗粒的质量浓度分方法包括：石英晶体微天平(QCM)方法、固态装配型谐振器(SMR)方法、光散射法等。其中，石英晶体微天平方法是利用石英晶体的逆压电效应，石英晶体在交变电场下会产生一定频率的振动，这种振动的频率与晶体的质量有关，若晶体表面有物质吸附，质量的改变会使振动频率发生改变，产生频移，这种方法原理简单，但是需要定期清除传感器表面的颗粒物，因此未大规模应用于实际生产生活中，同时基于此方法的传感器精度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于光通量比值的颗粒物分类和浓度检测传感器，其特征在于，包括：气泵、PM2.5撞击器、检测壳、激光器、双凸透镜、硅光二极管、信号调理电路、数据采集卡和主机设备；检测壳用于安装和固定激光器、双凸透镜以及硅光二极管，在检测壳的左侧安装有激光器，在检测壳的顶部开孔并通过气管依次与气泵和PM2.5撞击器相连，在检测壳的右侧装有光陷阱，以减小检测壳内激光的反射强度，在检测壳中激光器与光陷阱连线逆时针旋转40°方向上依次安装有双凸透镜1和第一硅光二极管，在检测壳中激光器与光陷阱连线顺时针旋转55°方向上依次安装有双凸透镜2和第二硅光二极管；所述的激光器产生的激光束照射于所述气管的出气口，且出气口的颗粒...

【技术特征摘要】
1.一种基于光通量比值的颗粒物分类和浓度检测传感器，其特征在于，包括：气泵、PM2.5撞击器、检测壳、激光器、双凸透镜、硅光二极管、信号调理电路、数据采集卡和主机设备；检测壳用于安装和固定激光器、双凸透镜以及硅光二极管，在检测壳的左侧安装有激光器，在检测壳的顶部开孔并通过气管依次与气泵和PM2.5撞击器相连，在检测壳的右侧装有光陷阱，以减小检测壳内激光的反射强度，在检测壳中激光器与光陷阱连线逆时针旋转40°方向上依次安装有双凸透镜1和第一硅光二极管，在检测壳中激光器与光陷阱连线顺时针旋转55°方向上依次安装有双凸透镜2和第二硅光二极管；所述的激光器产生的激光束照射于所述气管的出气口，且出气口的颗粒物受到激光束照射产生的散射光被第一硅光二极管和第二硅光二极管接收；所述的第一硅光二极管和第二硅光二极管分别依次连接信号调理电路、数据采集卡和主机设备。2.如权利要求1所述的检测传感器，其特征在于，所述的信号调理电路由芯片LMP7721实现，硅光二极管输出电流信号引脚与LMP7721芯片的IN-引脚连接，硅光二极管另一个引脚接地并与LMP7721芯片的IN+引脚相连，LMP7721芯片的IN-引脚连接一个100...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵文佳，张宏建，周洪亮，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33