在无风扇粉尘传感器中利用上升气流制造技术

本发明专利技术提供的实施方案涉及在颗粒物传感器内提供气流的系统和方法。颗粒物传感器可包括：风道；被构造成使光穿过风道的光源；连接到光源的延伸件，该延伸件被构造成用于耗散由光源产生的热能并且产生进入风道的气流的上升气流；位于风道中的光电探测器；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用于存储指令的存储器，这些指令在由处理器执行时基于光电探测器的输出来确定风道中颗粒的质量浓度。

Using updraft in fanless dust sensor

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】在无风扇粉尘传感器中利用上升气流相关申请的交叉引用本申请要求KevinCai等人提交于2017年1月3日的名称为“UTILIZINGUPDRAFTFLOWTNAFAN-LESSDUSTSENSOR”(在无风扇粉尘传感器中利用上升气流)的美国专利申请序列号15/397,527的优先权，该美国专利申请以引用方式并入本文，就如同将其全文复制在此一样。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
在实施方案中，颗粒物传感器可包括：风道；光源；连接到光源的延伸件，该延伸件被构造成用于耗散由光源产生的热能并且被构造成用于产生进入风道的气流的上升气流；位于风道中的光电探测器；和耦接到光电探测器的计算设备，该计算设备具有处理器和用于存储指令的存储器，这些指令在由处理器执行时基于光电探测器的输出来确定风道中颗粒的质量浓度。在实施方案中，一种确定环境内颗粒物浓度的方法可包括：允许环境空气进入颗粒物传感器；为颗粒物传感器内的光源供电；经由连接到光源的延伸件耗散来自光源的热量；经由上升到风道中的耗散热量，产生进入颗粒物传感器内风道的上升气流；引导光源穿过风道；由光电探测器检测被风道中的颗粒物散射的光；并且基于光电探测器的输出确定风道中颗粒的质量浓度。在实施方案中，颗粒物传感器可包括：风道；激光二极管；连接到激光二极管的延伸件，该延伸件位于风道的入口附近并且被构造成用于产生进入风道的气流的上升气流；位于风道中的光电探测器；和连接到光电探测器的计算设备，该计算设备具有处理器和用于存储指令的存储器，这些指令在由处理器执行时基于光电探测器的输出来确定风道中颗粒的质量浓度。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，其中类似的附图标号表示类似的部分。图1示出了根据本公开的实施方案的颗粒物传感器的示意图。图2示出了根据本公开的实施方案的颗粒物传感器内的风道的示意图。具体实施方式首先应当理解，尽管以下示出了一个或多个实施方案的示例性实施方式，但是可以使用任何数量的技术(无论是当前己知的还是尚不存在的技术)来实现所公开的系统和方法。本公开决不应当限于下文所示的示例性实施方式、附图和技术，而是可以在所附权利要求书的范围以及其等同物的全部范围内进行修改。以下简短术语定义应适用于整个申请文件：术语“包括”意指包括但不限于，并且应以在专利上下文中通常使用的方式加以解释；短语“在一个实施方案中”、“根据一个实施方案”等一般意指跟在该短语后的特定特征、结构或特性可包括在本专利技术的至少一个实施方案中，并且可包括在本专利技术的不止一个实施方案中(重要的是，这类短语不一定是指相同的实施方案)；如果说明书将某物描述为“示例性的”或“示例”，则应当理解为是指非排他性的示例；术语“约”或“大约”等在与数字一起使用时，可意指具体数字，或另选地，如本领域技术人员所理解的接近该具体数字的范围；并且如果说明书陈述了部件或特征“可以”、“能够”、“能”、“应当”、“将”、“优选地”、“有可能地”、“通常”、“任选地”、“例如”、“经常”或“可能”(或其他此类词语)被包括或具有特性，则特定部件或特征不是必须被包括或具有该特性。这种部件或特征可任选地包括在一些实施方案中，或可排除在外。本公开的实施方案包括用于在颗粒物(或粉尘)传感器中提供气流的系统和方法。典型的粉尘传感器可使用风扇在传感器内产生气流，从而提供良好的准确性、一致性和相当可接受的制造成本。然而，需要移除传感器内的风扇以消除由风扇产生的噪音并延长传感器的使用寿命。此外，从成本的角度来看，移除风扇部件可能降低物料清单(BOM)成本(约30％)。提供无风扇粉尘传感器的挑战在于，小颗粒物检测系统失去良好管理的空气引入机构(即，风扇)来提供穿过检测区域的恒定气流，因此对空气中的移动颗粒造成不良统计效果。本专利技术的实施方案提供一种无风扇粉尘传感器，其包括基于热能的耗散在传感器内产生气流的方法。本专利技术所公开的实施方案可提供气流而不显著增加成本或影响传感器的性能。本公开提出一种使用热源在粉尘传感器内产生主动气流的新方法。热源附近的空气在加热后趋于上升，由于显著的温差而在有限的空间中形成上升气流(被称为对流)。利用这种主动流控制，空气中的颗粒可有序地进入检测区域，其中光束穿过检测区，并且由撞击光束的颗粒所引起的散射光信号可由光电探测器接收。由热源产生的通过检测区域的有序气流可确保在传感器中不使用风扇的情况下得到可接受的采样效果。可使用的一种可能热量(或热能)来源是传感器中的光源。在一些传感器中，光源可包括激光模块(或激光二极管)。激光模块可包括附接到激光二极管的铜外壳的延伸金属片，该延伸件可被构造成用于耗散由激光二极管产生的热量。当激光二极管通电一定时间量后，延伸件的温度可升高至约45℃。金属延伸件也可用作额外的散热器以帮助冷却激光二极管。传感器外壳可包括精心设计的风道或流体通道，以引导传感器内的气流。传感器外壳的一侧处的弯曲入口可允许环境空气进入传感器，而弯曲或角度则吸引较大的颗粒或粉尘。风道顶部处的弯曲出口可防止颗粒再次落回到激光束中。另外，风道的高度经过精心设计以确保大部分颗粒离开传感器外壳。另外，入口和出口中的弯曲或角度可防止来自光源的任何光逸出传感器的内部。风道可包括两个小孔，以便光束无任何阻碍地正交穿过风道。板载微处理器可监控(延伸件的)热源温度和环境温度。已知风道的尺寸和材料时，可使用温差来确定风道内的气流速度。微处理器可依据温差和预设速度来计算当前气流速度，然后可基于一种或多种算法来计算气流中颗粒物的正确质量浓度。由于传感器内不需要风扇，因此可完全消除来自风扇的机械噪音。另外，通过移除风扇而移除故障点，从而改善传感器的寿命。图1示出了包括激光二极管120的示例性颗粒物传感器100。激光二极管120可包括延伸件122，其中延伸件122可包括延伸的金属杆、板或附接到激光二极管120的外壳的其他导热元件。延伸件122可被构造成用于传导来自激光二极管120的热量，以将由激光二极管120产生的热能从激光二极管120耗散出去。延伸件122可包括导热材料，诸如热连接到激光二极管120的金属外壳的金属材料、导热聚合物等。延伸件122可定位在传感器100的外壳102内的风道108的开口附近。开口附近的延伸件122的形状可为能够将热能从延伸件122热传递到空气的任何合适形状。在一些实施方案中，延伸件122可为杆或板或一系列杆或板的形状。在一些实施方案中，延伸件122可为在风道108的开口附近具有开放或闭合的通道流的翅片形式。虽然示出为位于风道108的开口处或附近，但取决于管道108的形状，延伸件122可位于通道内或甚至风道108的出口内，以提供类似的气流模式和体积流量。风道108可被成形为适于引导外壳102内的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种颗粒物传感器(100)，包括：风道(108)；光源(120)；延伸件(122)，所述延伸件连接到所述光源(120)，所述延伸件被构造成用于耗散由所述光源(120)产生的热能并且被构造成用于产生进入所述风道(108)的气流的上升气流；光电探测器(114)，所述光电探测器位于所述风道(108)中；和计算设备(112)，所述计算设备耦接到所述光电探测器(114)，所述计算设备具有处理器(113)和用于存储指令的存储器(111)，所述指令在由所述处理器(113)执行时基于所述光电探测器(114)的输出来确定所述风道(108)中颗粒的质量浓度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.01.03 US 15/397,5271.一种颗粒物传感器(100)，包括：风道(108)；光源(120)；延伸件(122)，所述延伸件连接到所述光源(120)，所述延伸件被构造成用于耗散由所述光源(120)产生的热能并且被构造成用于产生进入所述风道(108)的气流的上升气流；光电探测器(114)，所述光电探测器位于所述风道(108)中；和计算设备(112)，所述计算设备耦接到所述光电探测器(114)，所述计算设备具有处理器(113)和用于存储指令的存储器(111)，所述指令在由所述处理器(113)执行时基于所述光电探测器(114)的输出来确定所述风道(108)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(100)，其中所述光源(120)为激光二极管。3.根据权利要求1所述的颗粒物传感器(100)，其中所述延伸件(122)的至少一部分位于所述风道(108)的入口附近。4.根据权利要求3所述的颗粒物传感器(100)，其中所述光电探测器(114)位于所述风道(108)的所述入口的下游。5.根据权利要求1所述的颗粒物传感器(100)，其中所述光电探测器(114)被构造成用于检测被所述风道(108)中的所述气流中的颗粒物散射的光。6.根据权利要求1所述的颗粒物传感器(100)，...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·蔡，欧洋·阳，安娜·刘，
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