颗粒物传感器制造技术

一种颗粒物传感器模块包括安装在基板上的光源和光检测器。壳体附接到基板，并且包括在基板上堆叠地彼此附接的第一部分和第二部分，使得第一部分设置在基板和第二部分之间。第一部分和第二部分组合限定光反射室、流体流动导管、颗粒‑光相互作用室和光阱室。第一部分具有第一孔，由光源发射的光可以通过该第一孔到达光反射室内的反射表面。反射表面被配置成将光朝向颗粒‑光相互作用室反射，在颗粒‑光相互作用室处光可以与在流体流动导管中流动的流体中的颗粒相互作用。第一部分具有第二孔，由于与一个或多个颗粒的相互作用而在颗粒‑光相互作用室中散射的光可以通过该第二孔以被检测器感测。流体流动导管包括流体入口部分，该流体入口部分具有直接耦合到颗粒‑光相互作用室的端部。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】颗粒物传感器相关申请的交叉引用本申请要求2018年8月21日提交的美国临时专利申请62/720,492号的优先权权益，其全部内容通过引用合并于此。本申请通过引用合并了以下申请：2017年12月15日提交的美国临时专利申请第62/599,138号；2017年12月15日提交的美国临时专利申请第62/599,156号；和2017年12月15日提交的美国临时专利申请号62/599,168号。
本公开涉及颗粒物传感器。
技术介绍
例如，不同形式的燃烧、化学过程或机械磨损会产生空气中的颗粒物。颗粒的大小在很大范围内变化，一些颗粒在静止的空气中快速沉降，而较小的颗粒可能会保持悬浮更长时间。接触颗粒物会对人体健康有害。此外，一些颗粒充当磨料或污染物，并会干扰设备的性能。一些用于测量空气中颗粒物的存在、数量和/或大小的技术依赖于光学技术，在该技术中，用光学信号照射颗粒，并检测由颗粒散射的光。
技术实现思路
本公开描述了基于感测由颗粒物散射的光来操作的颗粒物传感器模块。紧凑型颗粒物传感器模块通常需要能够分析所有或至少大部分泵送流体；否则，要计数的可用颗粒数和/或要分类的颗粒尺寸可能太小，以致无法在合理的测量时间内确定。在一些实施方式中，本公开中描述的模块可以通过将待测量的流体聚焦到其中发生与光的相互作用的小区域中来实现这种期望的结果。在一个方面，例如，颗粒物传感器模块包括安装在基板上的光源和光检测器。壳体附接到基板，并且包括在基板上堆叠地彼此附接的第一部分和第二部分，使得第一部分设置在基板和第二部分之间。第一部分和第二部分组合限定光反射室、流体流动导管、颗粒-光相互作用室和光阱室。第一部分具有第一孔，由光源发射的光可以通过该第一孔到达光反射室内的反射表面。反射表面被配置成将光朝向颗粒-光相互作用室反射，在颗粒-光相互作用室处光可以与在流体流动导管中流动的流体中的颗粒相互作用。第一部分具有第二孔，由于与一个或多个颗粒的相互作用而在颗粒-光相互作用室中散射的光可以通过该第二孔以被检测器感测。流体流动导管包括流体入口部分，该流体入口部分具有直接耦合到颗粒-光相互作用室的端部。一些实施方式包括以下特征的一个或多个。例如，在一些情况下，颗粒-光相互作用室具有沿着平行于反射表面和光阱室之间的光束路径的轴变宽的横截面。颗粒-光相互作用室的内壁例如可以是锥形的。在一些情况下，横截面在朝向光阱室的方向变宽，而在其他情况下，横截面在朝向反射表面的方向变宽。此外，在一些实施方式中，颗粒-光相互作用室具有在朝向检测器的方向上变宽的锥形内壁。在一些实施方式中，流体入口部分的端部直接耦合到锥形内壁之一。在一些情况下，反射表面是壳体的第二部分的表面，而在其他情况下，反射表面是壳体的第一部分的表面。反射表面可以是例如设置在壳体的第一部分的表面上的组件的表面。在一些实施方式中，壳体的第一部分和第二部分中的每一个都由注射成型材料(injectionmoldedmaterial)构成。壳体的第一部分和第二部分中的每一个都可以由例如塑料材料构成。第一部分和第二部分的组合还可以限定光反射室和颗粒-光相互作用室之间的隔板，其中该隔板具有孔，被反射表面反射的光可以通过该孔。在一些实施方式中，隔板包括从壳体的第一部分朝向壳体的第二部分突出的第一壁，以及从壳体的第二部分朝向壳体的第一部分突出的第二壁。第二壁可以通过粘合剂附接到壳体的第一部分。第一壁和第二壁中的每一个可以具有各自的开口，其中开口的重叠部分限定由反射表面反射的光能够通过的孔。在一些情况下，第一壁比第二壁更靠近光反射室。第一壁可以设置成在第二壁附接到壳体的第一部分的位置处阻挡由反射表面反射的光通过粘合剂。在一些情况下，壳体的第一部分和第二部分的内表面具有由低反射率材料组成的涂层。该模块还可以包括将壳体的第一部分和第二部分粘合在一起的粘合剂，其中从光阱室内看不到大部分粘合剂。在一些实施方式中，模块包括将散射光导向光检测器的波导。同样，在一些情况下，模块包括第二光检测器，该第二光检测器安装在基板上并且能够操作以监视从光源发射的光功率。本公开还描述了一种移动计算设备(例如，智能手机)，其包括颗粒物传感器系统，该颗粒物传感器系统包括颗粒物传感器模块、能够在移动计算设备上运行并能够操作以进行空气质量测试的应用、以及能够操作以显示应用的测试结果的显示屏。本公开进一步描述了一种制造颗粒物传感器模块的方法。该方法包括将壳体的第一部分附接到其上安装有光源和光检测器的基板，以及将壳体的第二部分附接到第一部分，使得第一部分设置在基板和第二部分之间。第一部分具有第一孔，由光源发射的光可以通过该第一孔。第一部分和第二部分组合限定光反射室、流体流动导管、颗粒-光相互作用室和光阱室。一些实施方式包括以下优点的一个或多个。例如，通过将流体流动导管的流体入口部分和颗粒-光相互作用室形成为单个部件，它们之间的距离不需要取决于机械对准公差。此外，流体入口部分和光路之间的间距可以相当小。通过使流体流动导管的流体入口部分非常靠近光路——这是实现流体在相关区域内良好聚焦所希望的——在某些情况下，支撑导管材料可以屏蔽部分光学信号。然而，这种影响可以通过颗粒-光相互作用室中的(多个)锥形侧壁(例如，朝向检测器逐渐变细)来减小。室的锥形形状(例如，沿着从反射表面朝向光阱的轴逐渐变细)可以被设计成使得即使光束发散，光束也不会撞击到颗粒-光相互作用室的侧壁上，包括流体流动导管的流体入口部分。其他方面、特征和优点将从以下具体实施方式、附图和权利要求中显而易见。附图说明图1示意性地示出了颗粒物传感器模块。图2示出了用于颗粒物传感器模块的壳体的第一示例的分解顶部透视图。图3示出了用于颗粒物传感器模块的壳体的第一示例的分解底部透视图。图4是从流体流动导管的流体出口部分的方向看去的颗粒物传感器模块的壳体的另一示例的横截面。图5是图4的模块的壳体的横截面。图6A示出了包含用于光路的孔的隔板的部分的横截面视图。图6B是图6A的横截面视图。图6C示出了图6A和6B中各种表面的相对位置。图7示出了制造颗粒物传感器模块的方法的示例。图8示出了包括颗粒物传感器系统的移动或手持计算系统的示例。具体实施方式如图1所示，颗粒物传感器模块20包括光源22(例如，垂直腔表面发射激光器(verticalcavitysurfaceemittinglaser，VCSEL))，其能够操作以朝向反射表面28发射光，反射表面28将所发射的光沿着路径30重定向通过一个或多个光孔34A、34B，使得光路30通过颗粒-光相互作用室40。流体(例如，气溶胶)被泵送通过流体流动导管32，流体流动导管32可以基本上垂直于光路30。因此，在图示的示例中，光路30在x方向，流体流动导管32在z方向。随着流体流过导管32，光束在颗粒-光相互作用室40中与流体中的颗粒物相互作用。该相互作用将一些光朝本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种颗粒物传感器模块，包括:/n安装在基板上的光源和光检测器；/n壳体，所述壳体附接到所述基板，并且包括在所述基板上堆叠地彼此附接的第一部分和第二部分，使得所述第一部分设置在所述基板和所述第二部分之间，其中所述第一部分和所述第二部分组合限定光反射室、流体流动导管、颗粒-光相互作用室和光阱室，/n所述第一部分具有第一孔，由所述光源发出的光能够通过所述第一孔到达光反射室内的反射表面，所述反射表面被配置成将所述光朝向所述颗粒-光相互作用室反射，在所述颗粒-光相互作用室处所述光能够与在所述流体流动导管中流动的流体中的颗粒相互作用，/n所述第一部分具有第二孔，由于与一个或多个颗粒的相互作用而在所述颗粒-光相互作用室中散射的光能够通过所述第二孔以被所述检测器感测，/n其中所述流体流动导管包括流体入口部分，所述流体入口部分具有直接耦合到所述颗粒-光相互作用室的端部。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180821 US 62/720,4921.一种颗粒物传感器模块，包括:
安装在基板上的光源和光检测器；
壳体，所述壳体附接到所述基板，并且包括在所述基板上堆叠地彼此附接的第一部分和第二部分，使得所述第一部分设置在所述基板和所述第二部分之间，其中所述第一部分和所述第二部分组合限定光反射室、流体流动导管、颗粒-光相互作用室和光阱室，
所述第一部分具有第一孔，由所述光源发出的光能够通过所述第一孔到达光反射室内的反射表面，所述反射表面被配置成将所述光朝向所述颗粒-光相互作用室反射，在所述颗粒-光相互作用室处所述光能够与在所述流体流动导管中流动的流体中的颗粒相互作用，
所述第一部分具有第二孔，由于与一个或多个颗粒的相互作用而在所述颗粒-光相互作用室中散射的光能够通过所述第二孔以被所述检测器感测，
其中所述流体流动导管包括流体入口部分，所述流体入口部分具有直接耦合到所述颗粒-光相互作用室的端部。


2.根据权利要求1所述的模块，其中所述颗粒-光相互作用室具有沿着平行于所述反射表面和所述光阱室之间的光束路径的轴变宽的横截面。


3.根据权利要求2所述的模块，其中所述横截面在朝向所述光阱室的方向上变宽。


4.根据权利要求2所述的模块，其中所述横截面在朝向所述反射表面的方向上变宽。


5.根据权利要求2所述的模块，其中所述颗粒-光相互作用室具有锥形内壁。


6.根据权利要求5所述的模块，其中所述流体入口部分的端部直接耦合到所述锥形内壁之一。


7.根据权利要求1-6中任一项所述的模块，其中所述颗粒-光相互作用室具有在朝向所述检测器的方向上变宽的锥形内壁。


8.根据权利要求1-7中任一项所述的模块，其中所述反射表面是所述壳体的第二部分的表面。


9.根据权利要求1-7中任一项所述的模块，其中所述反射表面是所述壳体的第一部分的表面。


10.根据权利要求1-7中任一项所述的模块，其中所述反射表面是设置在所述壳体的第一部分的表面上的组件的表面。


11.根据权利要求1所述的模块，其中所述壳体的第一部分和第二部分中的每一个由注射成型材料组成。


12.根据权利要求1所述的模块，其中所述壳体的第一部分和第二部分中的每一个都由塑料材料构成。


13.根据权利要求1-12中任一项所述的模块，其中所述第一部分和所述第二部分的组合进一步限定所述光反射室和所述颗粒-光相互作用室之间的隔板，其中所述隔板具有孔，由所述反射表面反射的光能够通过所述孔。


14.根据权利要求13所述的模块，其中所述隔板包括:
从所述壳体的第一部分向所述壳体的第二部分突出的第一壁；和
从所述壳体的第二部分向所述壳体的第一部分突出的第二壁，其中第二壁通过粘合剂附接到...

【专利技术属性】
技术研发人员：哈拉尔德埃奇迈尔，巴萨姆哈拉儿，伊丽莎帕罗拉，乔治罗勒，
申请(专利权)人：ams有限公司，
类型：发明
国别省市：奥地利;AT