颗粒物传感器装置制造方法及图纸

本申请涉及颗粒物传感器装置，其包括：封围件(21)，其包括流入口(11)、流出口(12)和在流入口(11)与流出口(12)之间延伸的流通道(2)；辐射源，其用于将辐射发射到流通道(2)中以在气溶胶样品的流(20)被导引通过流通道(2)时使辐射与该流(20)中的颗粒物相互作用；辐射检测器(4)，其用于检测所述辐射中的在与颗粒物相互作用之后的至少一部分辐射。传感器装置包括流修正装置(511)，其设置在辐射检测器(4)的上游和/或辐射源(3)的上游用于修正流(20)以降低颗粒物到辐射检测器(4)上的、和/或到辐射源(3)上的、和/或者到位于检测器(4)和/或源(3)附近的通道壁部段上的沉淀。本发明专利技术还涉及使用该颗粒物传感器装置来确定气溶胶样品中的颗粒物的参数的方法。的颗粒物的参数的方法。的颗粒物的参数的方法。

【技术实现步骤摘要】
颗粒物传感器装置
[0001]本申请是申请日为2018年03月13日、申请号为201880000211.1(PCT/EP2018/056243)、专利技术名称为“颗粒物传感器装置”的专利技术专利申请的分案申请。


[0002]本专利技术涉及用于确定空气中的颗粒物的数量浓度和/或质量浓度的颗粒物传感器装置、特别是光学颗粒物传感器装置。

技术介绍

[0003]WO 2017/054098 A1公开了一种用于确定颗粒浓度的低成本光学颗粒传感器。
[0004]US 2014/0247450 A1公开了这样的系统和方法：其使用选择的气溶胶中的颗粒的光学直径来测量颗粒的尺寸，以执行移动性和/或空气动力学直径转换，而无需任何关于被表征的气溶胶中的颗粒的形状及其光学特性的知识。US 2014/0247450 A1公开了覆盖或包覆气溶胶流的充分清洁气流的使用。清洁的包覆流有助于在其穿过光学室时将颗粒容纳在气溶胶流的芯内，从而减缓颗粒对光学室及位于其中的附件的污染。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种具有改善的长期稳定性的低成本颗粒物传感器装置。
[0006]该目的通过根据权利要求1的颗粒物传感器装置来实现。据此，提出了一种颗粒物传感器装置，该颗粒物传感器装置用于检测和/或表征被导引通过颗粒物传感器装置的气溶胶样品的流、例如环境空气中的颗粒物。颗粒物传感器装置包括：封围件，封围件包括用于流的入口和出口，并且封围件设置并构造成用于限定流通道以用于将气溶胶样品的流从入口穿过颗粒物传感器装置导引至出口。流通道优选地是基本上封闭的，即，导引到入口中的所有气溶胶都从出口释放，而额外的气体可以通过流修正装置被注入，如下所述。在一些实施方式中，气溶胶样品中的一些气溶胶样品经由一个或更多个附加出口而被从通道吸抽出。进入或离开位于入口与出口之间的通道的总附加流优选地小于进入入口的流的30％、更优选地小于进入入口的流的25％、特别优选小于进入入口的流的20％。此外，颗粒物传感器装置包括：
[0007]‑
辐射源，辐射源设置并构造成将辐射至少部分地发射到流通道中，以用于使辐射与气溶胶样品的流中的颗粒物中的至少一些颗粒物相互作用；可以设想的是，流动颗粒物的甚至10％或更少部分被辐射撞击，其中，该装置基于模型和/或校准数据而重新调节测量值；优选地，辐射源是诸如激光器或发光二极管之类的光源；
[0008]‑
辐射检测器，辐射检测器设置并配置成检测辐射中的已经与颗粒物相互作用的至少一部分辐射；辐射检测器是用于检测辐射源的指示颗粒物的特征或存在的辐射的结构，辐射检测器优选地是光学检测器。检测到的辐射可以是散射的和/或折射的辐射以及/或者光的非吸收部分，由此推导出关于颗粒物的所需信息。
[0009]上述目的通过在流通道中包括流修正装置来实现，该流修正装置靠近辐射检测器
的上游和/或辐射源的上游设置，并且该流修正装置构造成相应地至少局部地修正辐射检测器和/或辐射源的位置的、和/或位于辐射源和/或辐射检测器附近的通道壁部段的位置的区域中的气溶胶样品的流量、优选地速度、方向和/或气溶胶密度，以降低颗粒物到辐射检测器上和/或到辐射源上和/或到位于辐射源和/或辐射检测器附近的通道壁部段上的沉淀；该修正装置可以是通道中的一个或更多个收缩部和/或产生进入及来自流通道的附加气流的一个或更多个附加气流开口。该收缩部可以通过改变流通道壁的形状或通过在流通道中放置物体、例如斜坡或隆起等来实现。
[0010]颗粒物传感器装置的典型外部尺寸在长度、宽度和高度方面均小于10厘米、优选在长度和宽度方面均小于5厘米、在高度方面小于1.5厘米。该高度垂直于流通道的长度延伸部延伸。在其他实施方式中，该高度可以大于或等于1.5厘米、例如介于1.5厘米和3厘米之间。
[0011]在本专利技术的上下文中，术语“颗粒物”指的是悬浮在气体中、优选地悬浮在空气中的固体颗粒和/或液体颗粒的集合。这种混合物可以包括有机颗粒和无机颗粒两者，比如粉尘、花粉、煤烟、烟雾和液滴。颗粒物的子型包括直径为10微米或更小的颗粒“PM10”、直径为2.5微米或更小的颗粒“PM2.5”以及直径为1微米或更小的颗粒“PM1.0”。
[0012]在本专利技术的上下文中，术语“气溶胶”指的是空气或其他气体中的固体颗粒和/或液滴的胶体。气溶胶的示例是空气中的颗粒物、烟雾、霾、灰尘和尘雾。
[0013]在本专利技术的上下文中，术语“检测和/或表征颗粒物”包括导出颗粒物数量浓度、平均颗粒物质量和/或颗粒物质量浓度。
[0014]在本专利技术的上下文中，对于一些实施方式，术语“辐射源”可以指的是激光器、优选地指的是激光二极管、最优选地指的是发射可见光的激光二极管。然而，也可以设想的是，发射器是发光二极管。
[0015]在本专利技术的上下文中，术语“辐射检测器”可以指的是光电二极管、优选地指的是表面安装器件型光电二极管。通常，辐射检测器接收来自辐射源的辐射，该辐射转换成电信号。借助于信号分析，可以通过集成电路和/或一个或更多个微处理器的操作来获得颗粒物的颗粒质量、尺寸分布、数量浓度或其他特性。辐射检测器的对辐射敏感的区域被称为检测区域或敏感区域。通常，当使用光时，可以使用对干扰测量的颗粒沉淀敏感的光学收集技术。在一些实施方式中，辐射检测器是表面安装器件型光电二极管。
[0016]在一些实施方式中，检测区域的尺寸比辐射检测器的尺寸小。在一些实施方式中，辐射检测器设置并构造成免受辐射源的直接辐射的照射。
[0017]在本专利技术的上下文中，术语“辐射与颗粒物的相互作用”可以涵盖颗粒物对辐射的散射、折射和吸收。
[0018]在本专利技术的上下文中，术语“封围件”应当理解为对流通道至少部分地限界的壳体结构。封围件可以是单个件或多件式元件。优选地，封围件是模制的物体。
[0019]在本专利技术的上下文中，术语“靠近上游”应当理解为在这样的上游距离处：该上游距离足够小以允许流修正装置有效地修正辐射检测器的、和/或辐射源的、和/或位于辐射检测器和/或辐射源附近的通道壁的区域中的流，以降低颗粒物到辐射检测器上、和/或到辐射源上、和/或到位于辐射检测器和/或辐射源附近的通道壁部段上的沉淀。
[0020]通常，术语“靠近上游”所指的该距离可以是在流通道直径的一部分或一对流通道
直径的范围中。该距离可以达30毫米、优选地达10毫米、优选地达8毫米、并且特别优选地在从1毫米至6毫米的范围中。
[0021]通常，由术语“附近”所指的距离可以在流通道直径的一部分或一对流通道直径的范围中。该距离可以达30毫米、优选达10毫米、优选地达8毫米、并且特别优选地在1毫米至6毫米的范围中。该术语包括邻接检测器和/或源且优选地延伸超过该距离的壁部段。
[0022]换句话说：上述目的通过在流通道中包括流修正装置来实现，其中，流修正装置靠近测量区域的上游设置，在该测量区域中，辐射在颗粒物传感器装置处于使用中时与颗粒物相互作用，使得测量区域中的颗粒沉淀降低。测量区本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种颗粒物传感器装置(1)，包括：封围件(21)，所述封围件(21)限定流通道(2)，以用于将气溶胶样品的流导引穿过所述颗粒物传感器装置(1)，所述封围件限定进入所述流通道(2)的主要的流入口(11)；辐射源(3)，所述辐射源(3)用于将辐射发射到所述流通道(2)中，以用于使所述辐射与所述流通道(2)中的所述气溶胶样品中的颗粒物相互作用；辐射检测器(4)，所述辐射检测器(4)用于检测所述辐射中的在与所述颗粒物相互作用之后的至少一部分辐射；至少一个附加流开口(511、511a、512、513、514)，所述至少一个附加流开口(511、511a、512、513、514)设置并构造成形成进入所述流通道(2)中的附加流；环境传感器(7)，所述环境传感器(7)在所述附加流的流路径中设置在所述至少一个附加流开口(511、511a、512、513、514)的相对于所述附加流而言的上游，所述环境传感器(7)配置成确定至少一个环境参数。2.根据权利要求1所述的颗粒物传感器装置(1)，其中，所述辐射检测器(4)和所述环境传感器(7)安装在共同的电路板(23)上。3.根据权利要求2所述的颗粒物传感器装置(1)，其中，所述辐射检测器(4)和所述环境传感器(7)设置在所述电路板(23)的相反侧，使得所述附加流首先通过位于所述电路板(23)的第一侧的所述环境传感器(7)，然后被引导至所述电路板(23)的相反侧并且在所述相反侧通过所述辐射检测器(4)。4.根据权利要求3所述的颗粒物传感器装置(1)，其中，所述电路板(23)包括允许所述附加流横穿所述电路板(23)的一个或更多个通孔(231)。5.根据权利要求2至4中的任一项所述的颗粒物传感器装置(1)，其中，所述辐射检测器(4)是表面安装型光电检测器。6.根据权利要求1所述的颗粒物传感器装置(1)，还包括：补偿装置(72)，所述补偿装置(72)配置成对所述环境传感器(7)进行读取以获得所述至少一个环境参数，所述至少一个环境参数指示所述附加流中的气体的特性，并且所述补偿装置(72)配置成导出指示所述附加流中的所述气体在所述气体进入所述颗粒物传感器装置(1)之前的特性的补偿输出参数。7.根据权利要求6所述的颗粒物传感器装置(1)，其中，所述补偿装置(72)配置成接收指示进入所述环境传感器(7)的热输入量和/或在所述附加流的所述气体到达所述环境传感器(7)之前进入所述附加流的所述气体的热输入量的信息，并且所述补偿装置(72)配置成针对热输入对已经从所述环境传感器(7)读取的所述环境参数进行补偿。8.根据权利要求7所述的颗粒物传感器装置(1)，其中，所述补偿装置(72)配置成接收关于所述辐射源(3)和/或所述辐射检测器(4)的耗散电功率的信息并且配置成针对引起的热输入对已经从所述环境传感器读取的所述环境参数进行补偿。9.根据权利要求7或8所述的颗粒物传感器装置(1)，其中，所述环境参数是温度，并且其中，所述补偿装置(72)配置成通过采用将所述耗散电功率与由所述环境传感器测量到的温度的升高相关联的根据经验确定的查找表来补偿所述热输入。10.根据权利要求1至4或6至8中的任一项所述的颗粒物传感器装置(1)，其中，所述环境传感器(7)配置成确定湿度或者一种或更多种目标气体的浓度。
11.根据权利要求1至4或6至8中的任一项所述的颗粒物传感器装置(1)，其中，所述环境传感器(7)配置成确定温度。12.根据权利要求1至4或6至8中的任一项所述的颗粒物传感器装置(1)，包括用于过滤所述附加流的过滤器(213)，其中，所述环境传感器(7)在所述附加流的所述流路径中设置在所述过滤器(213)的相对于所述附加流而言的下游。13.根据权利要求12所述的颗粒物传感器装置，包括：
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盖(214)，所述盖(214)覆盖所述封围件(21)，在所述盖(214)中形成有辅助入口(13)，所述辅助入口(13)与所述流入口(11)是分开的，其中，所述至少一个附加流开口(511、511a、512、513、514)由从所述辅助入口(13)吸入到所述颗粒物传感器装置(1)中的气体供给，并且其中，所述过滤器(213)是平坦且片状的，所述过滤器(213)平行于所述盖(214)延伸。14.根据权利要求13所述的颗粒物传感器装置(1)，其中，所述辐射检测器(4)和所述环境传感器(7)安装在共同的电路板(23)上，并且其中，所述过滤器(213)设置在所述盖(214)与所述电路板(23)之间，所述过滤器(213)平行于所述盖(214)和所述电路板(23)两者延伸。15.根据权利要求1至4或6至8中的任一项所述的颗粒物传感器装置(1)，其中，所述至少一个附加流开口(511、511a、512、513、514)设置并构造成形成进入所述流通道(2)中的所述附加流，使得所述附加流包覆所述辐射检测器(4)和/或所述辐射源(3)。16.根据权利要求1至4或6至8中的任一项所述的颗粒物传感器装置(1)，其中，所述辐射检测器(4)在所述附加流的流路径中设置在所述环境传感器(7)的下游。17.一种颗粒物传感器装置(1)，所述颗粒物传感器装置(1)用于检测和/或表征被导引穿过所述颗粒物传感器装置(1)的气溶胶样品的流(20)中的颗粒物，所述颗粒物传感器装置(1)包括：
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封围件(21)，所述封围件(21)包括流入口(11)和流出口(12)，并且所述封围件(21)设置并构造成限定流通道(2)，以用于将所述气溶胶样品的所述流(20)从所述流入口(11)穿过所述颗粒物传感器装置(1)导引至所述流出口(12)；
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辐射源(3)，所述辐射源(3)设置并构造成将辐射至少部分地发射到所述流通道(2)中，以用于使所述辐射与所述气溶胶样品的所述流(20)中的所述颗粒物中的至少一些颗粒物相互作用；
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辐射检测器(4)，所述辐射检测器(4)设置并配置成检测所述辐射中的在与所述颗粒物相...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗兰克，
申请(专利权)人：盛思锐股份公司，
类型：发明
国别省市：