一种粉尘浓度传感器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种粉末浓度传感器，采样单元，将外界含尘空气抽入所述传感器内部，并经过光电转换单元；光电转换单元，提供一光源，照射经过的含尘空气，并产生散射光，将所述散射光转换为电压输出信号，并输出所述电压信号到信号放大单元；信号放大单元，与半导体光探测器相连，将接收到的信号进行处理放大并输出；处理单元，与信号放大单元连接，基于信号放大单元输出的电压信号、以及预存的电压信号与粉末浓度的比例关系计算粉末浓度。本实用新型专利技术结构合理，测量稳定性好，灵敏度精度高，易维护。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种空气洁净度检测设备，具体涉及一种粉尘浓度传感器。
技术介绍
目前对于粉尘浓度的测量，主要有以下几种方式一种采用粉尘采样器，利用滤膜计重法原理抽取一定体积的含尘空气，粉尘被捕集在滤膜上，根据滤膜上增加的粉尘质量，再利用公式计算出单位体积空气中粉尘质量浓度。这种方式不仅不便于操作，而且不能连续测量。一种是直读式测尘仪，主要利用间接方法如光散射、β源吸收等原理，利用采样器进行标定，可即时显示测量出的粉尘浓度值来，但工作时间短，测量次数有限，不能够对粉尘连续监测，只能作为常规便携式测尘仪使用。现在开发出一种可连续检测直读式粉尘浓度传感器可连续检测粉尘浓度。专利号为“CN200620125097.X”，为“粉尘浓度传感器”的中国专利公开了 “一种对粉尘浓度进行长时间连续监测并即时显示粉尘浓度值，同时转换成频率信号输出的传感器。结构由外壳、粉尘采样头、粉尘室、风机、光电接收装置组成；” “光电接收装置包括光源座、光源架、光源密封套、光电倍增管”。该专利公开的粉尘浓度传感器能够实现在粉尘环境下的连续工作，但是因其使用光电倍增管，使用时需要提供较高的电压，这在粉尘作业场所构成了安全隐患。
技术实现思路
本技术的目的是克服上述现有技术中的缺点，提供一种无需光电倍增管，稳定灵敏度高，且结构合理小巧的粉末浓度传感器。本技术的一种粉末浓度传感器，包括采样单元、光电转换单元、信号放大单元，处理单元，所述采样单元，将外界含尘空气抽入所述传感器内部，并经过光电转换单元；光电转换单元，提供一光源，照射经过的含尘空气，并产生散射光，将所述散射光转换为电压输出信号，并输出所述电压信号到信号放大单元；所述光电转换单元包括一个发出激光光束的半导体激光光源，在该激光光源发出光束的前进方向上，依次设有入射光通道、光照区、出射光通道、光陷阱；经过光照区且与光路垂直方向上设有球面反射镜、半导体光探测器，球面反射镜和光探测器分别在光照区的两边；所述进气接管和出气接管对称分布在光照区的两侧，进气接管在光照区的上端，出气接管在光照区的下端，所述进气接管的管径小于出气接管的管径；所述进气接管的管孔呈偏平状；信号放大单元，与光电转换单元中的半导体光探测器相连，将接收到的电信号进行处理放大并输出。处理单元，与信号放大单元连接，基于信号放大单元输出的电压信号、以及预存的电压信号与粉末浓度的比例关系计算粉末浓度。在本技术一个优选实施例中，所述采样单元包括采样口、进气管、排气管、排气口，所述采样口连接进气管，进气管穿过所述光电转换单元连接采样泵入口，采样泵出口连接排气管，排气管连接排气口。在本技术一个优选实施例中，所述光电转换单元设有一与外界相通的腔体， 该腔体用于容纳球面反光镜，便于球面反射镜的拆卸。在本技术一个优选实施例中，所述激光光源的功率为2-3. 5毫瓦。在本技术一个优选实施例中，所述光陷阱内壁为黑色。在本技术一个优选实施例中，所述半导体光电探测器为高敏感度的光电二极管。在本技术一个优选实施例中，所述信号放大单元包括微分放大电路、信号检出电路、积分与输出电路；所述微分放大电路，与光电转换单元中的半导体光探测器电性连接，该微分放大电路对输入的电信号进行微分、放大；所述信号检出电路，与该微分放大电路电性连接，该信号检出电路对经微分放大电路微分、放大后的电信号进行取样检出；所述积分与输出电路，与该信号检出电路电性连接，该积分与输出电路从信号检出电路接收取样检出的结果，并对该结果进行积分，并转换为随粉尘浓度大小变化的直流信号，再将该直流信号传输至该处理器。在本技术一个优选实施例中，所述微分放大电路包括运算放大器、电容及电阻，该微分放大电路对从光电转换单元接收的由粉尘光信号转换而来的电信号进行微分、 放大，将该粉尘光信号按大小和形状的不同转换为幅度、宽度不同的电信号。 在本技术一个优选实施例中，该信号检出电路包括一高频二极管。在本技术一个优选实施例中，该积分与输出电路包括放大器、电阻、电容，其中，该电阻及电容构成一时间常数电路。本技术与现有技术方案相比其优点是结构合理，测量稳定性好，灵敏度精度高，易维护。附图说明图1为本技术的一种实施例内部结构示意图；图2为图1的右视示意图；图3为图1的左视示意图；图4为光电转化单元的一种结构示意图；图5为图4俯视剖视图；图6为现有技术中进气接管的截面图；图7为本实施例中进气接管的截面图；图8为本技术信号放大单元的功能方框图。其中，1为机壳；2为信号处理单元；3为绝缘固定板；4为进气管；5为采样口；6为光电转换单元；7为信号放大单元；8为排气口 ；9为悬挂把手；10为接口 ；11为采样泵；12 为排气管；61为激光光源；62为光电转化单元总安装座；63为进气接管；64为出气接管；65 为光电探测器；66为光源安装座；68为球面反射镜；621为出射光路；622为入射光路；623为光陷阱；631为管孔；632为管壁；71为微分放大电路；72为信号检出电路；73为积分与输出电路；74为电路板；75为电路安装座。具体实施方式以下结合附图对本技术的较佳实施例进行详细阐述，以使本技术的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本技术的保护范围做出更为清楚明确的界定。如图1结合图2、图3所示，本实施例的传感器包括机壳1、信号处理单元2、绝缘固定板3、进气管4、采样口 5、光电转换单元6、信号放大单元7，排气口 8、悬挂把手10、采样泵 11、排气管12。采样口 5在机壳1的左侧上端，连接进气管4，进气管4穿过光电转化单元 6连接采样泵入口，采样泵出口再连接排气管12，排气口 8在机壳1的底部，光电转换单元 6连接信号放大单元7，信号放大单元7再连接信号处理单元2。采样口 5、进气管4、采样泵11、排气管12、排气口 8组成采样系统单元。绝缘固定板3将机壳内空间分成前后两个空间，采样系统单元和光电转换单元6排布固定在绝缘固定板上，位于机壳的后面的空间， 信号处理单元2固定在绝缘固定板的另一面，位于机壳的前面的空间。机壳上端装有悬挂把手9，可将本实施例的传感器悬挂在高处使用。如图4结合图5所示，总安装座62为一长方体结构，中间有一圆形空间作为光照区，激光光源61安装在总安装座62的左端安装孔中，通过安装座67固定在总安装座上，可通过螺钉连接。总安装座62右端安装孔中有一黑色物体将安装孔的开口封闭，形成光陷阱。总安装座62上端孔中接有进气接管63，下端孔中接有出气接管64，所述进气接管63、 出气接管64都向内延伸入光照区域。总安装座62前端安装孔中安装有球面反射镜68，后端安装孔中安装有光电探测器65，光电探测器65和信号放大单元7连接。电路板74通过电路安装座75固定连接在总安装座62的后面。如图6所示，含尘空气在采样泵11的作用下，旋转着进入进气管道，现有技术中的进气接管63的管孔631呈圆形，因而使得尘埃颗粒在管腔中心分布比较密，外围分布比较稀松，这样分布不均勻，会影响测量精度，同时当粉尘浓度达到一定程度时，因管腔中心粉尘密度过密，使得无法继续测量，因而量程范围小。如图7所示，本实施例的进气接管63的管孔631呈扁平状，可使尘埃颗粒在管壁中撞本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种粉尘浓度传感器，包括采样单元、光电转换单元、信号放大单元，处理单元，其特征在于：所述采样单元，将外界含尘空气抽入所述传感器内部，并经过光电转换单元；光电转换单元，提供一光源，照射经过的含尘空气，并产生散射光，将所述散射光转换为电压输出信号，并输出所述电压信号到信号放大单元；所述光电转换单元包括一个发出激光光束的半导体激光光源，在该激光光源发出光束的前进方向上，依次设有入射光通道、光照区、出射光通道、光陷阱；经过光照区且与光路垂直方向上设有球面反射镜、半导体光探测器，球面反射镜和光探测器分别在光照区的两边；所述进气接管和出气接管对称分布在光照区的两侧，进气接管在光照区的上端，出气接管在光照区的下端，所述进气接管的管径小于出气接管的管径；所述进气接管的管孔呈偏平状；信号放大单元，与光电转化单元中的半导体光探测器相连，将接收到的电信号进行处理放大并输出；处理单元，与信号放大单元连接，基于信号放大单元输出的电压信号、以及预存的电压信号与粉末浓度的比例关系计算粉末浓度。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：范人杰，
申请(专利权)人：常熟市矿山机电器材有限公司，
类型：实用新型
国别省市：32