[发明专利]一种具有新型光敏区结构的大流量尘埃粒子计数传感器

说明书

技术领域

 本发明涉及一种洁净度检测设备，特别是一种大流量、高信噪比、高粒径分辨率、小型化的具有新型光敏区结构的大流量半导体尘埃粒子计数传感器。

背景技术

尘埃粒子计数传感器是光散射计数法测量颗粒粒径分布所用的主要测量系统，广泛应用于电子、材料、制药、实验室等部门的洁净度检测。光学传感器是测量系统的核心部分。

在先进激光尘埃粒子计数传感器所采用的技术方案中，流量已达至50L/min，如苏州鸿基洁净科技有限公司在2010年7月12日申请的实用新型专利“一种大流量尘埃粒子计数器的光电传感器”（专利号为CN201780264U）。它包括一个腔体，在腔体的几何中心为原点的所述腔体的横向方向上设置有半导体激光器、柱形镜片、入射光阑、出射光阑及牛角形消光尾腔，半导体激光器和柱形镜片位于所述腔体的一侧，消光尾腔位于腔体的另一侧，柱形镜片使激光光源形成一光敏区，在腔体的纵向方向上设置有对称于光敏区分布的两个球面镜，在其中一个球面镜上设置有一小孔，小孔后方设置有相对应的光电接收装置。在腔体的纵向方向上还设置有气路系统，气路系统包括两路进气嘴和一出气嘴分布于光敏区两侧。

现有技术存在的问题是：气路系统采用两路进气嘴和一出气嘴，结构相对复杂，且气路位置固定不可调节；采用两个球面反射镜，使得粒子的散射光信号增强的同时杂散光信号也增强了，影响了信噪比的提高；采用在一个球面镜上一小孔的后方设置相对应的光电接收装置来接受散射信号，容易漏计数，计数效率受损，影响信噪比的提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有新型光敏区结构的尘埃粒子计数器的光学传感器，以实现采样量不低于50L/min时能准确高效的检测到尘埃粒子大小和数量。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种具有新型光敏区结构的大流量尘埃粒子计数传感器，包括光源、非球面镜、第一入射光阑、第二入射光阑、球面反射镜、出射光阑、光陷阱、视场光阑和光电探测器，光源采用大于等于100W的大功率半导体激光光源，在半导体激光光源发出的光束前进的方向上，依次设有非球面镜、第一入射光阑、第二入射光阑、出射光阑和光陷阱，与光路垂直方向上设置球面反射镜、视场光阑、光电探测器，光源发出截面为矩形的发散光束，矩形长边方向的光束经过非球面镜会聚于出射光阑的前端口，矩形短边方向的光束经过非球面镜会聚于出射光阑的后端口，形成了扁长的光敏区；光敏区和光电探测器光敏面的位置分别位于该球面反射镜球心的两侧，并满足几何光学的物像关系，视场光阑置于光电探测器的前面，采样气路由一个采样气嘴和一个出气嘴组成，采样气嘴口径比出气嘴的口径小，且相对于光敏感区不对称设置；视场光阑的视窗和光电探测器的尺寸相同。

优选的，所述的第一入射光阑、第二入射光阑放置于光敏区之前，出射光阑和光陷阱放置于光敏区之后。

优选的，所述的第一入射光阑、第二入射光阑、出射光阑和视场光阑都是专门的喇叭口式光阑，保持尖锐角度，且内侧表面采用发黑处理。

优选的，所述的光电探测器采用与光源光波相匹配的高灵敏度光电二极管。

优选的，所述的采样气路中的一个采样气嘴和一个出气嘴都是具有水平过渡的扁平气嘴。

优选的，所述的采样气路中的采样气嘴在与出气嘴平行的方向上可调节。

优选的，所述的采样气路中的采样气嘴和出气嘴相对于光敏区不对称设置，采样气嘴距离光敏区较近，出气嘴距离光敏区较远。

本发明与现有技术相比，其显著优点：本发明中大功率半导体激光器发出截面为矩形的发散光束经过短焦距非球面镜后，矩形长边方向的光束会聚于出射光阑的前端口，矩形短边方向的光束会聚于出射光阑的后端口，从而形成了扁长的光敏区；采样气路中的采样气嘴口径小于出气嘴口径，且两者相对于光敏区不对称设置，气路的不对称设计可以减小气流阻力，减少气流在光敏区的扩散，从而减小粒子出现在弱光区的概率；调节采样气嘴位置使得全部的空气粒子的通过光敏区，从而大大提高了粒子计数效率，通过本发明可以实现采样量不低于50L/min的尘埃粒子的准确高效的检测。

附图说明

图1是本发明的一种具有新型光敏区结构的大流量尘埃粒子计数传感器结构示意图。

图2是本发明的一种具有新型光敏区结构的大流量尘埃粒子计数传感器结构剖视图。

图3是本发明的气路系统的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详细、完整的描述。