[发明专利]基于动态光散射法的便携式纳米颗粒计数仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于动态光散射法的便携式纳米颗粒计数仪，该装置适于多种工况环境，且能实时的检测气体样本，分析处理数据和显示存储数据。

背景技术

颗粒是指悬浮在空气和液体中的固体、液体（油滴）、气体（气泡）或分子团，颗粒及其形成物作为原料、中间物或产品在自然界以及生产过程中普遍存在，它们对产品或材料的性能和质量、能源的消耗、环境的质量、人民身体健康、全球气象及作物的生长等都有重大的影响。例如，大气中的灰尘、工业排放的飞灰烟尘等均属于颗粒问题；工业生产中，以粉末颗粒作为原料或中间物的如陶瓷、电子材料、催化剂等，以粉末作为产品的如水泥、涂料等以及各种金属粉末均属于颗粒问题。随着工业社会的发展，这些问题更加凸显。

而纳米颗粒由于其所具有的表面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应表现出电、磁、力、光、声、热等方面更为突出的特性，因而具有非同寻常的用途。随着其粒径的减小，会表现出不同的性能。颗粒的粒度大小及分布控制着许多粉末产品的使用性能。例如，混凝土的凝结时间和机械性能与水泥的粒度密切相关；牙膏中二氧化硅颗粒的大小影响牙膏的洁齿作用；药粉的粒度影响其疗效。由以上可见，颗粒的粒度决定着其在各种工艺过程和应用中的性质和影响作用。对颗粒进行测量，尤其是纳米颗粒的测量，对控制环境污染、改善产品质量、保障人身健康等方面有着重要的经济意义和社会意义。

随着科学技术和生产工艺日渐发展和改善，颗粒的粒度有不断减少的趋势，因此对颗粒检测仪器的研究提出了新的要求。传统的颗粒检测仪器检测的粒径比较大，满足不了新要求，因此一款自动化程度高，检测超细颗粒，同时适用于移动和固定场所的颗粒检测仪是环保科研以及工业生产急需的。

发明内容

针对现有技术中的上述问题，本发明的目的在于提供一种基于动态光散射法的便携式纳米颗粒计数仪，更为快速而准确的对气流中粒径1微米以下的颗粒进行检测计数，保证检测效率和数据处理的准确性，从而对污染源进行标识，它能成功鉴别有害气体的迁移以及一些具有污染问题的办公设施、车间等的泄露问题，同时适用于移动和固定场所的检测。

本发明通过如下的技术方案实现。

一种颗粒检测装置，包括：

气泵（6），能够产生包含待测的颗粒的气流；

光路—气路组件（2）,其形成为一个密封的空间，包括进气口（201）、出气口（202）、光源（204）、第一透镜组和第二透镜组；所述光源发出的光经过所述第一透镜组聚焦到所述进气口（201）的出气孔上方的光检测区；所述颗粒随着所述气流经过光检测区发出散射光；

光电转换部（3），其包括光电传感器，能够检测由所述颗粒发出的散射光；所述散射光经过所述第二透镜组聚焦到所述光电传感器的靶面上；

控制部（4），其能够根据所述散射光的检测结果进行处理得出所述颗粒的检测结果数据。

优选地，还包括气流传感器（5），其能够检测所述气流的流量；所述控制部根据所述流量的检测结果对所述气泵进行控制，使所述气流稳定在所需的流量。

优选地，还包括显示组件（8），其能够显示所述检测结果数据。

优选地，所述光源是LED光源，所述光电传感器是PIN光电转换器；所述第一透镜组和所述第二透镜组的光轴位于同一直线上；

优选地，所述颗粒的粒径在1微米以下。

优选地，还包括外壳（1），所述外壳是在长方体的基础上附加一斜面，使所述显示组件倾斜角度面向用户；所述外壳（1）的上部设置有手柄（102），方便操作者手持。

本发明还提供了一种检测颗粒浓度的方法，包括以下步骤：

使用气泵产生包含待测的颗粒的流量稳定的气流；

将LED光源（204）发出的光经过第一透镜组聚焦到光检测区，使包含所述颗粒的所述气流通过所述光检测区发出散射光；

将所述散射光经过第二透镜组聚焦到PIN光电转换器（209）的靶面上，所述PIN光电转换器（209）产生光电流；所述第一透镜组和所述第二透镜组的光轴位于同一直线上；

对所述光电流进行相应处理，得到所需数据。

通过采用以上方案，本发明能够取得如下的有益技术效果。

（1）本发明可以快速完成气流中的颗粒检测计数和数据的处理显示，适用于多种不同工况：在无人的危险工况条件下，可以搭载在任何可移动设备上独立检测；在无危险工况条件下，操作人员可以随身携带，方便可靠；

（2）采用的LED光源和PIN光电转换器代替早期的气体激光器和光电倍增管，是的测量系统得到有效的小型化；