[发明专利]气溶胶粒子浓度传感器及其检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及粒子浓度传感器，特别是一种气溶胶粒子浓度传感器及其检测方法。 

背景技术

气溶胶是指大气与悬浮于其中的固体和液体微粒所组成的多相体系，其中的粒子为气溶胶粒子。气溶胶粒子浓度直接影响着环境空气质量。弹性光散射测量法具有速度快、灵敏度高等特点，是监测气溶胶粒子浓度的主要方法之一。气体中的粒子在光的照射下会发生散射，散射光强度和粒子大小有一个基本规律，就是微粒散射光的强度随微粒的表面积的增加而增大。这样只要测定散射光的强度就可推知粒子的大小。 

采用弹性光散射测量法的气溶胶粒子浓度传感器的基本工作过程如下：空气中的粒子在光束的照射下会产生与粒子大小成比例的散射光信号，该散射光信号通过光电探测器和前置放大电路后转换为适当幅度的电压脉冲信号，再经过电子线路的甄别，从而完成对电脉冲信号的分档计数。此时，电压脉冲数量对应于微粒的个数，电压脉冲的幅值对应于粒子的大小。 

在先技术的采用弹性光散射测量法的气溶胶粒子浓度传感器存在如下缺点： 

(1)结构复杂，体积大。现有的气溶胶粒子浓度传感器大多采用复杂的光学结构实现散射光信号的收集，采用复杂的包含进气嘴与出气嘴的气路结构把气溶胶粒子引入传感器，气路结构中还有提供气流的采样泵。这些都使得气溶胶粒子浓度传感器的结构复杂、体积大。 

(2)成本高。现有的气溶胶粒子浓度传感器由于采用了复杂的光路结构与气路结构，所以对光学零件与机械零件的加工精度要求高，这些都大大增加了它的成本，限制了其在民用领域的广泛应用。 

发明内容

本发明的目的在于克服在先技术的不足，提供一种气溶胶粒子浓度传感器及其检测方法，该传感器能满足民用空气质量检测要求，具有结构简单、制造容易、成本低的特点。 

本发明的技术解决方案如下： 

一种气溶胶粒子浓度传感器，特点在于其构成包括在一个腔体内的光路模 块、气路模块和信号处理模块，所述的光路模块包括：光源和光路通道，所述的气路模块，包括风机与气路通道，所述气路通道的气流入口处和气流出口处设有弯道结构和挡板结构，在所述的风机驱动下含有气溶胶粒子的气体经气流入口、气路通道从气流出口输出，所述的信号处理模块包括光电探测器、信号处理电路和集成接口，所述集成接口包括第一电源接口端、第二电源接口端和信号输出端，所述的第一电源接口端、第二电源接口端分别与所述的光源和风机相连，所述的光电探测器置于所述的气路通道中，所述的光源发出的光照射在所述的光电探测器的光敏面上方的气路通道中，所述的气路通道的气溶胶粒子产生散射光，所述的光电探测器将所述的散射光转换为电脉冲信号，所述的信号处理电路对光电探测器输出的电脉冲信号进行电流-电压转换以及电压放大后，从所述的信号输出端输出。 

所述光源为半导体激光器。 

所述的风机用于使气路模块产生气流。 

所述气路通道在气流入口处和出口处设有弯道结构和挡板结构，以防止外界杂光进入干扰粒子散射光的检测。 

所述光电探测器用于将散射光信号转换为电脉冲信号。 

所述信号处理电路对光电探测器输出的电脉冲信号进行电流-电压转换以及电压放大。 

所述气路通道的横截面面积大于光电探测器光敏面面积，使光电探测器的光敏面能够充分探测到粒子散射光。 

所述集成接口包括第一电源接口端、第二电源接口端和信号输出端。 

所述的光路模块、气路模块和信号处理模块集成在一个腔体内。 

一种气溶胶粒子浓度检测方法，该检测方法包括以下步骤： 

1)确定0.3μm粒径档的甄别电压：在洁净空气中测量所述的气溶胶粒子浓度传感器输出的噪声脉冲信号，待气溶胶粒子浓度传感器运行稳定后，取0.3μm粒径档的甄电压V1略高于噪声脉冲峰值的最大值； 

2)确定0.5μm粒径档的甄别电压：在0.5μm标准粒子气溶胶中测量所述的气溶胶粒子浓度传感器输出的脉冲信号，待气溶胶粒子浓度传感器运行稳定后，计算一定测量时间周期内峰值电压大于等于0.3μm粒径档甄别电压V1的脉冲总数N1、峰值电压大于一个高于V1的电压值V2的脉冲个数N2，当N2/N1达到50％时，即把电压值V2作为0.5μm粒径档的甄别电压； 

3)按照步骤2)的方法确定其他粒径档的甄别电压；