[发明专利]颗粒物传感器

说明书

技术领域

本申请涉及一种颗粒物传感器，更具体地，涉及一种能够对较大粒度范围的颗粒物进行检测的颗粒物传感器。

背景技术

光学颗粒计数器或光度计通常用于测量环境空气中颗粒物(PM)的粒度分布和浓度。然而，它们的读数受到颗粒的形状和折射率的影响，而这些属性不容易确定；因此，在对物理粒径和质量进行估算时，这些和其他重要的因素通常不予考虑。此外，光学方法通常依赖于激光光源或探测器，其由于米氏散射理论的局限性而限定了可以检测的颗粒粒度范围的下限，导致城市或燃烧为主的地区的空气中许多颗粒未被检测到。

因此，如何提高颗粒物传感器的检测精度和扩大可检测的粒度范围，实为目前迫切需要解决的课题。

发明内容

有鉴于此，本发明主要致力于解决现有技术中所存在的上述问题。

本发明结合亚微米散射技术和基于静电计的电晕充电技术来提高现有技术的操作范围和精度。它包括在上游的大颗粒散射的多角度测量，同时使用白光LED以确定颗粒的粒度和折射率，或将单波长激光用于大颗粒浓度检测。此外，该系统集成了一个在光学传感器后面的下游微型电晕充电和静电计以检测更小的颗粒，其小至0.01微米。因此，这个紧凑的系统能测量超出目前可测的广泛范围的颗粒，并且结合这两种技术与新的算法也极大的扩展了颗粒物(PM)传感器的精确性。

本发明的主要目的在于提供一种能够对较大粒度范围的颗粒物进行检测的颗粒物传感器。

本发明的再一目的在于提供一种能够提高检测精确度的颗粒物传感器。

根据本发明的一个方案，提供一种颗粒物传感器，包括：

LED光源，用于发出白光，对待检测的空气进行照射；

光谱仪，接收从空气中的颗粒物散射回来的光，用以对空气中的颗粒物进行检测。

根据本发明的另一个方案，提供一种颗粒物传感器，包括：

激光光源，用于发出红光，对待检测的空气进行照射；

光探测器，接收从空气中的颗粒物散射回来的光，用以对空气中的颗粒物进行检测。

根据本发明，上述颗粒物传感器还可包括：电极，布置在所述空气的通路中；电晕放电装置，对该电极施加高压直流电流以在其周围形成电晕场；以及静电计，感测所述空气中颗粒物的电荷状态，以形成感应电流。

利用本发明，能够扩大颗粒物的粒度检测范围，并能够提高检测的精确性。

通过以下参照附图对优选实施例的说明，本申请的上述以及其它目的、特征和优点将更加明显。

附图说明

本申请的附图均为示意和说明性的，并非用以限制本发明。图中的尺寸、比例均为示意性的，即使有所偏差也不影响其对于本发明的精神和实质的阐释。附图和说明书一起用来提供对于本发明的进一步阐释，以帮助本领域技术人员更好地理解本发明。在附图中：

图1(a)示例性示出本发明颗粒物传感器的一实施例，图1(b)示例性示出本发明颗粒物传感器的另一实施例；

图2示例性示出颗粒物属性的仿真结果；

图3示例性示出光阱的结构图；

图4示例性示出鞘流装置的结构图；

图5示例性示出鞘流装置的原理图；

图6示例性示出不同颗粒物折射率的实部、虚部与颗粒物半径之间的关系图；

图7示例性示出不同波长对应于颗粒直径的变化的仿真结果；

图8示例性示出散射信号曲线与粒度分布的仿真结果；

图9示例性示出不同颗粒物浓度下的散射系数；及

图10示例性示出本发明颗粒物传感器的再一实施例，其中包括电晕放电装置。

具体实施方式

下面将参照图1至图10详细描述本申请的实施例。应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本申请。

本发明提供了一种用于室内、环境空气或排放测量的检测来自于单个颗粒的侧向和后向的散射光的颗粒物(PM)传感器。后向散射角在包括室内空气在内的低浓度环境下，达到可用的高灵敏度。基于颗粒物(PM)传感器的光电计的原理图如图1(a)和图1(b)所示(后面是另一个探测角度)。其中，图1(a)示例性示出本发明颗粒物传感器的一实施例，图1(b)示例性示出本发明颗粒物传感器的另一实施例。

基于颗粒物(PM)传感器的光电计主要分为两部分：光学传感器和电子传感器。

对于光学传感器部分，主要涉及四个部分：1.光源；2.光阱；3.粒度选择和鞘流技术；4.光传感