[发明专利]颗粒物浓度测量系统

说明书

技术领域

本发明涉及颗粒物测量技术领域，尤其涉及一种颗粒物浓度测量系统。

背景技术

颗粒物，又称尘。大气中的固体或液体颗粒状物质。颗粒物可分为一次颗粒物和二次颗粒物。一次颗粒物是由天然污染源和人为污染源释放到大气中直接造成污染的颗粒物，例如土壤粒子、海盐粒子、燃烧烟尘等等。二次颗粒物是由大气中某些污染气体组分(如二氧化硫、氮氧化物、碳氢化合物等)之间，或这些组分与大气中的正常组分(如氧气)之间通过光化学氧化反应、催化氧化反应或其他化学反应转化生成的颗粒物，例如二氧化硫转化生成硫酸盐。

随着颗粒物污染，特别是PM2.5污染越来越严重，对大气中的颗粒物浓度采集越来越引起人们的重视。因此，提供一种有效地采集大气中的颗粒物浓度的设备是一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明的实施例提供了一种颗粒物浓度测量系统，以实现有效地采集和测量大气中的颗粒物浓度。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

一种颗粒物浓度测量系统，包括：空气传输腔道、激光器驱动模块、信号检测模块、滤波及转换模块、高通滤波及放大模块和微处理器；

所述的激光器驱动模块，用于驱动激光器发射一束激光，通过前端透镜把激光束聚焦于所述空气传输腔道中一点，当颗粒物通过所述空气传输腔道中的激光束聚焦点时产生散射光；

所述的信号检测模块，用于接收颗粒物通过激光束聚焦点而产生的散射光，根据所述散射光产生脉冲信号，将脉冲信号传输给滤波及转换模块；

所述的滤波及转换模块，用于对所述脉冲信号进行滤波处理后，转换为电压信号，将所述电压信号传输给高通滤波及放大模块；

所述的滤波及转换模块，用于滤除掉所述电压信号中的直流成分，对将所述电压信号中的交流成分进行放大处理，得到有效数据，将所述有效数据传输给微处理器；

所述的微处理器，用于通过设定的计算过程对所述有效数据进行运算，得到所述空气传输腔道中的颗粒物浓度值。

进一步地，所述的系统还包括：

连接器，用于连接电源模块和微处理器，给微处理器提供8个引脚，其中：2个引脚为电源正极和电源负极，给微处理器提供稳定的直流电压；2个引脚为微处理器程序烧录引脚；1个引脚为微处理器复位引脚RESET；1个引脚为传感器使能引脚SET；TXD引脚、RXD引脚2个引脚为微处理器UART串口，TXD引脚用于对外传输传感器数据，RXD引脚用于接收外部校准数据。

进一步地，所述的系统还包括：

风扇驱动模块，用于和所述微处理器电气连接，包含风扇转速反馈电路、风扇转速控制开关、滤波电容和限流电阻，系统正常工作时，微处理器打开风扇转速控制开关，电压通过滤波电容和限流电阻传输给风扇；风扇转速反馈电路把风扇当前工作状态反馈至微处理器，当风扇转速偏离目标转速时，微处理器控制风扇转速开关把风扇转速调节至目标转速；风扇把外界空气抽入系统特定风路中，并使气流通过空气传输腔道。

进一步地，所述的系统还包括：

电源模块，用于连接微处理器、风扇和激光启动模块，给所述微处理器、风扇和激光启动模块提供直流电压。

进一步地，所述的信号检测模块，用于包含硅光二极管和分压电路，所述分压电路给所述硅光二极管提供电压，所述硅光二极管置于所述空气传输腔道中特定角度，与激光束聚焦点距离为设定距离,所述硅光二极管接收颗粒物通过激光束聚焦点而产生的散射光，根据所述散射光产生脉冲信号，将脉冲信号传输给滤波及转换模块。

进一步地，所述的滤波及转换模块，用于包含运算放大器、滤波电容、电阻和旁路电容，所述滤波电容滤除掉所述信号检测模块传过来的脉冲信号中的杂质，所运算放大器、电阻及旁路电容把所述滤波电容输出的脉冲信号转变为电压信号，将所述电压信号传输给高通滤波及放大模块。

进一步地，所述的高通滤波及放大模块，用于包含高通滤波器和运算放大器，高通滤波器把滤波及转换模块传输过来的电压信号中的直流成分滤除掉，再通过运算放大器把所述电压信号中的交流成分放大至微处理器能够采集到的有效数据，将所述有效数据传输给微处理器。