[发明专利]一种粉尘浓度传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种粉尘浓度传感器。

背景技术

目前，国内外已经开发了多种监测设备用以监测煤矿粉尘浓度，但这些设备均是在不同程度上实现了煤矿全尘的实时在线监测，当总粉尘浓度达到设定极限值才报警，才要求对工作区域采取降尘措施，实际上对于预防尘肺病并没有实际意义。

现有技术中还没有全面或更具有预防尘肺病价值的监测仪器。

发明内容

本发明提供了一种粉尘浓度传感器，能够较为精确的监测呼尘浓度，用于解决目前粉尘监测实际意义差的技术问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种粉尘浓度传感器，包括：传感单元本体、呼尘接收模块、全尘接收模块、光源和控制单元；所述传感单元本体设置有预监测气体通道，所述呼尘接收模块、所述全尘接收模块和所述光源处于同一平面，所述呼尘接收模块与所述光源呈45°夹角，所述全尘接收模块与所述光源呈135°夹角；所述呼尘接收模块和所述全尘接收模块用于接收所述预监测气体通道内粉尘的散射光，输出光强信号给所述控制单元，所述控制单元根据输出光强信号计算粉尘浓度。

根据物理光学理论中Ｍｉｅ氏散射理论，大小不同颗粒的散射光强在空间各方向的分布是不均匀的，单个颗粒在空间范围(0～360°)的光强分布与粉尘颗粒粒径有关。当粉尘颗粒粒径较小时(ｄ≤0.1μｍ)，符合瑞利散射条件，散射特性曲线较平稳,各个方向散射光强变化不大。但随着粉尘颗粒粒径的增大，散射角θ对散射光强的影响很大，前向散射光强最大。本发明采用前向散射测量全尘浓度，利用前向散射和后向散射的光强分布与粉尘颗粒粒径有关的理论，计算得到呼尘浓度。

在上述粉尘浓度传感器中，所述传感单元本体采用套筒结构，套筒中心为预监测气体通道，套筒设置有夹层，用于放置所述呼尘接收模块、所述全尘接收模块和所述光源，套筒两端进行防水密闭，所述呼尘接收模块、所述全尘接收模块和所述光源设置于套筒轴向横切面内。

上述粉尘浓度传感器还包括光陷阱，所述光陷阱与所述光源呈180°夹角。

上述粉尘浓度传感器还包括气源，在工作时，洁净气体经所述气源释放，通过气管流通至所述呼尘接收模块、所述全尘接收模块、所述光源处，实现清洁处理。

在具体清洁传感器时，吹离的灰尘通过所述传感单元本体的预监测气体通道快速排除。同时传感器正常工作时，采样空气可通过光陷阱采用自然沉降方式将部分粉尘排出传感器。

在上述粉尘浓度传感器中，所述控制单元包括传感单元接口、显示通讯接口、外部电源接口和内部MCU电路。

在上述粉尘浓度传感器中，所述控制单元与所述呼尘接收模块、所述全尘接收模块和所述光源通过线缆连接。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

（1）本发明提供的一种粉尘浓度传感器，由于同时设置有呼尘接收模块和全尘接收模块，利用前向散射和后向散射的光强分布与粉尘颗粒粒径有关的理论，精确确定了呼尘接收模块、全尘接收模块和光源的空间关系，因此，本发明能够较为精确的监测呼尘浓度，进而为尘肺病预防提供更为精确的监测数据。

（2）本发明提供的一种粉尘浓度传感器，由于连接煤矿井下洁净空气气源，并将传感单元本体设置为套管结构和设置有光陷阱，与光源、呼尘接收模块和全尘接收模块通过气管连接，因此，本发明能够有效防止残留在传感器内的粉尘对光学系统的污染。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1是本发明一种粉尘浓度传感器的结构示意图。

图中标记为： 1-传感单元本体，2-呼尘接收模块，3-全尘接收模块，4-光源，5-光陷阱，6-控制单元，7-气源。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

图1显示的是本发明一种粉尘浓度传感器的优选实例。

所述粉尘浓度传感器，包括：传感单元本体1、呼尘接收模块2、全尘接收模块3、光源4、光陷阱5、控制单元6和气源7。

所述传感单元本体1设置有预监测气体通道，所述呼尘接收模块2、所述全尘接收模块3和所述光源4处于同一平面，所述呼尘接收模块2与所述光源4呈45°夹角，所述全尘接收模块3与所述光源4呈135°夹角；所述光陷阱5与所述光源4呈180°夹角。